04水下灌筑混凝土

《04水下灌筑混凝土》由会员分享，可在线阅读，更多相关《04水下灌筑混凝土（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第四章 水下灌筑混凝土 水下灌筑混凝土，系直接灌 筑于水下结构部位并就地成型 硬化的混凝土。常采用垂直导 管法灌筑，有时也采用其他方 法，如泵送法、开底吊桶法、 麻袋装混凝土法等。为便于施 工和保证质量，常需要采用富 配合比，酌增水泥用量、用砂 量或坍落度，掺用减水剂或加 气剂等。.4.1 概 述 在进行基础施工（如大开挖后灌筑混凝土或沉 井、钻孔桩的封顶等）时，有时由于水位的原 因地下水渗透量大，大量抽水又会影响地基质 量，这时，可以在水下直接灌筑混凝土。. 一、水下灌筑混凝土存在的问题 水下灌筑混凝土常存在以下问题： （1）当混凝土穿过水层而在水中移动时，容易 产生离析现象，使水泥和骨料分

2、离而形成不匀质混 凝土，并使砂浆沫成层。 （2）施工时及施工后都不能对建筑物的填充程 度进行直接观察，在提高和控制混凝土质量方面， 常有不稳定因素。 （3）在钢筋混凝土中，钢筋与混凝土的粘结力 降低。 水下灌筑混凝土的关键是解决如何防止未凝结的 混凝土中的水泥颗粒被水带走的问题。即应该在与 环境水隔离的条件下灌筑，不允许直接向水中倾倒 混凝土拌合物。. 二、水下灌筑混凝土施工要求 （1）混凝土拌合物到达灌筑地点以前， 避免与环境中的水接触；进人浇筑地点以后 ，也要尽量减少与水接触；尽可能使与水接 触的混凝土始终为同一部分。 （2）灌筑过程应连续进行，直到一次灌 筑所需高度或高出水面为止，以减少

3、环境水 的不利影响和凝固后清除强度不符合要求的 混凝土数量。 （3）已灌筑的混凝土不宜搅动，使其逐渐 凝固和硬化。. 三、水下混凝土灌筑方法 为满足上述要求，水下混凝土的灌筑方 法是在水上拌制混凝土拌合物，进行水 下灌筑。 水下灌筑有导管法、泵压法、柔性管法 、倾注法，开底容器法和装袋叠置法等 。. 42 水下灌筑混凝土原材料的选择 （一）水泥品种 1硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥矿物组成中的 C3S和 C2S含量高，水化后析出的Ca（OH）2数量多，可用于 具有一般要求的水下混凝土工程，但不宜在海水中应 用。 2矿渣硅酸盐水泥泌水性较强，不适宜用于水下灌筑 混凝土工程。 3火山灰硅酸盐水泥和粉煤

4、灰硅酸盐水泥化学成分中 SiO2含量较高，可用于具有一般要求及有浸蚀性海水 、工业废水中的水下混凝土工程。 (二）水泥标号选择 其标号不宜低于325号。但又由于这种混凝土水泥用量 都较大，水泥标号也不应过高。. 二、骨料 （一）细骨料砂 （1）选用细度模数为2.32.8之间的中砂。 （2）砂中石英含量应较高，表面平滑，颗粒浑圆。 （3）为满足混凝土流动性要求，其含砂率较大，一 般为4050，比普通混凝土大5；若用碎石时 ，必须再增加 35，以使砂浆量多些。 （二）粗骨料石子 (1)为保证混凝土拌合物的流动性，宜采用卵石，亦 可采用碎石。 (2)当需要增加水泥砂浆与骨料的粘结力时，可掺入 202

5、5的碎石。. 三、拌合水 一般洁净的自来水均可作为拌合水。 四、外加剂 在水下灌筑混凝土中，常用的外加剂有下列 类型： （一）减水剂及高效减水剂； （二）加气剂； （三）膨胀剂； （四）早强剂； （五）增粘剂。.43 水下灌筑混凝土技术要求 水下灌筑的混凝土，要受到环境水的浸 渍、扰动和稀释，施工本身对水下灌筑 的混凝土的影响也不会小。为了减少和 避免这些不利因素，不仅要求采用特殊 的施工方法，而且还要对水下灌筑混凝 土拌合物的性质、混凝土凝结硬化后的 强度有一定要求。. 一、对水下灌筑混凝土拌合物的要求 （一）具有较好的施工和易性 1混凝土的流动性 水下混凝土施工与在大气中施工不同，它不能用

