超缓凝混凝土在钻孔咬合桩施工中的应用.pdf

第3 3 卷第 7 期 Vo l - 3 3 No 7 建筑施工 B UI L D I N G C 0 N S T R U C T I O N 超 缓凝 混凝 土在钻孔 咬合桩 施 工 中 的应 用 Appl i c a t i o n o f Su pe r Re t a r de d Co nc r e t e t o Bo r e d S e c a nt Pi l e Co ns t r uc t i o n 口 陈林江 ( 上海 申伸强建设有限公司 2 0 1 2 0 1 ) 【 摘 要】目 前，钻孔咬合桩在我国不少地区都有应用，但咬合桩的咬舍效果很大一部分是由超缓凝混凝土的质量决定的。 因此 ，超缓凝混凝 土的配制至关重要 。结合上海市轨道 交通 6号 线咬合 桩施工 实例 ，研 究应 用于咬合桩 中的超缓凝混凝 土 ，并 确 定其配合 比，从 而保证 了咬合 桩施 工质量 ，积 累了超缓凝混凝 土在 钻孔咬合桩施工 中的应 用资料 ，为以后的 同类工程施 工提 供 了经验 和依据 。 【 关键词 】钻孔咬合桩超缓凝混凝土 施工应用 质量控制 【 中图分类号 】 T U 5 2 8 3 1 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 5 9 6 0 3 1 工程概况 上海市轨道交通 6 号线上南路站 长清路站区间全长 约 9 1 0 Il l ， 全区段采用明开挖施工工艺， 其中杨思港以东邻 日月新苑小区段基坑距离约 7 m - 8 m，此段基坑等级提高 为二级， 故围护采用 西1 0 0 0 m m钻孔咬合桩， 桩长 2 5 m， 采 用一荤素桩搭配形式 ， 间距 8 0 0 m m 。其中， “ 荤” 桩内置钢 筋笼加 C 3 0混凝土， “ 素” 桩使用超缓凝 C 3 0混凝土。 2 超缓凝混凝土的配制研究 2 1 咬合桩超缓凝混凝土的技术指标 “ 荤、 素 ” 咬合的混凝土桩能相互咬合嵌入形成不渗水 桩墙的一个关键要素是： 超缓凝混凝土的缓凝时间和质量达 到施工的要求、 强度达到设计要求。 简单地说 ，超缓凝混凝土的缓凝时间要大于或等于 “ 素” 混凝土桩的成桩时间加上“ 荤” 钢筋混凝土桩的成桩时 间。由此， 可以根据施工机械的情况、 施工工人的熟练程度、 施工现场的地质情况以及场地的条件确定出超缓凝混凝土 的最小缓凝时间， 国内一般咬合桩用超缓凝混凝土的缓凝时 间在 6 0 h左右。 超缓凝混凝土不但要求缓凝时间达到施工的要求 ， 而 且其后期强 度也要达到设计的要求 ，即超缓凝混凝土的 2 8 d强度大于或等于其设计值。由于超缓凝土的初凝时间 大大长于普通的同标号混凝土，同时又要求其 2 8 d强度达 【 作者简介】 陈林江( 1 9 7 6 一 ) ， 男， 本科， 工程师。 联系地址： 上海 市浦东王桥路 9 9 9号 1 0 1 6室( 2 0 1 2 0 1 ) 。 I 收稿日期】 2 0 1 1 0 5 1 4 到设计要求，这样就相当于缩短了超缓凝混凝土的凝结时 间。 也就是说， 超缓凝混凝土的后期强度要“ 加速” 增长， 才能 达到设计的强度要求。 2 _ 2 超缓凝剂的配制条件 所谓超缓凝剂， 是指适当调整其掺量 ， 可使混凝土的凝 结、 硬化时间从几小时延长到几十小时， 并且在缓凝以后对 强度发展没有任何不利影响的外加剂。 超缓凝混凝土与普通 的缓凝型减水剂使用目的稍有不同， 属于一种新的外加剂。 目前， 由于超混凝混凝土在我国的应用刚刚起步， 故还 没有超缓凝剂使用的专门质量标准， 这也导致了在实际应用 中， 超缓凝混凝土的质量常常得不到保证， 易造成质量事故。 