摘要：由于水下灌注用混凝土的特殊要求性，本文在施工現(xiàn)場的基礎上根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，制定出了專門的坍落度的試驗方法，通過實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出了一般水下灌注用混凝土坍落度的一般規(guī)律，對于特定的工程有一定的指導意義。
關鍵詞：水下灌注，混凝土，坍落度，坍落度損失
1. 引言
隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術進步，高層建筑、工業(yè)廠房、高速鐵路、高速公路等很多基礎設施，對于地基承載力的要求也越來越高，所以混凝土灌注樁基礎在這些基礎設施建設中廣泛采用。影響混凝土灌注樁基礎質(zhì)量的因素有很多方面，如鉆孔、鋼筋籠制作及安放、混凝土攪拌及運輸、混凝土灌注等，其中混凝土灌注質(zhì)量的好壞直接影響到成品的質(zhì)量。對于灌注用混凝土的工藝特性有很多規(guī)定，而其中最重要的一點就是入孔時的坍落度，要求灌注樁的混凝土需要流動性好，有關文獻[1]指出：“混凝土自攪拌機出料至砍球開塞時間不宜超過30分鐘，施工中間每間斷30 分鐘后，要上下串一上導管，防止混凝土失去流動性，提升導管困難，增加發(fā)生事故的可能性。在施工過程中，中途中斷澆注時間不宜超過30 分鐘，整個樁的澆注霎時間不宜過長，盡量在8 小時內(nèi)完畢。” 《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50164-92）[2]及《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-94）[3]要求：水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定；坍落度宜為180-220mm；水泥用量不少于360Kg/m3。并且灌注用混凝土的原材料也有相應的規(guī)定：“水下混凝土的含砂率宜為40%-45%，并選用中粗砂；粗骨料的最大粒徑應＜40mm，有條件時可采用二級配?！庇纱丝梢钥闯?，灌注水下混凝土對于入孔時的坍落度有著嚴格的要求。
現(xiàn)在灌注混凝土一般采用商品混凝土，混凝土攪拌站距離施工工地一般都有一段較長的距離，而商品混凝土在運輸過程中都存在程度不同的坍落度損失，如何保證入孔混凝土的坍落度，如何減少運輸過程中的坍落度損失成為一個重要的研究課題，有關這方面的論述文章不少[4，5，6]，但其內(nèi)容多為泛泛而談，缺乏實際的試驗研究，因此對于混凝土坍落度的試驗研究有一定的現(xiàn)實意義筆者在長期從事一線水下混凝土施工，通過總結(jié)幾個類似工程的試驗，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出了一般規(guī)律，并根據(jù)多年施工經(jīng)驗提出了減小坍落度損失的對策，對于類似的工程有一定的借鑒意義。
2. 坍落度損失的原因分析
混凝土坍落度損失是一個普遍存在的問題。影響混凝土坍落度損失的原因是多方面的，且這些因素相互關聯(lián)。主要包括五個方面：
2.1 水泥方面
如水泥中的礦物成分種類、不同礦物成分的含量、堿含量的匹配，細度、顆粒級配等；
2.2 化學外加劑方面
如高效減水劑的化學成分、分子量、交聯(lián)度、磺化程度、平衡離子濃度以及緩凝劑的種類、用量等，外加劑的加入使得混凝土中水泥顆粒分散度提高，加速了水泥顆粒的水化，隨著新的水化物的不斷生成，外加劑也不斷地被消耗，使混凝土中外加劑的濃度越來越低，進而產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象；
2.3 環(huán)境條件
如溫度、濕度、運輸時間等，由于骨料之間的摩擦提高了混凝土拌合物的溫度，由于環(huán)境溫度與拌合物溫度的升高加快了水份蒸發(fā)的速度，因而進一步加劇了混凝土拌合物坍落度損失的速度發(fā)的速度，因而進一步加劇了混凝土拌合物坍落度損失的速度。
2.4 混凝土本身的性能
混凝土本身的水灰比大小、減水劑摻入時間次序、摻和料的品種及摻加比例；
2.5 其他方面
由于布朗運動、范德華力、重力和機械攪拌作用，使水泥顆粒之間相互吸引、凝聚．因而造成坍落度的降低。
3. 本文的試驗結(jié)果及分析
3.1 采用的試驗方法
本次試驗采用《普通混凝土拌合物性能試驗方法》（GB/T50080-92）[7]要求的坍落度檢測方法，在混凝土出攪拌機時測量一次，在出攪拌機后用混凝土罐車運輸時每隔30min對其中的混凝土測量一次坍落度，根據(jù)幾個工程的特點，取樣試驗在出攪拌機150min 后結(jié)束，觀察整理數(shù)據(jù)。
3.2 試驗數(shù)據(jù)
試驗一（山東某工程）：拌合物為：P.O42.5 水泥、中砂、16-31.5mm 碎石、高效緩凝減水劑，砂率43%，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的1%，試驗數(shù)據(jù)見表1、表2。
試驗二（廣東某工程）：拌合物為：P.O42.5 水泥、Ⅰ級配區(qū)砂、16-31.5mm 碎石、RH-9
