水下不分散混凝土综合项目施工关键技术.doc

水下不分散混凝土施工技术 1.概述 众所周知，水泥即使是水硬性材料，但若将混凝土拌合物直接倾倒于水中，当其在水中下落时，因为水冲洗作用，骨料将和水泥分离，部分被水带走，部分长久处于悬浮状态。当水泥下沉时，已呈凝固状态，失去胶结骨料能力。这么在水中直接浇筑混凝土拌合物通常分为一层砂、砾石骨料，一层薄而强度很低水泥絮凝体或水泥渣，不能满足工程要求。所以，水下混凝土过去全部要求在和环境水隔离条件下浇筑，而且浇筑过程不能中止，以降低水不利影响，在其硬化后还要清除一定数量强度不符合要求混凝土。传统水下混凝土施工方法通常有两类：一类是先围堰后排水，混凝土施工和陆地相同，存在先期工程量大、工程造价高、工期长等缺点；另一类是利用专用施工机具把混凝土和环境水隔开，将混凝土拌合物直接送至水下工程部位，关键有导管法、预填骨料灌浆法、模袋法、开底容器法等。这些施工方法使混凝土拌合物轻易受到水冲刷造成材料严重离析，水泥流失，混凝土质量下降，同时造成环境污染。按常规浇筑水下混凝土关键是尽可能隔断混凝土和水接触，但这将使施工工艺变得复杂，工期变长，工程成本大大增加，况且也难以确保水中混凝土质量。伴随近海开发及大量水下结构工程建设，尤其是在海洋深水区开发利用，对混凝土水下浇筑、施工质量要求越来越高。所以，对传统混凝土进行改性使之能克服上述缺点，是十分必需。在这一背景下，出现了水下不分散混凝土。水下不分散混凝土是原西德Sibo企业于1974年研制、1977年推广一项新水下混凝土施工技术。1980年日本在引进西德专利技术基础上研制成功首例絮凝剂并开始推广使用，中国则在1986年研制成功首例絮凝剂，1987年开始推广应用以来，迄今为止，已经开发出十余种含有一定水平水下不分散剂产品，并在交通、水利水电、石油、核电站及民用建筑工程中取得了广泛应用，如三峡右岸重件码头工程、大连港码头修复、湖北黄石长江大桥、武汉二桥、洛阳黄河桥、胜利油田、辽河油田、钱塘江大堤加固、长江取水工程、秦山核电站取水口、和海军一些工程等，这些工程全部因水下不分散混凝土使用创出了质量好、速度快、造价低经济效益。中国水下不分散混凝土技术日渐成熟, 已在试验室配制出 90 天抗压强度超出 100M Pa 水下不分散混凝土。水下不分散混凝土是在一般混凝土中掺入以纤维素系列或丙烯系列水溶性高分子物质为关键成份絮凝剂，该外加剂作用关键是使混凝土含有粘稠性，提升了新拌混凝土粘聚力，从而抑制水下施工时水泥和骨料分散，确保混凝土在水中自由下落时抗离析、抗分散。水下不分散混凝土技术填补了一般混凝土水下施工不足和缺点，大大简化了水中混凝土施工工艺，促进了水中混凝土施工技术发展。 2.水下不分散混凝土有着和传统水下混凝土完全不一样特点。 2.1.新拌混凝土性能 抗分散性。水下不分散混凝土因为保水性好，含有高抗分散性，即使在水中自由落下，也极少出现因为水洗作用而造成材料分离现象。因为抗分散性好， 水下不分散混凝土水下强度和陆上(空气中)强度相比相差小，故可不排水施工。 拌和物在40深水中自由落下后组分筛洗分析结果见表1。表1 一般混凝土和水下不分散混凝土筛洗分析组 分拌合物配合比（%）40深水中落下后配合比一般混凝土水下不分散混凝土水22.724.224.6水泥13.65.012.3细骨料26.027.122.9粗骨料37.643.740.2 由表1可看出，一般混凝土水泥流失率在60%以上，而水下不分散混凝土水泥流失率仅为10.2%，说明水下不分散混凝土含有良好抗分散性, 它能使混凝土在水中落下时保持其配合比基础不变, 在水下得到材料均匀混凝土。 