从参考普通的缓凝剂和缓凝型减水剂的应用标准后我 们可以知道， 超缓凝剂的性能必需具备以下条件 ： ( 1 j 具有强缓凝作用， 根据不同的掺量可以设定凝结 时间从几个小时到几天： ( 2) 掺用超缓凝剂的新拌混凝土不产生假凝或含气时 增大等变化； ( 3 ) 缓凝作用结束以后 ， 混凝土的水化反应照常进行， 并很快产生强度， 而且对硬化混凝土的作用没有不良影响。 2 3 影响超缓凝的各种因素 影响超缓凝混凝土凝结时间的因素有多种，最主要的 是掺量、 温度、 品种、 掺加方法以及水泥和掺合剂的品种， 还 有缓凝剂和其它外加剂的复合使用情况等。 2 3 1 掺量对缓凝性的影响 一 般来说， 缓凝时间会随缓凝剂掺量的增加而增加， 但 一 些缓凝剂有最佳掺量范围， 超过了掺量范围， 缓凝效果反 7 ， 2 0 1 1 陈林江： 超缓凝混凝土在钻孔咬合桩施工中的应用 第7期 而会降低。 2 3 2 温度 对缓凝 性的影响 温度对缓凝时间的影响很大，尤其是当温度高于 3 0 c lC 时初凝时间明显缩短。其具体影响如图 1 所示。 1 5 2 0 2 5 3 0 温度 对初凝 时间的影响变化 2 3 3 水泥和掺合料品种对缓凝作用的影响 一 般 由于混合材的不同，后使水泥的品种和性能产生 差别 ， 但不同牌号的普通水泥对缓凝混凝土的凝结时间影响 不大。 我国水泥品种繁多， 混合材的种类和掺量也各不相同， 通常认为 C 3 A 及碱含量低的水泥缓凝效果好一些 ， 其原因是 C 3 A对缓凝剂有优先吸附作用。 2 3 4 掺加方法对缓凝性的影响 混凝土中掺加外加剂 ，一般是和单位用水量一起加入 的， 即同时添加法， 但也有的是在运往现场的搅拌车 内添加 和搅拌的， 称为后掺法。 一般认为， 后掺法加入超缓凝剂的效 果要更好一些。 2 3 5 外加剂的复合使用对缓凝剂的影响 通常在混凝土中掺超缓凝剂时， 还会加入其它外加剂， 以取得多种效果。 因此 ， 要注意掺加两种以上外加剂时的“ 协 同效应” 。 已有试验表明， 外加剂的复合配料对凝结时间有显 著影响。 选择超缓凝剂时， 要注意材料和配方的优选 ， 以便达 到预期的效果。 2 3 6 粗骨料的影响 一 般认为， 粗骨料越细， 初凝时间越长。 2 4 咬合桩中应用超缓凝混凝土的技术要求 因本次科研试验段咬合桩同时作为地下复合结构的一 部分， 根据 ， 考虑到耐久性的要求， 素 混凝土桩采用C 3 0混凝土， 其技术指标要求为： ( 1 )要求其 3 d强度不大于 3 M P a ， 7 d强度不大于 1 5 M P a ， 2 8 d 强度达到设计要求； ( 2)要求其初凝时间不小于 6 O h ，终凝时间不大于 7 2 h ： ( 3 )坍落度为 1 8 0 m m 2 0 0 m m； ( 4)要求其黏聚性、 保水性好， 混凝土浇筑前后不得有 明显的离析、 泌水现象。 2 5 配比试验 2 5 1 不同缓凝剂的优选试验 参考国内外已往的工程经验 ，我们从缓凝剂对混凝土 凝结时间、 保水效果及各龄期强度的影响这 3 方面考察了国 内数家产品 ，经综合考虑后初步选定 P 6 2 1 、 L N 8 0 0 、 R H 2 5及 R H 5 5 9这 4种产品进行试难。表 1 为这 4种产品的技术指 标。 表 1 4种缓凝剂的技术指标 P 6 21 L N 8 0 0 R H2 5 RH 5 5 9 密度 g m 1 1 6 0 0 2 1 1 5O O 2 1 O 5O 0 2 1 2 0O 0 2 含 固量 3 3 52 0 1 3 1 51 8 9 2 2 0 3 1 3 2 3 8 9 22 3 4 p H 值 4 5 1 0 7 51 5 7 0 1 0 2 01 0 水泥砂浆 减水率 1 O 1 2 2 0 1 2 推荐掺量 O 4 1 0 1 2 1 6 根据各个产品的实际应用情况 ， 我们选定各个产品推荐 掺量的配比试验 ， 并对以上 4种产品进行比选。试验结果如 表 2 。