特種施工方法混凝土配合比設計現(xiàn)代配合比設計手冊

1、 第五章 特種施工方法混凝土配合比設計第一節(jié) 隧道混凝土配合比設計隧道混凝土是指鐵路、公路隧道仰圈、邊墻、仰拱、隧底、水溝及電纜槽所用襯砌人造石材。除采用普通混凝土外，還可采用片石混凝土、水泥砂漿砌塊石及鋼筋混凝土?；炷翉姸鹊戎笜藨獫M足設計及施工要求。一、原材料的技術要求水泥一般混凝土采用普通硅酸鹽水泥?？箖鲂曰炷敛灰瞬捎没鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥；抗?jié)B性混凝土不宜采用礦渣硅酸鹽水泥。水泥應根據(jù)施工的具體條件合理選用。選擇水泥標號時，一般為所配制混凝土標號的1.53.0倍；用于c20混凝土時一般為2.02.5倍，并不得低于32.5級，用于c30混凝土時可為1.22.0倍。有抗凍要求的混凝土所用的水

2、泥的標號在寒冷地區(qū)不低于32.5級；在嚴寒地區(qū)不宜低于52.5級；否則必須摻用塑性外加劑。砂子混凝土細集料一般采用天然砂，也可以利用經(jīng)過試驗和鑒定合格的煉鐵高爐的水淬礦渣砂。采用特細砂時，應按特細砂混凝土有關規(guī)定施工。砂子的技術要求按有關規(guī)定選用。用礦渣砂代替河砂拌制混凝土，1m3混凝土能節(jié)約水泥1028kg，28d(fcu,28)的抗壓強度一般能提高10%30%，90d(fcu,90)和130d(fcu,130)后期強度增長率也較高，但是礦渣砂拌制混凝土的和易性很差，抗?jié)B性能也差，可用細度模數(shù)1.51.9的河砂與細度模數(shù)3.63.9的礦渣砂對半摻和成細度模數(shù)2.42.8的混合砂，既改善和易性

3、，又提高抗?jié)B性。如摻用塑化劑，效果更好。石子混凝土粗集料常用堅硬的卵石和碎石，也可用隧道內(nèi)試驗合格經(jīng)篩分所得的棄渣，碎石和卵石混合亦可使用。石子的技術要求如表5-1所示。石子的技術要求 表5-1項目卵石碎石空隙率(%)，不大于4545顆粒級配篩孔尺寸(mm)5最大粒徑之半最大粒徑5最大粒徑之半最大粒徑累計篩余(%)9010030600590100306005軟弱顆粒含量(按質(zhì)量%計)不大于10(5)邊長35cm的立方體強度以巖石在飽和水狀態(tài)下的抗壓強度與混凝土設計強度之比(%)不小于15(20)并不得小于30mpa針片狀顆粒含量(按質(zhì)量%計)不大于1515含泥量(以沖洗法試驗)(%)不大于2(

4、1)2(1)so3%不大于11石子耐久性(抗凍性、抗風化性)按硫酸鈉法試驗循環(huán)次數(shù)不少于(且其質(zhì)量損失不超過10%)隧道襯砌暴露在空氣中遭受濕氣影響但不在吸水范圍內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)在嚴寒地區(qū)為7次，寒冷地區(qū)為5次，溫暖地區(qū)不作規(guī)定注：1表中括號數(shù)字為有抗?jié)B、抗凍及抗侵蝕性和c30混凝土的技術要求。2嚴禁石子中混有受過煅燒的白云石和石灰石粒塊?；炷链旨蠎哂羞m當?shù)念w粒級配。其最大顆粒尺寸不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4,同時不得大于鋼筋凈距的3/4。對特殊要求的抗?jié)B性、抗凍性和c30混凝土，應采用最佳的集料顆粒級配，可將粗集料按不同尺寸的顆粒適當分25級，并分別計算拌和，通過試驗確定最佳級配率，

5、如表5-2。石料砌石圬工所用的石料，石質(zhì)應為均勻一致、不易風化、無裂紋和表面剝落的堅硬巖石。片石、塊石、粗鑿石的抗壓強度不低于40mpa為宜，其厚度不小于15cm。嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)有滲水或受凍害的部位不宜用石砌體，必須使用時，石料的吸水率不大于1.5%，砂巖的軟化系數(shù)在0.8以上。石子顆粒級配參考表 表5-2最大顆粒尺寸()分級的參考值(%)百分率合計52020404060608081004060801006045503535253525405545353525302020152030252015201520510100100100100水一般能供飲用的自來水或潔凈自然水，均可使用。外加劑1

6、塑化劑常用的是木質(zhì)磺酸鈣或木質(zhì)磺酸鹽類的塑化劑。其摻量為水泥質(zhì)量的0.1%0.3%，一般最佳劑量為0.2%左右。采用酸化廢液效果較好；采用堿化廢液時，混凝土強度降低較多，應減少摻量0.06%，并另加摻0.14%氯化鈣，以控制混凝土強度降低。2引氣劑常用熱聚松脂皂、普通松質(zhì)皂、石油磺酸、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉或脂肪醇硫酸鈉作為引氣劑。摻量一般為0.0075%0.015%，混凝土中含氣量不超過表5-3規(guī)定?；炷涟韬臀镏凶罴押瑲饬?表5-3粗集料最大粒徑(mm)混凝土拌和物中最佳含氣量(%)2061405180413早強劑隧道襯砌為了提早拆模，承受外力或其他荷載需要，加快混凝土(砂漿)固結(jié)硬化過