自流平性和填充性.水下不分散混凝土黏稠，富有塑性，即使它在水下水平流动情况下，也可得到浇筑均匀混凝土, 坍落度在20以上,，其黏稠性也很好。通常情况下，1h 内还可保持流动能力，满足施工要求。因为含有优良自流平性和填充性，故可在密布钢筋之间、骨架及模板缝隙内依靠自重填充。 保水性和整体性。因为水下不分散剂中高分子长链在溶胀过程中能吸收大量游离水，和高分子网络中封闭了一部分自由水,，水下不分散混凝土极少出现泌水和浮浆现象。因为水下不分散混凝土不易离析，不仅可提升施工可易性和可泵性，还可提升混凝土和钢筋握裹强度和层间粘结强度。安全性。因为水下不分散混凝土含有良好抗水洗能力，所以水泥极少流失，不污染施工水域, 为环境保护型产品,。而且现在所生产出絮凝剂经生物安全检验为无毒产品，所以可用于一切水下工程。2. 2水下不分散混凝土关键物理力学性能 水下不分散混凝土水中成型抗压强度和水灰比相关关系（图1所表示）注：fw，28 水中成型28 d 抗压强度(MPa) ；W/ C水灰比水下不分散混凝土力学性能对水下不分散混凝土性能进行检验，可知水下不分散混凝土有着优良力学性能及耐久性能(抗渗性能)，如表2所表示。表2 水下不分散混凝土力学性能检验抗压强度 MPa抗折强度 MPa抗渗性能轴心抗压强度 MPa劈裂抗拉强度 MPa容重kgm - 37d28d7d28d21.428.33.495.73S823.42.772326 注: W/ C = 0. 40，W = 180 kg/ m3 ，Sp = 40 % ，水中成型。3.水下不分散混凝土关键施工方法3.1水下不分散混凝土按施工条件不一样，常见方法有：导管法、泵送法、吊罐法、手推车浇筑法、溜槽浇筑法、自流灌浆法等。3.2水下不分散混凝土施工方法介绍3.2.1导管法 a)适用范围：可应用于多种水深水下不分散混凝土施工，尤其适适用于深水位混凝土施工，为较大规模工程首选方法，是最常见施工方法之一。b)施工机具：由混凝土装料漏斗及混凝土下流导管组成，导管内径必需达成粗骨料最大粒径8倍，通常为2530。导管形式常有：底盖式、滑塞式、活门式。c)技术关键点：刚开始浇筑混凝土时，混凝土必需和水分离，即在开始浇筑时，先将导管灌满混凝土，以后再打开底盖或让滑塞滑出导管。避免管内充水后，混凝土在水中落差增大，降低混凝土质量。在浇筑过程中，混凝土应连续不停地供给装料漏斗，使导管内常常充满混凝土，以预防水流反窜。同时，最好将导管下端插入已浇筑混凝土中。在导管内常常充满混凝土且能确保混凝土连续供给情况下 ,可将导管下端从混凝土中拔出3050cm ,让混凝土在水中自由落下。3.2.2泵送法泵送法可从陆地或海上采取混凝土泵直接泵送浇筑，和导管法施工基础相同。但因为水下不分散混凝土粘稠、富于塑性，致使泵送阻力增大，管内压力损失为一般混凝土24倍，故采取泵送法施工时对混凝土性能要求较导管法施工时高。a)适用范围：较适适用于深、浅水域较大规模工程 ,尤其适适用于较长运输距离工程。