水下不分散混凝土配合比設計

1、水下不分散混凝土配合比設計編制單位： 第五項目部 編 制 人： 劉德政 邵 亮 編制日期： 2007年11月25日 水下不分散混凝土配合比設計摘 要：本文以曹妃甸原油碼頭靠船墩、系纜墩水下封底混凝土為例，介紹了水下不分散混凝土配合比設計的過程。關鍵詞：水下不分散混凝土；配合比設計1工程概況曹妃甸原油碼頭建設規(guī)模為新建30萬噸級原油碼頭1座，兼顧15萬噸和45萬噸油輪靠泊作業(yè)。碼頭長度522m，采用蝶型布置，由一個工作平臺、2個靠船墩和6個系纜墩組成?？看蘸拖道|墩設計將抗冰墩和碼頭墩臺合為一體，采用半水下圓錐臺結構，墩臺底標高在設計低水位以下3.5m。為使靠船墩、系纜墩結構混凝土能夠形成干施工

2、條件，采用了鋼套箱結構并在結構混凝土下增設了2m封底混凝土。封底混凝土采用水下不分散混凝土，其作用為在水下澆筑凝結硬化后形成混凝土底板，抽水后與鋼套箱一起作為擋水和模板結構，為結構混凝土提供干施工條件。曹妃甸原油碼頭地處外海，海況惡劣突風較多。水下不分散混凝土受風浪影響較大，所以除了添加必要的絮凝劑，在配合比設計時考慮到混凝土可能會產生裂縫和孔隙，同時為了讓混凝土能夠更快的凝結硬化、提高早期強度以抵御風浪影響和縮短工期，還需添加膨脹劑和調凝劑。2原材料情況2.1水泥：采用唐山冀東水泥廠生產的強度等級為42.5R的普通硅酸鹽水泥。技術指標如下表（表一）：檢驗項目標準稠度(%)細度(%)凝結時間安

3、定性抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa) 初凝終凝3d28d3d28d檢驗結果28.40.92 h 28 min4 h30 min合格26.253.26.28.92.2細骨料：采用產自盧龍的河砂。該砂為區(qū)中砂，細度模數一般在2.42.8之間，其中含有部分卵石，10mm以上顆粒含量在20%25%之間，這部分卵石可以改善混凝土的流動性，提高混凝土的泵送性能。技術指標如下表（表二）：檢驗項目含泥量(%)泥塊含量(%)表觀密度(kg/m3)堆積密度(kg/m3)級配情況5.02.51.250.630.3150.16檢驗結果0.80.026501550615245683972.3粗骨料：采用產自豐潤的碎

4、石。該碎石為級配良好的連續(xù)粒級，公稱粒徑為525mm，適用于泵送混凝土。技術指標如下表（表三）：檢驗項目含泥量(%)泥塊含量(%)針片狀含量(%)壓碎指標值(%)級配情況2520161052.5檢驗結果0.20.067.323368981001002.4外加劑：在配合比的試拌過程中分別摻加了34種外加劑。分別為：中國石油集團工程技術研究院研制的UWB型絮凝劑、天津豹鳴集團有限公司生產的UEA型膨脹劑、天津市雍陽減水劑廠生產UNF-5AST型聚羧酸減水劑、山東寶源化工有限公司生產的調凝劑。UWB型絮凝劑能夠賦予普通混凝土超強的抗分散性、適宜的流動性和施工性能；解決水下混凝土的抗分散性能，實現水下

5、混凝土的自流平和自密實。UWBII型絮凝劑摻量為水泥重量的1.53.0。技術指標如下表（表四）：檢驗項目含氣量(%)泌水率比(%)凝結時間坍落度(mm )坍擴度(mm )7d水陸抗壓強度比(%)初凝終凝檢驗結果3.00.018 h 21min21 h00min22045575摻加UEA型膨脹劑后混凝土中形成水化硫鋁酸鈣產生適度膨脹力，在結構中建立0.20.7MPa預壓應力，可抵消混凝土硬化過程中形成的收縮力，因而減少干縮裂縫，提高抗裂和抗?jié)B性能。UEA型膨脹劑摻量為水泥重量的814。技術指標如下表（表五）：檢驗項目細度(%)水中7d限制膨脹率(%)凝結時間氧化鎂(%)堿含量(%)氯離子含量(%

6、)抗壓強度(MPa)初凝終凝7d28d檢驗結果4.90.0293 h 05min4 h20min3.750.360.0228.248.8聚羧酸減水劑是一種新型的高效減水劑，它具有強度高和耐熱性、耐久性好等性能。其特點是在高溫下坍落度損失小，具有良好的流動性，降低水灰比提高混凝土強度，改善混凝土和易性和密實性。UNF-5AST型聚羧酸減水劑摻量為水泥重量的0.51.5。技術指標如下表（表六）：檢驗項目凈漿流動度(mm)減水率(%)坍落度保留值(mm)硫酸鈉含量(%)氯離子含量(%)對鋼筋銹蝕作用抗壓強度比(%)30min60min3d7d28d檢驗結果270302101800.020.01無16