7、程，提高早期強度，可摻用早強劑。氯化鈣其摻用量為水泥質(zhì)量的1%3%，三乙醇胺的摻量為水泥質(zhì)量的0.05%0.10%。二者合用，效果更好一些。4速凝劑目前使用有“紅星一型”及“711型”速凝劑。摻量一般為水泥質(zhì)量的24%。5減水劑采用減水劑可以改善混凝土的抗?jié)B性能，提高混凝土的密實度。如水泥用量不變，能提高混凝土或砂漿的強度。二、配合比設計設計步驟隧道混凝土配合比設計通?？砂聪率霾襟E進行。1確定水灰比和坍落度根據(jù)混凝土強度、耐久性和工作性的要求，選定混凝土的水灰比和坍落度。隧道混凝土的最大水灰比和坍落度參見表5-4。隧道混凝土的最大水灰比和坍落度 表5-4混凝土類別最大水灰比極限值坍落度(cm)

8、說明寒冷地區(qū)溫暖地區(qū)機械搗固人工搗固混凝土受凍害0.550.651325混凝土摻引氣劑不受凍害0.650.701325水灰比極限值半干硬混凝土0.400.4001可比表中值放大0.05鋼筋混凝土配筋稀少0.550.651325c20及以下混凝土一般配筋0.650.703557可放寬水灰比0.05注：1凡維勃稠度(干硬度)指標在1035s(符合國家標準)且坍落度為01的混凝土為半干硬混凝土。2按表內(nèi)說明摻用引氣劑時，且是c20混凝土時，其水灰比的總限值，可能遭受凍害者不超過0.70；不受凍害者不超過0.75。2確定用水量根據(jù)粗細集料種類和粒徑大小，以及對混凝土坍落度的要求，選定用水量如表5-5，

9、再經(jīng)試拌予以調(diào)整。每立方米混凝土用水量參考表（單位：l） 表5-5粗細集料種類石子最大粒徑()坍落度(cm)粗細集料種類石子最大粒徑()坍落度(cm)01133557790113355779碎石中砂204080185175165190180170195185175200190180205195185卵石中砂204080175165155180170160185175165190180170195185175注：1使用細砂是用水量的需增10l；用粗砂時約減10l。2使用級配較差的粗集料或火山灰質(zhì)水泥時需增加用水量。3使用塑化劑時，用水量可減10l。3計算水泥用量根據(jù)水灰比和選定的用水量，每立方米

10、混凝土的水泥用量可按下式計算：水泥用量=選定用水量/水灰比在隧道的主體工程上，每立方米混凝土的水泥用量在機械拌和時不宜少于200kg。4計算集灰比根據(jù)水灰比和水泥用量，計算混凝土的集灰比，如配合比1:ms0:mgo，則集灰比為1:(mso+mgo)。集灰比=2650/水泥用量(kg)-2.65水灰比-0.85如混凝土摻用引氣劑時，則：集灰比=2520/水泥用量(kg)-2.65水灰比-0.85式中2.65為砂石的加權平均密度5選擇砂率混凝土的適當砂率與粗集料種類及最大粒徑、空隙率、砂子細度模數(shù)和水灰比等因素有關?；炷辽奥蕝⒖急?表5-6混凝土的水泥用量(kg/m3)粗集料最大粒徑()混凝土的

11、水泥用量(kg/m3)粗集料最大粒徑()204080204080碎石卵石碎石卵石碎石卵石碎石卵石碎石卵石碎石卵石20025030047454341434038403534383634363432350400413537333633323032283026注：1本表是根據(jù)水灰比0.65，砂子細度模數(shù)2.50，石子空隙率42%和機械搗固等條件制定。2水灰比每增減0.05時，砂率相應增減1%。3砂子細度模數(shù)每增減0.1%，砂率相應增減0.5%。4石子空隙率每增減1%，砂率相應增減2%。5人工搗固時，砂率增減2%。設計方法通常采用普通混凝土的設計方法，通過試驗，選定滿足隧道工程要求的配合比作為施工配合

12、比。三、高防水抗?jié)B性混凝土的配合比設計對防水抗?jié)B有較高要求的配合比應經(jīng)試驗決定，并需結(jié)合改善集料級配進行，必要時還可使用防水水泥或摻密實性外加劑。表5-7表5-9所示配合比及集料級配可供配合比設計參考?；炷僚浜媳葏⒖急?表5-7施工部位密實度要求抗?jié)B指標水灰比坍落度()含砂率(%)水泥品種1m3混凝土水泥用量(kg)拱圈高密實度p60.55344550普通或火山灰300邊墻高密實度p60.50233545普通或火山灰280注：使用時應摻引氣劑0.01%。集料級配 表5-8集料類別砂石篩孔尺寸()5.02.51.20.60.30.1520203030累計篩余(%)035357575100407

13、0609085100防水抗?jié)B隧道混凝土配合比要求 表5-9施工部位密實度要求抗?jié)B指標水灰比坍落度()含砂率(%)水泥品種1m3混凝土水泥用量(kg)拱圈高密實度p60.55344550普通或火山灰300邊墻高密實度p60.50233545普通或火山灰280注：使用時應摻引氣劑0.01%。第二節(jié) 道路混凝土配合比設計道路混凝土是指道路路面澆筑的混凝土，通常制成混凝土板。這種以混凝土板作為面層的路面叫道路混凝土路面。水泥混凝土路面根據(jù)混凝土板的結(jié)構(gòu)與所使用的機械，可分為普通混凝土路面、連續(xù)配筋混凝土路面、預應力混凝土路面及鋼筋混凝土板等。一、原材料的技術要求水泥配制道路混凝土所用的普通硅酸鹽水泥、