6、振 捣器振捣，而是靠自身荷载或外界压力产生流动进 行摊平和密实。在混凝土凝结硬化前，若流动性稍 差，就会在混凝土中形成蜂窝和孔洞，严重影响混 凝土质量。此外，水下施工又多是通过各种管道进 行输送和浇筑的，如果流动性差，又容易造成堵管 ，给施工带来困难。所以，要求混凝土必须是富有 粘性、有较大的流动性和一定的保持能力。但过大 的流动性，不仅增加砂浆数量而且浪费水泥，并且 由于采用导管法、泵压法施工容易造成倾注过快而 形成管口脱空和返水事故。. （1）根据水下灌筑混凝土的方法不同， 对其拌合物的流动性要求如表41所列 。 表41 水下灌注混凝土流动性要求混凝土灌注方法要求塌落度/cm导管法、泵压法

7、 倾注法 开底容器法 袋装混凝土法1520 515 1016 715 （2）在钢筋密集部位灌筑水下混凝土时 ，其坍落度应增加23cm；在泥浆中灌 筑，宜增加 12cm。 混凝土拌合物仅有较好的流动性尚不能 适应水下灌筑的要求，应该在凝结硬化 之前保持一定的流动性和均匀性，才能 适用于水下灌筑。 流动性的保持能力，用在灌筑条件下保 持坍落度15cm的时间来表示。对于采用 导管法施工的水下灌筑混凝土拌合物， 其要求流动性保持能力以不小于l h为宜 ；运距较近时，以不小于0.70.8 h为度 。. 2混凝土粘聚性和保水性 水下灌筑混凝土拌合物，不但要求具有 较好的流动性而且还必须具有较好的粘 聚性和

8、保水性，以防止混凝土在运输和 浇筑过程中产生离析现象和分层泌水现 象。因此，在施工中要保证工程质量， 就必须控制混凝土拌合物的泌水率。据 有关资料介绍，泌水率为1.2l.8的 混凝土拌合物，具有较好的粘聚性。实 际施工中，要求2 h内析出水分不大于混 凝土的体积的1.5。. （二）具有一定的湿堆密度 水下灌筑混凝土，往往是靠混凝上自身荷载排 开仓面的环境水或泥浆进行摊平和密实，因此 ，要求其湿堆密度不小于 2 100kgm3。为了 在施工过程中便于及时掌握新拌的混凝土湿堆 密度是否满足施工要求，可采用下述经验公式 进行计算： h2224108lgD （4-1） 式中h一混凝土拌合物湿堆密度(k

9、gm3); D粗骨料最大粒径（mm）。. 二、对水下灌筑混凝土强度的要求 水下灌筑混凝土的强度，受施工条件影响较 大。 （一）抗压强度 （1）在静止水中施工的混凝土强度，可达到 在大气中取样而进行标准养护混凝土强度的 90左右；在膨润土泥浆中灌注的混凝土强 度，仅达7080。 （1） 水下灌筑混凝土的强度与灌注深度 有关。愈深部位，强度愈低。如表42所列 灌注桩的长度越长，则桩尖部分混凝土强度 越低。. 表42 灌注桩端部混凝土强度状身长度/m8232436取芯抗压强度/Mpa 标准偏差/MPa 标准试件强度/MPA 标准偏差/MPa36.9 1.8 40.4 0.9335.9 2.1 37.