型減水劑、Ⅰ級粉煤灰，砂率為42%，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的1%，試驗數(shù)據(jù)見表3、表4。
試驗三（內(nèi)蒙某工程）：拌合物為：P.O42.5 水泥、中砂、5-31.5mm 碎石、JF-1 型減水劑，砂率為42%，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的1.2%，試驗數(shù)據(jù)見表5、表6。
3.3 試驗數(shù)據(jù)分析
3.3.1 溫度影響
根據(jù)規(guī)范要求“混凝土拌合物運至澆筑地點時的溫度，最高不宜超過35℃；最低不宜低于5℃”，本次試驗選擇了氣溫比較有代表性的北方地區(qū)和南方地區(qū)，由于季節(jié)的限制，本次試驗氣溫均在18℃-31℃之間，根據(jù)數(shù)據(jù)來看，同一工程的數(shù)據(jù)中，氣溫的影響并不明顯：最低溫度出現(xiàn)在試驗三中，相應的混凝土坍落度損失為20%，同試驗三中平均損失一致；最高氣溫出現(xiàn)在試驗一、試驗二中，相應的混凝土坍落度損失為47%和83%，由于試驗一中第一組數(shù)據(jù)離散性較大，所以單獨考慮，而試驗二中坍落度損失83%也與該次試驗中的平均值一致；所以在氣溫與標準氣溫（20℃）相差不大，甚至在摻加高效緩凝減水劑的情況下，實際溫度在18℃-30℃之間時，混凝土的坍落度損失與溫度的變化影響不明顯。
3.3.2 初始坍落度對坍落度損失的影響
規(guī)范規(guī)定“水下混凝土坍落度宜為180-220mm” [3]，試驗一中當混凝土初始坍落度為
180mm 時，最終150min 內(nèi)混凝土坍落度損失為47%，坍落度在200mm-220mm 時，150min 內(nèi)混凝土坍落度損失平均為20%，試驗二和試驗三中，坍落度均在190mm-220mm 之間，150min 內(nèi)的坍落度損失比較平均，為83%和20%，離散性均不大，所以從數(shù)據(jù)上看，當坍落度低于190mm 時，坍落度損失還是比較明顯的。
3.3.3 損失率對混凝土灌注的的影響
從三個試驗縱向來看，試驗一和試驗二中平均坍落度損失為20%，坍落度值在155mm-190mm 之間，混凝土還未完全喪失流動性，根據(jù)現(xiàn)場情況來看，混凝土仍然滿足灌注要求，所以根據(jù)數(shù)據(jù)而言，混凝土在150min 內(nèi)完成灌注是不會有問題的，但是在試驗二中，在90min 內(nèi)坍落度平均損失為18%，120min 內(nèi)坍落度平均損失為60%，基本喪失了對于灌注要求，所以在試驗二的工程中，水下混凝土灌注必須在90min 內(nèi)完成，如果超出時間很可能由于混凝土初凝而影響灌注質(zhì)量。
4. 對坍落度損失的對策
有關文獻[5] [8] [9]中指出對于坍落度過小的措施：“1、外加劑后摻；2、改善水泥性能；3、降低混凝土出攪拌機溫度等?！钡牵陨洗胧┲皇菍τ谶^程的控制，如果以上措施都做到了，還有一些意外情況（如混凝土運輸車運輸時間長等）造成坍落度不合格，又該怎么辦都沒有提到。根據(jù)筆者的經(jīng)驗及現(xiàn)場的實際情況，總結(jié)出了對于現(xiàn)場坍落度不合格的措施，具備一定的實際意義。
4.1 坍落度過小
很多情況下由于混凝土運輸車由于各方面原因到達孔口進行灌注時，坍落度并不符合180-220mm 的要求，這時就要認真分析原因，具體問題具體分析，如果坍落度損失在20%以內(nèi)，可以往混凝土中摻加少量高效緩凝減水劑，如攪拌均勻后測量混凝土的坍落度符合要求則可以使用，如果坍落度損失太大（超過20%）或已達到水泥的初凝時間，則該批混凝土應做報廢處理，不得用于施工。
4.2 坍落度過大
往往是由于攪拌裝置的計量不準確造成的用水量過大造成的混凝土坍落度過大，根據(jù)經(jīng)驗，水下灌注用混凝土坍落度超過240mm 就會產(chǎn)生混凝土離析，嚴重影響質(zhì)量，這時可根據(jù)實際情況摻加水泥進行調(diào)和坍落度，如果坍落度還是不合格，或者造成混凝土離析嚴重，則該批混凝土應做報廢處理，不得用于施工。
5. 結(jié)論
根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以得出結(jié)論：（1）一般情況下150min 內(nèi)平均損失率為20%；（2）根據(jù)部分試驗數(shù)據(jù)，初始坍落度在190mm 以下時，在150min 內(nèi)的坍落度損失越大，所以從施工來考慮，一般初始坍落度在200-220mm 之間能夠保證灌注質(zhì)量；（3）應根據(jù)坍落度損失來制定本工程的灌注樁成樁速度，尤其是坍落度短期內(nèi)損失大的情況；（4）溫度變化不大時（18℃-30℃）對坍落度損失的影響并不明顯。
如果現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)坍落度不合格，可考慮摻加適量的高效緩凝減水劑或水泥進行調(diào)和使用，調(diào)和后坍落度超仍出要求的嚴禁用于灌注施工。
由于混凝土坍落度影響因素比較多，并且單從坍落度方面來考慮有些片面，但是，對于特定的工程而言，研究坍落度的損失對于灌注時間的影響還是很有作用的。
參考文獻
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