14、礦渣水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥應符合國家現(xiàn)行水泥標準的規(guī)定。通常用普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥。需要早期強度高或冬季施工時，可選用早強水泥。粉煤灰水泥在冬期施工時由于早期強度低，必須充分養(yǎng)生，所以在選用時必須結(jié)合工期、施工時時間及施工方法綜合考慮。細集料細集料中粗細顆粒級配應當良好。用顆粒大小一致的細集料或細顆粒多的細集料拌制所需稠度的混凝土時，需要的單位體積用水量多。反之，粗顆粒過多，混凝土粗糙泌水，且表面抹壓困難。細集料的級配如表5-10所示。 表5-10篩孔公稱尺寸()通過篩孔的質(zhì)量百分率(%)篩孔公稱尺寸()通過篩孔的質(zhì)量百分率(%)10.05.002.501.2510090

15、100659535650.6300.3150.1601530520010粗集料為了得到質(zhì)量均勻的混凝土板，并且取得良好的施工性能，粗集料的最大粒徑最好在40以下。粗集料的最大粒徑過大，雖單位體積用水量減少，但使確定降低。要制作經(jīng)濟質(zhì)量高的混凝土，必須保證集料顆粒的合理級配，如表2-10所示。外加劑在道路混凝土的施工中常應用某些外加劑，所以在工程中應根據(jù)外加劑的性能，合理應用。在夏季施工，為保證搗實及表面修整所需時間，最好用質(zhì)量好的緩凝劑。冬季施工時，為加速混凝土硬化并保證混凝土性能，以摻加速凝劑和抗凍外加劑為宜。用膨脹劑時，因膨脹受各種因素的影響，應認真試驗后再用?；炷林珓┯昧?，應在水泥質(zhì)

16、量的5%以下，為取得所需的顏色，可用耐堿性及氣候穩(wěn)定性好的無機質(zhì)顏料。用作著色劑的材料有鉛丹、氧化鐵、鐵黑、氧化鉻等。攪拌混凝土所用的水中，不應含有影響混凝土質(zhì)量的油、酸、鹽類、有機物等有害物質(zhì)。海水不能作為攪拌混凝土用水。養(yǎng)生用水不能含有油、酸、鹽類等混凝土表面有害的物質(zhì)。二、配合比設計設計步驟道路混凝土配合比設計通?？砂聪率霾襟E進行，表5-11所列配合比可供參考。1確定拌和物稠度混凝土應具有與鋪路機械相適應的稠度，以保證施工的要求。施工中混凝土的稠度標準，以坍落度為2.5，或維勃稠度為30s為宜。在攪拌設備離現(xiàn)場較遠時，或者在夏季施工，坍落度會逐漸降低，對此應予以注意。2確定單位粗集料體積

17、單位粗集料體積，應當在所要求的稠度及易修整性的允許范圍內(nèi)，達到最小單位用水量。過去用砂率的配合比參考表中，如果粗集料的最大尺寸、單位水泥用量、單位用水量、空氣量及稠度等有變化，必須對砂率進行修正，而用單位粗集料體積表示混凝土配合比時則無此必要。配合比參考表 表5-11此表適用于細度模數(shù)mk=2.8的細集料,坍落度約2.5,用優(yōu)質(zhì)減水劑,空氣量為4%,剛由攪拌機卸出時的混凝土粗集料最大尺寸()卵石混凝土碎石混凝土單位粗集料體積單位用水量(kg)單位粗集料體積單位用水量(kg)400.761150.731303012013520125140與上述條件不同時的修正條件的變化單位粗集料體積單位用水量對

18、于細集料的mk增減單位粗集料體積=上述單位粗集料體積(1.37-0.133mk)不修正對于坍落度增減10s不修正2，5對于空氣量增減1%2，5注：在卵石中摻加碎石時的單位用水量及單位粗集料體積，可按上表數(shù)值按直線變化求得。2因單位用水量與固結(jié)系數(shù)的關系是1g(固定系數(shù))單位用水量呈直線關系，每10s固結(jié)系數(shù)單位用水量的變化是：固結(jié)系數(shù)30s(坍落度2.5)時，是2.5；固結(jié)系數(shù)50s時是1.5，固結(jié)系數(shù)80s時是1。3坍落度8時的單位用水量將上表數(shù)值增加10。4單位用水量與坍落度有關，每1坍落度的單位用水量的變化是：8時是1.5；坍落度5時是2；坍落度2.5時是4；坍落度1時是7。5隨著細集料

19、的mk增減，單位粗集料體積的修正用細集料的mk在2.23.3范圍時適用的公式表示。3確定單位用水量單位用水量根據(jù)粗集料的最大尺寸、集料級配及其形狀、單位粗集料體積、稠度、外加劑的種類，混凝土溫度等而不同；由于運輸時間內(nèi)坍落度降低，所以必須以所用材料進行試驗而定。單位用水量定為150以下，因為單位用水量增加會影響混凝土的可修整性，并使混凝土的收縮增大而產(chǎn)生早期裂縫。4確定單位水泥用量單位水泥用量應根據(jù)要求的混凝土的質(zhì)量決定，其標準用量為280350。按強度的質(zhì)量決定單位水泥用量時，必須根據(jù)抗折試驗結(jié)果。如根據(jù)耐久性決定單位水泥用量時，水灰比可參考表5-12。由耐久性決定的最大水灰比 表5-12環(huán)