试验用水泥： P 0 4 2 5 ； 砂： 细度为 2 4的二区中砂 ， 含泥 量为 0 8 鬈 ， 泥块含量为 O 2 ； 石： 5 m m 2 5 n l n l 的碎石 ， 含泥 量为 O 7 j j； ， 泥块含量为 O 2 鬈 ， 压碎指标为 6 鬈 。 表2 4 种缓凝剂比选试验结果 P 6 21 L N 8 0 0 R H2 5 RH 5 5 9 混凝土 配合 比 w1 8 5： c2 5 o： S h g T O： F 7 0： S 7 9 0： GI O 0 0 外加剂掺量 B 0 4 O 9 1 1 1 6 初始坍 落度 mm 1 4 0 1 6 5 1 9 5 1 9 5 扩展度 n u n 3 2 0 3 7 0 4 5 0 4 3 0 终凝时间 h 5 0 5 4 9 5 5 6 2 4 3 d强度 平均值 MP a 1 0 8 3 7 2 - 8 5 d强度 平均值 MP a 1 8 _3 2 2 2 1 4 6 1 3 9 2 8 d强度平均值 MP a 4 2 1 4 3 7 4 4 8 4 0 6 试验温度 C 2 5 2 5 2 5 2 5 泌水情况 无 无 无 无 根据表 2的试验结果可以知道，掺加 R H 2 5 和 R H 5 5 9的 性能相近， 与 P 6 2 1 和 L N 8 0 0比较， R H 2 5和 R H 5 5 9的性能更符 合工程的需要。 因本次施工是在夏季， 现场温度比较高， 达到 3 5 c c 左右， 高温对缓凝时间的影响必须予以考虑 ， 故我们又 进行了在不同温度下， R H 2 5和 R H 5 5 9的缓凝时间对比试验 ， 见表 3 和图 2 。 表3 R I I 2 5 和 R I 5 9 的沮度影响试验结果表 RH2 5 RH5 5 9 试验温度 混凝土配合比 W1 8 5： C 2 5 0： S l a O： 1= 7 0： S 7 9 0： G I O 0 0 外加剂掺量B 1 1 1 6 5 56 6 3 2 5 终凝 时间 h 5 0 6 0 3 0 4 1 5 3 3 5 蚌麓 时阐， h 3 0 第舭 缓凝 时间随外界 温度 变化 曲线 为 m 5 第 7期 陈林江： 超缓凝混凝土在钻孔咬合桩施工中的应用 7 ， 2 0 1 1 根据表 3的试验结果可以知道， 在固定某一混凝土配合 比和缓凝剂掺量的情况下，添加 R H 2 5和 R H 5 5 9的超缓凝混 凝土的终凝时间都有明显地降低 ， 但添加 R H 5 5 9的超缓凝混 凝土的降低幅度要小于添加 R H 2 5的超缓凝混凝土，并且在 3 5 c c 的温度下， 添加 R H 5 5 9的超缓凝混凝土的终凝时间接近 工程要求。 综合表 2和表 3的试验结果和以上分析可以知道 ， 在初 步选定的 4种缓凝剂 P 6 2 1 、 L N 8 0 0 、 R H 2 5及 R H 5 5 9中， R H 5 5 9 能较好的符合本工程的需要。 2 5 2 水泥 产品 的优选试验 我国水泥品种繁多，不同品牌水泥之间的性能相差较 大， 为了找到能和 R H 5 5 9起更好作用的水泥， 我们又进行了 水泥产品的优选试验， 试验结果如表 4所示。 根据表 4的试验结果可以知道 ， 水泥品种对超缓凝时间 的影响不是特别大。在综合比较不同品牌水泥的各项指标， 即初始坍落度、 混凝土扩展度、 混凝土拌合物状态、 初终凝时 间、 前后期强度后 ， 我们选定嘉新京阳 P 0 4 2 5 作为本次超 缓凝混凝土的配制水泥。 