b)施工机具: 混凝土泵及输送管c)技术关键点: 因为水下不分散混凝土泵送阻力较大，故在布管时应扩大管径、降低弯头、管路尽可能平直，并采取掺混凝土泵送剂等方法降低混凝土泵送阻力；混凝土泵送开始前，先在输送管内塞入海绵球，以后泵送水下不分散砂浆，以使混凝土和输送管内水隔开；混凝土输送管必需不透水且在浇筑过程中常常充满混凝土；当混凝土输送中止时，为预防水向输送管反窜，应将输送管出口插入已浇筑混凝土中；当浇筑面积较大时，可采取挠性软管，由潜水员移动浇筑位置；泵送结束后，须立即清洗混凝土泵及搅拌机，清洗出来混凝土注意不要污染水域。3.2.3吊罐法a)适用范围：适适用于通常小规模工程，可适适用于全部配合比混凝土，离析少，但运输量必需满足要求。b)施工机具：吊罐。吊罐宜采取圆锥形，也可采取方形。罐底开口宜用弧形门，以确保混凝土能顺利流出。c)技术关键点：浇筑混凝土时，利用吊机将吊罐轻轻沉放于水中，当吊罐底离浇筑仓面一定距离后，打开底门，待混凝土排出后，将吊罐缓缓提离混凝土面。3.2.4其它浇筑方法a)用溜槽直接浇筑：适适用于流动性大混凝土，假如太干则难以浇筑。 b)用手推车直接浇筑: 适适用于小规模工程，需要平稳手推车道，但因为水下不分散混凝土粘性较大，卸车困难。c)利用混凝土搅拌船输送带进行直接浇筑：常和手推车、吊罐法联合使用,适适用于干硬性混凝土施工。 4.水下不分散混凝土质量控制4.1严格控制水下不分散混凝土配合比。水下不分散混凝土最小水泥用量应为360/m，通常单位水泥用量宜大于400/m。粗骨料应采取连续级配，最大粒径宜控制在40以下，如需泵送，粗骨料最大粒径应不超出25。砂率宜在36%46%范围内。絮凝剂应按施工方法和施工条件经过试验确定其掺量，通常絮凝剂掺量占混凝土中水泥和胶结料质量1.5%3.0%水下不分散混凝土流动性，在满足施工要求范围内，应尽可能小部分，表3给出了多个施工方法坍扩度推荐范围：表3 水下不分散混凝土坍扩度推荐范围施工条件坍扩度范围（）水下滑道施工300400利用混凝土导管施工360450利用混凝土泵施工450550需极好流动性时550以上 4.2模板模板应选择不易损坏、不易变形及腐蚀性小材料，同时还要有必需刚度、强度和耐久性，水下混凝土多采取钢质模板材料，模板应组装严密，不得使水泥浆从接缝处漏失。4.3水下不分散混凝土浇筑前，应对基底浮泥进行挖除，最终用高压水枪冲洗，务必在清淤后，使护基底洁净无杂物，无浮泥。4.4水下不分散混凝土在浇筑时，浇筑水域动水速度应小于3m/s。水中自由落差应小于500。 4.5混凝土表面平整度控制 因为混凝土表面平整度浇筑点分布和密度有很大关系，在施工过程中，依据混凝土流动性来确定浇筑点分布。混凝土浇筑标准是宁高勿低，待混凝土表面沉实和自流平停止后，由潜水员利用钢制压板压平。在浇筑完成后，用水下摄像机对仓面进行拍摄，水上监控人员经过传送上来图像检验平仓情况和是否出现漏浇现象。 5.结束语 5.1絮凝剂从根本上改变了混凝土性质，使水下不分散混凝土含有优良水下抗分散性、良好自流平性及自密实性。 5.2和传统水下一般混凝土施工技术相比，水下不分散混凝土施工新技术可简化施工工艺、缩短工期、降低工程成本、确保工程质量。 5.3水下不分散混凝土施工方法种类繁多，对施工机具要求较低、施工简单、应用范围广泛。可进行大面积薄壁水下混凝土施工、钢筋混凝土构件等高质量水下构筑物施工、预防水质污染施工、抢险救灾等紧急工程，和难以应用一般水下混凝土进行施工地方。 5.4水下不分散混凝土很大一部分工作是由潜水员完成，故在施工前应对潜水员进行技术培训，提升其素质，确保工程质量。 5.5水下不分散混凝土施工需要严格施工组织设计、施工管理及质量检测手段。