20、境條件水灰比(%)特別惡劣的氣候，長期凍結(jié)，反復干濕或凍融時有時無發(fā)生凍融情況45或50單位水泥用量根據(jù)配合比設計的試驗結(jié)果決定，當超過標準很多時，應對使用的材料尤其是集料質(zhì)量、配合比設計的基本資料及試驗結(jié)果進行研究后，再決定單位水泥用量。單位水泥用量多，不僅不經(jīng)濟，而且容易產(chǎn)生塑性裂縫、溫度裂縫，所以在滿足所要求質(zhì)量的條件下應盡量減少水泥用量。5確定單位外加劑量單位外加劑根據(jù)所要求的混凝土的質(zhì)量決定。配合比設計方法1首先用配合比參考表，或者根據(jù)過去的經(jīng)驗資料，假定能夠得到符合設計條件及施工條件的混凝土配合比。2用按上述所定的配合比進行試攪拌，研究稠度及空氣量是否合適，再根據(jù)不同配合比的幾種混

21、凝土的強度試驗結(jié)果及其耐久性決定配合比中的水灰比，對上述假定的配合比進行修正，并且也要對粗細集料的比例進行分析。3考慮攪拌機的性能以及運送過程中稠度及空氣量的變化，再對上步中所定的配合比進行修正得到標準配合比，結(jié)合實際施工情況，不斷加以修正。三、配合比設計實例設計條件混凝土板厚25，用機械施工，設計標準抗折強度采用4.5mpa。配合比設計確定應降低與標準強度的概率不大于20%。使用材料有：普通硅酸鹽水泥、河砂、碎石(最大尺寸40)、減水劑(水泥用量的0.25%)。混凝土質(zhì)量：配制強度5.2mpa(4.5mpa1.15)，澆筑現(xiàn)場坍落度2.5，攪拌站坍落度4.0；空氣量：澆筑現(xiàn)場4%，攪拌站5%

22、。使用材料質(zhì)量，如表5-13。配合比設計用材料質(zhì)量 表5-13材料名稱種類密度(/m3)吸水量(%)單位體積質(zhì)量(/m3)水泥細集料粗集料普通硅酸鹽水泥河砂碎石3.152.632,651.80.81605試攪拌用混凝土的配合比1水灰比水灰比根據(jù)過去的資料或經(jīng)驗公式求得。若灰水比與強度關系為fcu,0=15.6+14.0(c/w)，則相當配制強度為5.2mpa時的灰水比為2.60(水灰比38.5%)。2單位粗集料體積及單位用水量，如表5-14所示。單位粗集料體積及單位用水量 表5-14項目單位粗集料體積單位用水量(kg)0.73130因細集料細度模數(shù)不同的修正0.73(1.370.1332.87

23、)=0.7211303計算單位用量根據(jù)以上結(jié)果，為得到要求質(zhì)量的混凝土，水灰比為38.5%，單位粗集料體積為0.72，單位用水量為130kg，空氣量(ka)為4%，據(jù)此計算使用材料的單位用量如下：單位用水量(mw0)=130kg；單位用水量水泥用量(mc0)=130(1/0.385)338kg；單位粗集料重(mg0)=16050.721156kg；單位細集料重(ms0)=(1-338/3150-130/1000-1156/2650-0.04)2630=763kg；單位減水劑重(ma0)=3380.25%=0.845kg。試攪拌1單位粗集料體積、單位用水量及單位外加劑量，試拌結(jié)果如表5-15。2

24、水灰比用上述得到的單位用水量131及單位粗集料體積0.73，對于4種不同水灰比(w/c)的混凝土配合比，求出灰水比(c/w)與28d齡期的抗折強度的關系，如表5-16。此設計例中相當于配合比強度5.2mpa的灰水比為2.482.5(水灰比40%)，此值亦滿足耐久性對水灰比的要求。決定標準配合比顆粒到運輸中的變化，在攪拌坍落度為4，空氣量為5%，單位用水量136.根據(jù)施工具體情況，進行反復調(diào)整，以得到適宜的配合比，見表5-17。試攪拌結(jié)果 表5-15攪拌次數(shù)單位粗集料體積固結(jié)系數(shù)(s)坍落度()空氣量(%)水泥水細集料粗集料減水劑123338348341130134131753735748115

25、6115611560.8450.8700.8530.720.720.724332331.52.52.52.83.14.1備注單位用量去空氣量為4%試驗結(jié)果 表5-16灰水比水灰比(%)坍落度()空氣量(%)單位粗集料體積單位用量(kg/m3)28的抗折強度水水泥細集料粗集料減水劑第一次第二次x均x1xx1x2.1047.62.54.10.7313127578711720.6875(0.5%)45.148.546.246.643.142.341.242.244.42.3542.62.54.10.7313130876011720.770 (0.5%)52.250.248.450.248.849.1

26、47.348.449.32.6038.52.03.90.7313134173211720.8525(0.5%)56.855.054.155.355.354.154.254.554.92.8535.12.04.00.7313137370611720.9325(0.5%)59.255.856.057.062.061.859.361.059.0備注單位空氣量取4%標準配合比 表5-17粗集料最大尺寸()坍落度標準值(cm)空氣標準值(%)水灰比w/c(%)單位粗集料體積單位用量(kg/m3)水水泥細集料粗集料外加劑40攪拌站現(xiàn)場攪拌站現(xiàn)場400.7313634072011720.8425(0.5%)