10、7 0.9530.3 0.9 37.5 0.8126.3 1.4 38.0 0.69 （二）混凝土与钢筋粘结强度 在膨润土泥浆中进行钢筋混凝土施工时，膨 润土粘附于钢筋周围，所以，混凝土与钢筋 的粘结力显著下降。据有关资料介绍： （1）对于垂直钢筋，当膨润土掺率为8时 ，粘结力是不掺的4749；当掺率为12 时，粘结力是不掺的3242。 （2）对于水平钢筋，其粘结强度则更低，仅 仅是垂直钢筋的1/31/2。 （3）钢筋浸人膨润土泥浆中的时间愈长，则 粘结强度降低愈多。.44 水下灌筑混凝土配合比设计 任何一种混凝土的配合比，理应通过试验来 确定。水下灌筑混凝土也不例外。 配合比设计步骤： 当工

11、程量不太大时，灌筑混凝土配合比与普 通混凝土配合比的设计方法及步骤基本相同 ，一般，采用绝对体积法较好。. （一）选择水灰比 选择水灰比（W/C）时，除了要保证混 凝土的强度外，同时也应满足耐久性要 求。若按强度计算的水灰比不能满足耐 久性要求时，则须按耐久性要求确定。 1按强度选择水灰比 根据混凝土的要求配制强度、所采用的 水泥品种及标号，按鲍罗米混凝土强度 公式计算。 2按耐久性指标选择水灰比 主要按抗渗等级和抗冻等级不同选择 混凝土。 . 表43 抗渗等级与水灰比的关系 表44 抗冻等级与水灰比的关系.抗冻等级F25F50F100F200水灰比0.650.600.50抗渗等 级P2P4P

12、6P8P10P12水灰比 0.60 0.650.60 0.650.55 0.600.50 0.600.500.50 （二）计算用水量 一般通过试验确定用水量（W）。但估算时 可根据表45规定的坍落度，按公式计算。 1 普通混凝土 对于普通混凝土，其每立方米混凝土用水量 按下式计算： W1=10(S+k)/3 式中 W1一每立方米普通混凝土用水量（kg ） S混凝土拌合物要求坍落度（cm ），参考表 45； K试验常数，参考表46. 2加气混凝土 对于加气混凝土，其每立方米混凝土用水 量按下式计算： W2W1KaA (44) 式中 W2每立方米加气混凝土用水量（kg ）； Ka减水系数（3.43

13、.8）； A含气量（）。. 三）计算水泥用量 根据已确定的用水量和水灰比，即可按下式计算 水泥用量（C）： C=W/(W/C) （45） 确定水泥用量时，还要考虑到混凝土的耐久性要 求，同时也应考虑到所选择的施工方法的特殊性。 1考虑耐久性要求 考虑耐久性时对水泥用量的规定如下： （1）有抗渗性要求时，每立方米混凝土水泥用量 不得少于300kg； （2）有抗冻性要求时，每立方米混凝土水泥用量 不得少于330kg。.2考虑施工方法要求 考虑施工方法对水泥用量的规定如下： （1）当用混凝土泵输送时，也要满足泵 送施工的需要，每立方米混凝土水泥用 量不得少于 300kg； （2）当采用泵压法和导管法

14、施工时，每 立方米混凝土水泥用量不得小于370kg； （3）当采用开底容器法（开底箱、开底 袋）和袋装混凝土法施工时，水泥用量 应更多，应为大气中施工时的两倍。. （四）计算砂率 见式（46） （五）计算砂、石用量 按绝对体积法计算，见式（47）.45 水下灌筑混凝土施工 导管法和泵压法是应用较普遍的方法，用于规模较大的 水下混凝土工程，能够保证结构的整体性和强度，可在 深水中施工（泵压法宜在水深不超过15m的情况下）， 要求模板密封条件较好。 开底容器法只适用于小量的、零星的水下灌筑混凝土工 程。 倾注法类似于地面上斜面分层灌筑法，施工技术简单， 但只能在水深不足2m的浅水区使用。 装袋叠置法虽然施工较简单，但袋间有接缝，整体性差 ，一般只用于对整体性要求较低的水下抢险、堵漏和防 冲工程，或在水下立模困难的地方用作水下模板。 柔性管法是较新的一种施工方法，能保证水下混凝土的 整体性和强度，在水下灌筑薄板能得到规则的表面。. 一、导管法施工 导管法是通过不透水的 金属导管来进行水下灌 筑混凝土施工。这种方 法具有设备简单、整体 性好、灌筑速度快、不 受水深和仓面大小限制 等优点，是