表 4 水泥产品的优选试验结果表 中 利 速P ,O 4 2 5 海 螺 奉 贤 P ,O 4 2 5 嘉 新 京 阳 P ,O 4 2 5 上 海 象 牌 P 0 4 2 5 混凝土配合比 W 1 8 5： C 2 5 0： S l a g 7 0：F 7 0：S 7 9 ( ：G 1 0 0 0 外加剂掺量 B 1 6 1 6 1 6 1 6 初始坍落度 mm 1 9 5 2 o o 1 9 5 2 1 0 混凝土扩展度 m m 3 9 5 4 1 5 4 3 0 4 8 0 混凝土拌合物状态 和易性良 和易性较好 和易性良 和易性较好 初凝( 3 0 C ) h 6 8 _3 3 6 3 7 5 7 3 5 7 5 2 5 终凝( 3 0 C ) h 9 5 6 7 8 7 8 3 1 0 5 1 7 1 1 5 5 8 3 d强度 MP a 3 7 3 4 2 8 3 1 7 d强度 MP a 1 3 5 1 6 3 1 3 8 1 0 6 1 4 d强度 MP a 1 9 5 2 1 2 1 8 8 1 7 5 2 8 d强度 MP a 3 9 1 3 8 7 4 1 6 3 9 7 6 0 d强度 MP a 4 2 5 4 5 0 4 5 5 4 6 6 2 5 3 最佳掺量确定试验 在选定超缓凝剂 R H 5 5 9和水泥品种嘉新京阳 P O 4 2 5 后， 为了得到 R H 5 5 9的最佳掺量， 我们进行了R H 5 5 9的不同 产量试验， 试验结果如表 5 。 表 5 R H 5 5 9 最佳掺量试验 纽 缓凝卉 混凝土配合比 K g m 初凝时 终凝 初始坍 7 d 强 度 1 4 d 强度 2 8 d 强度 数 掺量， W W B C S I F s 间 h 问， h 落度 m m MP a M P a M P a 1 1 6 t 9 1 0 4 4 8 2 9 5 7 5 6 5 4 0 6 8 5 儿 2 2 2 1 0 3 5 1 6 8 4 0 6 2 1 l 9 1 0 4 4 8 2 9 5 7 5 6 5 4 0 7 4 4 3 9 4 2 1 5 1 7 1 1 8 3 9 -2 3 2 1 9 5 0 4 4 8 2 9 5 7 5 6 5 4 0 8 3 3 6 5 2 2 1 5 1 0 8 2 3 7 2 从图 3可以知道 ， R H 5 5 9在 1 6的掺量下强度增长比 在 1 8和 2 0 下要快， 但 2 8 d的强度相差不大： 从图4可 以知道 ， 混凝土的超缓凝时间与 R H 5 5 9的掺量成正比， 掺量 越大， 缓凝时间越长 ， 但 1 6的掺量可以满足设计的需要。 由此可见， 1 6的掺量是本次试验的最佳掺量。 5 9 8 4 5 I ) 一 P M l 40 0 3 5 【 1 3 0 0 2 5 0 2 ( 2 ( 1 5 0 1 O 0 5 0 r Of 图 3 P , H5 5 9不 同掺量下的强度增长曲线 闸 望I I 组敷 】 2 j 图 4 RH5 5 9不 同掺量下的初终凝 时间对 比 3 结论 ( 1 )超缓凝混凝土的配制 比较复杂， 影响超缓凝时间 的因素也比较多， 在目前超缓凝剂作用机理尚不是很明确的 情况下， 对不同的混凝土标号、 不同的缓凝时间要求要进行 详细的室内配比试验， 并要综合考虑各个因素的影响。 ( 2) 试验表明， 温度对超缓凝时间的影响比较大。在夏 季施工时， 要考虑室外高温的影响。 ( 3 )水泥的种类对超缓凝时间的影响不是很大， 但对 不同的水泥种类缓凝剂应作一定的选择。 ( 4 )配比试验不仅要满足前期强度的要求 ， 也要注意 满足后期强度的要求， 不能为了满足超缓凝时间的要求而采 用细骨料， 从而造成后期强度的不足。 ( 5 )随着咬合桩在我国的逐步推广 ， 相关部门应该尽 快制定超缓凝混凝土配制的相关规范， 从而保证超缓凝混凝 土使用的安全性。 参考文献 1 王亚强 超缓凝混凝土在深钻孔咬合桩 中的配合比设计及应用U 1 浙 江建筑 ， 2 0 0 6 ， 1 1 【 2 】 戴嘉明， 方成， 杜朝辉 超缓凝混凝土在咬合桩中的应用IJ ， 安徽建 筑工业学院学报( 自 然科学版) ， 2 0 0 9 ， 1 7 ( 2 ) 一 I 庸 一： 一