27、4.02.55.04.0備注1設計標準抗折強度4.5mpa。2配制強度5.2mpa。3水泥種類為普通硅酸鹽水泥。4細集料細度模數(shù)2.87。5粗集料種類為碎石。6粗集料空隙率39.4%。6外加劑是減水劑。7運輸時間為30min,施工期間為810月。第三節(jié) 壓力灌漿混凝土配合比設計壓力灌漿混凝土又稱預填集料混凝土，是混凝土分部澆灌法之一。它先以最優(yōu)中斷級配(間斷級配)的粗集料填入模板內(nèi)，然后用砂漿輸送泵，將流動度大，稠度好的砂漿，擠滿粗集料之間的空隙，經(jīng)過一段時間養(yǎng)護，制成密實的混凝土。壓力灌漿混凝土具有需用設備少，澆灌快，節(jié)省水泥，便于利用細砂，抗拉強度及鋼筋粘結(jié)強度高的優(yōu)點；但有施工工藝較復雜

28、，需要適合現(xiàn)場工作面分散的流動壓漿設備，混凝土的早期強度低，彈性模量低的缺點，適用于大體積混凝土工程如基礎、擋土墻及橋臺。我國武鋼、包鋼、石鋼和北京工人體育館曾用以灌筑高爐、平爐基礎及橋臺。一、原材料的技術要求水泥壓漿混凝土所用的水泥應符合國家標準gb 175-1999和gb 1344-1999的規(guī)定。要求泌水性小，收縮性小，最好用普通硅酸鹽水泥。石子除應符合混凝土對石子(粗集料)的技術要求外，且最小粒徑2，最大粒徑構(gòu)件斷面，dmax30，使用前須洗干凈。砂除應符合混凝土對砂(細集料)的技術要求外，且最大粒徑2.5，細度模數(shù)應在1.22.0的范圍內(nèi)。摻和料最常用的摻和料是火山灰質(zhì)混合材料和粒狀

29、高爐礦渣等，其中以粉煤灰應用最廣。粉煤灰的要求應符合下列規(guī)定：1細度：細度越細越好，要求通過4900孔/2篩的篩余量不超過15%。含水率不超過3%。2對化學成分的要求：sio340%，al2o315%，so33%，mgo33%，燒失量202225三、配合比設計1根據(jù)石子實際最小粒徑，查表5-18得出砂漿流動度。2根據(jù)fcu,28，摻灰比d/c(摻和料：水泥)用圖查得s/c(砂灰比)。3求水膠比w/(c+d)(表5-19)。4根據(jù)砂漿配合比，確定塑化劑(0.2%)及鋁粉(萬分之0.7或萬分之1)。5根據(jù)下式計算砂漿需用量vm:vm=kpg式中：k砂漿包裹石子表面，沖刷管子和橫板滲漿等砂漿耗用系數(shù)

30、1.051.10pg石子空隙率(%)灌漿混凝土水膠比選擇 表5-19d/cs/c1.501.752.002.252.502.753.000.50.40.30.560.530.550.580.560.550.60.60.60.620.630.640.650.660.670.680.690.700.710.720.736每方砂漿水泥用量按下式計算：塑化劑mss=0.2%(mco+mdo) 鋁粉mal=(0.7-1)(mco+mdo)/10000式中：mco水泥用量(kg/m3)mdo摻和料用量(kg/m3)mso砂子用量(kg/m3)mwo水的用量(kg/m3)mss塑化劑(kg/m3)mal鋁粉

31、用量(kg/m3)第四節(jié) 水下澆筑混凝土配合比設計一、拌和物的基本要求在干地拌制而在水環(huán)境中(淡水、海水、泥漿水)澆筑和硬化的混凝土叫做水下澆筑混凝土。為滿足澆筑要求，水下澆筑混凝土的方法分為兩類，一是在水上拌制混凝土拌和物，進行水下澆筑，如導管法等；二是水上拌制膠凝材料，進行水下預填集料的壓力灌漿。從施工條件看，水下澆筑混凝土，比陸上干地澆筑混凝土困難得多，有些工作要克服水環(huán)境帶來的水壓、流速、黑暗、缺氧、涌浪等一系列的困難。若采用隔水施工方法，混凝土拌和物(或膠凝材料)進入澆筑倉面直至澆灌地點以前，避免與環(huán)境水接觸，進入澆灌地點以后，也要盡量減少與水接觸，盡可能使與水接觸的混凝土始終為同一

32、部分。澆筑過程宜不間斷進行。直至達到一次澆灌所需高度或出水面為止，以減少環(huán)境水的不利影響和凝固后清除強度不符合要求的混凝土部分。對已澆筑的混凝土不宜攪動，讓它逐漸密實凝固硬化，產(chǎn)生強度。水下澆筑混凝土拌和物應具備如下的要求：有較好的稠度混凝土拌和物的稠度表現(xiàn)在流動性、粘聚性和保水性三方面。流動性系指混凝土拌和物在本身自重作用下，自行流動的性能。粘聚性是反映混凝土拌和物的抗離析性能。保水性指混凝土保持水分不易析出的能力。水下混凝土一般不采用振動密實，是依靠自重(或壓力)和流動性攤平與密實。若流動性差，就會在混凝土中形成蜂窩和空洞，嚴重影響混凝土的質(zhì)量。除此，水下澆筑混凝土多通過各種管道進行輸送和

