高性能混凝土在水下灌注桩基工程中的应用.doc
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1、高性能混凝土在水下灌注桩基工程中的应用1 概述 容奇新桥北引桥桩基设计直径分别为1.2m、1.5m、1.8m、2.0m,其中2.0m桩的长度65m,定额混凝土方量为245m3,设计混凝土强度C25。于1998年11月开钻,至1999年8月结束。混凝土设计为高性能大流动度混凝土,它具有新拌混凝土形变能力和抗离析性高,能自动充满各个角落,早期混凝土下沉和硬化收缩小,即混凝土分层离析小、干缩小、水化放热低,硬化后渗透性低等优点。灌注过程中保持良好的流动性、稳定性,与导管的摩阻力小(切变应力是普通混凝土的1/3),在桩孔内的混凝土能够自动充满密实、不离析,凝结后强度与实验强度基本相等。 2 砼施工中出
2、现异常凝结及原因分析 2.1 砼原材料及配合比 所使用材料如下:某厂生产的立窑425R水泥,1-4连续级配石子,细度模数为2.62.9的中砂,掺和料为黄埔二级粉煤灰,N型缓凝减水剂。混凝土配合比见表1。 根据公路工程施工技术规范对配合比的要求,除砂率偏小以外其余都符合规范要求。 施工机械和设备:500L单轴强制式搅拌机1台;500L双轴强制式搅拌机1台;HBT60混凝土泵机1台;高2.5m的备料斗1个,可备料方量810m3。 2.2 施工中异常凝结情况 在施工中我们发现单轴机搅拌有时会搅出直径达十几cm的椭圆形混凝土球,把它打散和搅拌几下就能达到原配合比要求。首批混凝土存放于备料斗中,当混凝土
3、快满时,混凝土表面有大约5cm的泌水,备料斗口因少量漏浆时混凝土无法下落。首批混凝土施工完毕,混凝土泵机泵管堵塞,即时使用商品混凝土。在使用商品混凝土时,第一车灌注完毕停留15min即发生堵管,拆除导管时发现堵塞处混凝土呈层、片状。清除管内混凝土时,按混凝土下落方向很难清除,但把导管反过来清除就容易得多。第二次出现导管堵塞多次抖动导管都无法下落,提出导管发现橡胶密封圈被挤出,混凝土胶凝,有明显的发热现象。当采用吊斗施工时,有时从搅拌机流到吊斗内的混凝土看上去露石严重,但把混凝土倒到一堆后,混凝土又出现搅拌均匀的现象。 出现以上情况后,我们在现场做混凝土试验。当用水量与外加剂用量偏差都在规范范围
4、内时,用水量和外加剂用量同时偏大,混凝土容易产生离析。在其它条件不变时,当水灰比为0.51时坍落度为17.2cm(手拌),流动性一般(32cm),混凝土泌水比较少,从外观上看几乎看不出有泌水现象。当稍稍振动做实验用钢垫板时,混凝土的扩展值稍大于相同坍落度的无外加剂混凝土,混凝土发粘、贴底,铲动阻力大,混凝土铲开后底发干,将混凝土翻过来,慢慢地又会再一次出现沉底现象。当水灰比为0.56时坍落度为18.5cm,流动度为40cm左右,此时有泌水现象,混凝土表面有水膜状。混凝土铲开后底发干,砂粒清晰可见。当水灰比为0.60时坍落度反而降为14.8cm,混凝土的扩展值已不能反映流动性。此时泌水特别严重,
5、混凝土出现中间露石、外围流浆和水,混凝土沉浆、贴底现象严重,铲动阻力大,手拌根本无法拌匀。 2.3 原因分析 出现以上情况后,在混凝土协会的有关专家指导下,对上述现象进行分析,得出以下主要原因: (1)水泥中外掺料为煤矸石,且每一批的掺量不一样,在9%14%以内变化。煤矸石的比表面积比较大,对外加剂具有强烈的吸附作用,对引气类外加剂更为明显,在掺量大时导致外加剂减水率下降。 (2)水泥中使用工业石膏作调凝剂,外加剂中使用木钙作缓凝成份,易产生速凝。 (3)外加剂使用粉剂,在施工中采用同掺法,直接将外加剂放于水泥上或水泥中,造成局部外加剂浓度过高,易发生假凝。 (4)施工中为了赶进度,搅拌时间不
6、够,粉剂外加剂未充分溶解和发生反应。在施工中用水量来控制坍落度,当外加剂减水率不够时,用水量加大,外加剂在施工中进一步反应使混凝土离析、泌水、沉浆、贴底等。 (5)粗骨料偏大。混凝土离析的趋向与骨料的三次方成正比,而流动性只与骨料的二次方成正比。 (6)当减水率不够时,混凝土的砂率偏小,用水量加大便易产生混凝土沉浆贴底、露石。 (7)现场施工条件与试验室的条件不一样,当时正处于11月份,空气湿度小,中午气温高、风大,使混凝土的坍落度损失加快。 (8)高性能混凝土配合比的严谨性高,施工中因原材料的变化混凝土的变异系数大。原配合比对原材料选择范围比较窄,施工中以坍落度控制用水量,原材料的变化已经不
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