7、4133127調凝劑是用于混凝土中的快速凝固早強劑。用于建筑砂漿與各種混凝土中，加快水泥的硬化速度，縮短凝結時間，特別在冬季施工中，避免低溫下凝結速度過慢。脫?？焓够炷聊軌虮M早提高強度投入使用。調凝劑摻量為水泥重量的0.51.5。3配合比設計與試拌結果3.1配合比設計：依據水下不分散混凝土施工技術規(guī)范設計。3.1.1配制強度：水下不分散混凝土的配制強度為R配= R設/t+1.645,本工程的水下不分散混凝土設計強度為C30，由于水下不分散混凝土在施工中有自由落差，所以t取值為0.7，取值為4.5。R配=50.2MPa。3.1.2坍落度與坍擴度：本工程的水下不分散混凝土施工是由混凝土攪拌船攪拌

8、后，通過混凝土輸送泵澆筑到鋼套箱內，考慮到混凝土的自流平性和自密實性，坍落度控制在180220mm，坍擴度控制在400500mm。3.1.3單位水泥用量：由于混凝土有自流平和自密實的要求，為了保證水下不分散混凝土的質量，單位水泥用量控制在400kg/m3以上。下表是7個經過初步設計的配合比（表七）：編號配合比水灰比水泥 用量砂石用水量絮凝劑膨脹劑調凝劑聚羧酸減水劑PHB11:1.75:2.220.554287499502358.56376.42/PHB21:1.77:2.250.534287589632278.56346.42/PHB31:1.61:2.140.514517269652309.

9、02366.76/PHB41:1.66:2.200.4944774298321911.18366.70/PHB51:1.48:2.040.4947370096523211.82387.10/PHB61:1.70:2.250.4844275199421211.05356.634.42PHB71:1.51:2.080.5046670496923311.65376.994.663.2配合比試拌結果：依據水下不分散混凝土試驗規(guī)程進行。3.2.1試拌：按配合比比例稱取原材料，稱好后進行攪拌，攪拌結束后取樣進行坍落度和坍擴度試驗（本文中坍擴度值為t=30s）。3.2.2抗分散性：不分散混凝土的質量很大程度

10、上取決于混凝土的抗分散性和流動性。毋庸置疑，抗分散性是不分散混凝土的核心，其它的性能必須在此基礎上進行。操作方法：將一容積約1500ml的容器放置在水箱內，向水箱內注水至50cm。拌制2kg水下不分散混凝土，從水面自由落下倒入水中的容器內，使之全部進入容器內，不得灑漏，靜置5min。將容器從水中提起，排掉混凝土上面積留的水稱其重量。重復進行上述操作3次，取其平均值精確到0.1%。流失量=(a-b)/(a-c)×100%（a：浸水前混凝土和容器的總重；b：浸水后混凝土和容器的總重；c：容器的重量。）以水泥流失量來評價水下不分散混凝土的抗分散性。但在實際應用中，特別在施工現場，一般采用經

11、驗性判斷。取一1000ml量筒，注滿清水，將拌合好的混凝土取約200g左右的一塊，從量筒口放入，如果量筒內水質仍能保持基本清澈，則認為抗分散能滿足施工的要求。3.2.3成型：標養(yǎng)試件成型與普通混凝土相同，同條件試件成型步驟：將水下成型用的試模置于水箱中,將水(視環(huán)境水定)加至試模上限以上150mm處。用鐵鍬將混凝土拌合物從水面處向水中落下，澆入試模。投料應連續(xù)進行，投料量應超出試模表面，投料時間為0.5 min 1.0min。將試模從水中取出，靜置5 min10.0min，使混凝土自流、自密。用木錘輕敲試模兩側以促進排水，然后將其放回水中。試件表面處理，超量澆注的混凝土在初凝前用抹刀抹平，兩天

12、后拆模，在水中繼續(xù)進行養(yǎng)護。在達到預定齡期時，將試件從水中取出，進行測試。3.2.4抗壓強度：將試件置于壓力試驗機下壓板的中心位置，使上壓板與試件表面輕輕接觸，開啟試驗機，控制加荷速度為每秒0.2N/mm20.3 N/mm2，均勻加荷不得沖擊，直至試件破壞，記錄試件破壞荷載值?？箟簭姸萬n=P/A。下表為7個配合比試驗結果（表八）：編號坍落度(mm)坍擴度(mm)抗分散性(%)抗壓強度同條件3d標養(yǎng)3d標養(yǎng)28dPHB12204401.411.716.239.6PHB21853851.113.518.641.9PHB31803901.015.421.745.8PHB41904250.915.923.947.2PHB51954350.916.724.048.0PHB61954501.018.928.348.9PHB72104700.920.829.350.63.3配合比的選取：從7個配合比的試驗結果可以看出，PHB1的同條件早期強度偏低，抗分散性較差。PHB2 PHB5的坍擴度偏小，同條件早期強度