33、澆筑，流動性差也容易造成堵管事故，給施工帶來困難。因此，要求水下澆筑混凝土，應有較大的流動性。但過大的坍落度，不僅浪費水泥和增加灰漿量，當采用導管法、泵送法施工時，易造成開澆階段下注過快而影響管口脫空和返水事故。根據(jù)水下澆筑混凝土澆筑方法的不同，對其混凝土拌和物的流動性要求如表5-20。在鋼筋密集部位澆筑水下混凝土時，其坍落度應比表中數(shù)字增加23，在泥漿中澆筑宜增減12.結(jié)合工程實況系采用導管法，不振搗、導管直徑250，而又在泥漿中澆筑，故坍落度確定為180220.這個值也是施工單位提出的技術要求。澆筑方法對混凝土拌和物流動性的要求 表5-20水下混凝土澆筑方法導管法混凝土泵送傾注法開底容器法

34、裝袋疊置法無振搗振搗搗動推進自然推進導管直徑200250導管直徑300坍落度()1820151814161215591015101658滿足強度要求，又保持高的流動性，往往就需要提高單位用水量，但是會增加混凝土拌和物產(chǎn)生離析和損失流動性的傾向。為有高的流動性，又能保持穩(wěn)定性，可采取增加砂的含量，利用其他細顆粒的材料，摻入減水劑、引氣劑等措施。具有良好的流動性保持能力要求運輸1小時達到工地的坍落度不小于18。較小的泌水率試驗表明，泌水率1.2%1.8%的混凝土拌和物，具有較好的粘聚性。實際施工時，要求2h內(nèi)析出的水分不大于混凝土體積的1.5%。有較大的表觀密度水下澆筑混凝土，是靠自重排開倉面的環(huán)

35、境水或泥漿進行攤平和密實，因此要求其表觀密度不小于2100kg/m3。二、原材料的技術要求水下灌筑混凝土的基本成分是水泥、集料和水。通過水泥與水產(chǎn)生水化物的膠凝作用，把砂石集料膠結(jié)成一整體?；炷林械募戏执旨?粒徑大于5mm的卵石、碎石、塊石)及細集料(砂)料，一般不與水泥漿起化學反應，而是構(gòu)成混凝土的骨架，減少混凝土由于水泥硬化引起的收縮。為了節(jié)省水泥和改善水下灌筑混凝土的技術性能，常摻用一些摻和料(混合材)。為了減少水下灌筑混凝土拌和物的需水量和水泥用量，改善稠度，以及提高水下混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕性能，在配制混凝土時，加入少量的有機表面活性外加劑。對原材料的質(zhì)量要求與工程性質(zhì)有關

36、。一般說，在干地澆筑混凝土對原材料的技術性能要求，對水下混凝土也應滿足。由于水下施工的特殊環(huán)境，還要滿足一些其他要求，才能得到符合要求的水下混凝土。水泥1水泥品種用于拌制水下澆筑混凝土的水泥品種，根據(jù)水下混凝土結(jié)構(gòu)的運用條件及環(huán)境水的侵蝕性參考表5-21。用于拌制水下壓漿混凝土漿液的水泥品種主要根據(jù)施工要求，參考結(jié)構(gòu)運行條件選擇。為保證水下壓漿順利和混凝土質(zhì)量，宜盡量選用顆粒細、泌水率小、收縮性小的水泥品種(如普通水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥)。礦渣硅酸鹽水泥制備的水泥砂漿泌水嚴重，在運輸途中，砂易沉淀離析，只宜用于拌制水泥凈漿。2水泥質(zhì)量不宜使用出廠已超過3個月及受潮結(jié)塊的水泥。對于次要的臨

37、時建筑，可允許使用貯存時間超過3個月的水泥，但要重新鑒定強度。若使用數(shù)量少，可篩除其中已結(jié)塊的水泥，按表5-22降低強度等級使用。采用水泥的體積安定性必須合格。不同水泥品種制備的水下混凝土性能 表5-21水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥硅酸鹽水泥大壩水泥礦渣硅酸鹽大壩水泥強度增長率早期較大較小最小次大較小后期較小最大較大次大最大抗磨損較好較差較差好抗凍較好較差最差好抗?jié)B較好較差較差抗蝕抗溶出性較差較好好較好抗硫酸鹽較差較好最好好好抗碳酸性較好較差較差抗一般酸性較差較好一般抗鎂化性較好較差較差防止堿集料膨脹較有利最有利有利有利混凝土和易性次好較差好較差混凝土泌水性大較小大說

38、明可用于具有一般要求的水下混凝土工程，不宜在海水中使用不適于水下壓漿混凝土可用于具有一般要求及有侵蝕性的海水、礦物水、工業(yè)廢水中的水下混凝土，不宜低溫施工適用于溢流面、水位變動區(qū)及要求抗凍、耐磨部位適用于大體積結(jié)構(gòu)物，內(nèi)部要求低熱部位當采用導管法、泵壓法、柔性管法澆筑大量水下混凝土時，為使?jié)仓Ч苣懿迦胛从不炷羶?nèi)一定深度，宜選擇水泥初凝時間較長的品種。采用開底容器法，傾注粉及裝袋選置法澆筑水下混凝土時，可控制水泥初凝時間不小于45min。水下壓漿混凝土中的流態(tài)水泥砂漿在水環(huán)境中開始凝結(jié)時間比較長，一般水泥初凝時間可滿足要求。不同貯存時間的水泥強度降低百分數(shù) 表5-22貯存時間(月)3612

39、18強度降低(%)102015302540約50細集料為了滿足水下澆筑的流動性要求，水下混凝土拌和物的含砂率比較大，約40%47%左右。砂對混凝土性質(zhì)的影響超過粗集料。選擇合適的砂子是澆出質(zhì)量好、成本低的水下混凝土的前提之一。根據(jù)來源的不同，混凝土用砂分為河砂、海砂、山砂(風化砂)及人工砂4種。以河砂(特別是石英砂)最適于用作拌制水下混凝土的細集料。1允許有害雜質(zhì)含量砂中常含有一些有害雜質(zhì)，如：云母、硫化物、硫酸鹽及其他鹽類、有機物質(zhì)、粘土、淤泥、塵屑等。為保證水下混凝土的質(zhì)量，其有害雜質(zhì)含量不超過表5-23的規(guī)定。砂的質(zhì)量技術要求 表5-23項目指標備注天然砂中粘土、淤泥及細屑含量(%)其中

40、粘土含量(%)31不應含有粘土細粒包括粘土及粉粒云母含量(%)2.55干表觀密度(t/m3)1.5空隙率(%)40輕物質(zhì)含量(%)1硫化物及磷酸鹽含量(以so3含量的%計)1有機物淺于標準色活性集料含量有活性集料時，應作專門論證2砂的粗細程度及顆粒級配為了保證施工質(zhì)量，制成均勻密實的混凝土，拌制時須用足夠的水泥漿將砂粒包裹，其潤滑和膠結(jié)作用。砂粒間的空隙也必須用水泥漿填滿。從節(jié)約水泥和滿足水下施工的和易性要求出發(fā)，宜采用空隙率較小、總表面積也較小的砂子，也就是顆粒級配好、粗細程度適中的砂子。在工程中多用累計篩余及細度模數(shù)衡量砂的級配、粗細程度。施工實踐證明，對于水下澆筑混凝土宜選用石英含量高、

41、顆粒渾圓、具有平滑篩分曲線的中砂(細度模數(shù)2.12.8之間)。最佳級配范圍見表5-24。 表5-24篩孔尺寸()5.02.51.250.630.3150.16累計篩余率(%)水下澆筑混凝土水下壓漿混凝土01501030020400104060154080905080901007095對于水下壓漿混凝土拌制水泥砂漿的用砂，若砂的粒徑較粗，易破壞砂漿的粘性，降低水泥砂漿的懸浮能力，引起分層離析，還阻礙水泥砂漿在預填集料空隙間的流動。因此，以采用顆粒渾圓的細砂為宜，細度模數(shù)在1.32.1范圍(以1.61.9最佳)，平均粒徑可大于0.35mm。砂的最大粒徑考慮顆粒經(jīng)過多孔截面的自由透過條件，對水下壓漿

42、應滿足：式中：dsmax砂的最大粒徑(mm)dh預填集料的平均粒徑(mm)dhmin預填集料的最小粒徑(mm)粗集料用于灌筑水下混凝土的粗集料分為天然卵石、人工碎石及塊石3種。塊石指粒徑大于80150的人工開挖石料，用作水下塊石壓漿混凝土的預填集料。對于水下澆筑混凝土，為保證混凝土拌和物的流動性，宜采用卵石。當需要增加水泥漿與集料的膠結(jié)力時，可以摻入20%25%碎石。在缺乏卵石情況下，采用碎石。采用碎石母巖應不低于混凝土設計強度的1.5倍(邊長50立方體飽和含水狀態(tài)時的極限抗壓強度)，以與水泥膠結(jié)力較強的巖石為優(yōu)。石料與水泥膠結(jié)力從大到小的順序為石灰石、白云石、花崗巖、玄武巖、砂巖、石英巖。對

43、于水下壓漿混凝土中的預填集料，在飽和含水情況下，火成巖、變質(zhì)巖不應喪失干狀態(tài)下強度10%以上，沉積巖不喪失30%以上。對位于海水中的水下壓漿混凝土，不宜采用易被鑿石早破壞的石灰?guī)r、砂巖作為預填集料。1允許有害雜質(zhì)含量粗集料中的有害雜質(zhì)有粘土及淤泥、有機雜質(zhì)、硫酸鹽及硫化物、蛋白質(zhì)及其他無定形硅石等活性集料。含量不應超過表5-25的規(guī)定。 表5-25項目指標備注含泥量(%)1不應有粘土團塊硫化物及磷酸鹽含量(以so3含量的%計)2.6干表觀密度(t/m3)1.6空隙率(%)45吸水率(%)2.5對抗凍混凝土1.5凍融損失率(%)10對抗凍混凝土的要求針片狀顆粒含量(%)15軟弱顆粒含量(%)5活

44、性集料含量有活性集料時，應作專門論證粗集料的形狀在水下壓漿混凝土中顯得不重要，即使是扁石、板石也能成功地壓注。因此，對預填集料可以不限制片狀顆粒含量。2顆粒級配在水下澆筑混凝土中，應使集料顆粒之間的空隙率盡可能小，以節(jié)省水泥。而在水下壓漿混凝土中，如加壓灌注時，亦應使集料顆粒間的空隙率盡可能小。但采取自流方式灌筑水泥砂漿是，要求有一定的空隙率，以保證漿液流通順暢，形成均勻的水下壓漿混凝土。石子的顆粒級配通過篩分試驗確定，較好的級配如表5-26。碎石、卵石較好的級配范圍 表5-26級配粒級()按質(zhì)量計累計篩余(%)2.551020406080100連續(xù)粒級51052054095100951008

45、5100901009510001540707590001030650050單粒粒級520204040809510085100951000158010095100001070100030650100在水下澆筑混凝土中，為保證較好的稠度、運輸及水下澆筑中不發(fā)生分層和離析現(xiàn)象，宜采用顆粒(尺寸)由大到小連續(xù)分級，每一級集料都占適當比例的連續(xù)級配組成具有平滑凸形的篩分曲線。水下壓漿混凝土中的預填集料亦應采用連續(xù)級配。為保證可灌性，對自流灌筑的預填集料空隙率不宜小于35%。為了保證順利灌筑和施工質(zhì)量，對粗集料的最大、最小粒徑應有一定限制。對于水下澆筑混凝土，粗集料允許最大粒徑與澆筑方法及澆筑設備尺寸有關

46、，見表5-27。為保證混凝土拌和物能順利穿過鋼筋籠、網(wǎng)成為整體，在布置有鋼筋籠、網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，粗集料最大粒徑不能大于鋼筋間距的1/4，為避免堵塞導管和澆筑設備，采用的最粗級集料不允許超過最大粒徑，最小粒徑亦應控制在10%以內(nèi)。 粗集料允許最大粒徑 表5-27水下澆筑方法導管法泵送法傾注法開底容器法裝袋法卵石碎石卵石碎石粗集料允許最大粒徑導管直徑1/4導管直徑1/5澆筑管內(nèi)徑的1/3澆筑管內(nèi)徑的1/3.56060視袋大小而定粗集料粒徑愈大，需濕滑的比表面愈小。對于水泥用量不大的混凝土，在一定水泥用量及稠度要求下，采用較大粒徑的粗集料可以減少用水量，從而降低水灰比，提高混凝土的強度。但當最大粒徑超過4

47、0以后，試驗表明，由于減少用水量獲得強度提高，卻被較小的粘結(jié)面積及較大粒徑集料造成的混凝土不連續(xù)性的影響所抵消。當水泥用量超過280kg/m3時，更為明顯。每立方米水下混凝土的水泥用量一般都超過300kg，用大集料對混凝土強度沒有什么好處。因此，常用一級配(520)和二級配(520mm、2040)。我國西南某圍堰工程采用二級配水下混凝土。當粒徑520mm占30%，2040mm占70%時，常產(chǎn)生堵管現(xiàn)象，改為分別占40%和60%后，澆筑順利。由此可見，粗集料級配對水下施工質(zhì)量有很大影響，不宜采用未經(jīng)篩分的混合級配。對于水下壓漿混凝土，粗集料的最大粒徑取決于結(jié)構(gòu)物的大小，且應便于預填集料施工。在大

48、斷面中，可以不控制粗集料的最大粒徑，按便于施工選擇粒徑(若布置有鋼筋，為保證預填集料能透過鋼筋網(wǎng)互相嚙合，則不宜超過鋼筋間距的1/2)。在小斷面中，預填集料粒徑不得大于結(jié)構(gòu)物最小尺寸的1/4。預填集料的最小粒徑控制為砂子最大粒徑的810倍以上，不宜小于2030，且小于40的集料也不宜小于10%。若要求高強度壓注水泥砂漿，粗集料最小粒徑不宜小于40。4拌和水及環(huán)境水混凝土中的拌和水直接影響水下混凝土的質(zhì)量。環(huán)境水則影響澆筑方法、水下混凝土的硬化條件及耐久性。1拌和水用于拌制水下混凝土的水不應含有影響水泥正常凝結(jié)、硬化的有害雜質(zhì)，如油脂、糖類及含鋅鉛的鹽類。因此不能使用含有石油或其他油類、有害雜質(zhì)

49、的工業(yè)污水和沼澤水。一般飲用水、天然清潔水均可滿足上述要求，可以不經(jīng)試驗使用。若天然礦化水的化學成分經(jīng)化驗符合表5-28的規(guī)定，也可拌制水下混凝土。由于海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，對硬化水泥漿有腐蝕作用，并且會銹蝕鋼筋。因此，不能用來拌制供建造鋼筋混凝土結(jié)果的拌和物，更不能用于有可能受電流影響的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2環(huán)境水倉面環(huán)境水以清水為好。在渾水或泥漿中澆筑水下混凝土須采取一定隔離措施，以減少環(huán)境水的不利影響；為保證混凝土澆筑順暢，倉面環(huán)境水預混凝土拌和物的密度差應在1.1以上。天然礦化水的化學成分規(guī)定 表5-28水的化學成分單位混凝土和水下鋼筋混凝土水位變化區(qū)和水上鋼筋混凝土總含鹽量不超過硫酸根離子含量不超過氯離子含量不超過ph值不小于ml/lml/lml/l3500027003004500027003004注：當采用抗硫酸鹽水泥是，水中so42-含量允許放寬到10000mg/l。由于倉內(nèi)粘結(jié)水會嚴重污染預填集料，影響水泥漿與預填集料的膠結(jié)強度，因此不能在泥漿中采用水下壓漿法形成壓漿混凝土。環(huán)境水的水溫不宜過低。水溫低于7時，水下混凝