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摘 要：对于不分散混凝土而言，其质量的好坏往往取决于混凝土的流动性和抗分散性。在工程实际中应用水下混凝土时一般是不允许振捣的，所以，在对水下不分散混凝土进行配合比设计时要充分考虑混凝土的流动性和抗分散性这两大因素。本文就水下不分散混凝土配合比设计问题对原材料技术指标进行了探讨，对其配合比设计进行了介绍，并就水下不分散混凝土配合比试拌结果进行了分析。
关键词：水下不分散混凝土 配合比设计
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0062-02
水利建筑工程施工过程中，采用水下不分散混凝土的作用是在水下浇筑凝结硬化后能够形成混凝土底板，在抽水以后，它与钢套箱一起共同作为挡水和模板结构，能够较好地为混凝土的浇筑工作提供干施工的条件。在进行水下不分散混凝土配合比设计时，除了要添加絮凝剂外，还应考虑掺加调凝剂和膨胀剂，以防止混凝土产生裂缝，促使其快速凝结硬化。本文就水下不分散混凝土配合比设计问题主要介绍了以下几个方面的内容。
1 水下不分散混凝土原材料技术指标探讨
（1）主要原材料介绍。在水下不分散混凝土配制过程中，其主要的原材料是水泥和骨料。水泥通常采用的普通硅酸盐水泥，其强度等级要求为42.5R；骨料是细骨料，主要由河砂组成，且是Ⅱ区中砂，直径一般在10 mm以上，细度模数基本在2.4～2.8范围之间，颗粒含量约为20%～25%，通常会有部分卵石在里面，这样能够使混凝土的流动性得到改善，从而提高水下不分散混凝土的泵送性能。对于泵送混凝土来说，宜选用级配较好的公称粒径在5～25 mm之间的连续粒级碎石，水下不分散混凝土主要原材料水泥与骨料的技术指标如下表1、表2所示。
外加剂分析。水下不分散混凝土配制试拌过程中，通常要掺加UWB-Ⅱ型絮凝剂、UNF-5AST型聚羧酸减水剂、UEA型膨胀剂和调凝剂等几种外加剂。
UWB-Ⅱ型絮凝剂的添加量一般是水泥总重量的1.5%～3.0%，它的作用是增强混凝土的抗分散性，使普通混凝土具有较适宜的施工性能与流动性，从而保证了水下不分散混凝土的自密实和自流平。其技术指标见下表3。
聚羧酸高效减水剂的添加量一般是水泥总重量的0.5%～1.5%，它在性能上具有较好的耐久性和耐热性，强度也较高。同时，它在高温环境下坍落度损失相对较小，流动性较好，能够有效降低水灰比，从而提高混凝土的强度，大大改善混凝土的密实性于和易性。具体技术指标见下表4。
膨胀剂的掺加量一般是水泥总重量的8%～14%，添加膨胀剂后，在混凝土中就会形成水化硫铝酸钙，它能产生一定的膨胀力，同时在结构中形成约0.2～0.7 MPa的预压应力，可以与混凝土硬化环节中形成的收缩力相抵消，从而减少了干缩裂缝，提高了混凝土的抗渗与抗裂性能。其技术指标见下表5。
调凝剂的添加量一般占水泥总重量的0.5%～1.5%，它的主要作用是确保建筑砂浆与混凝土快速凝固，使水泥快速硬化，缩短凝结的时间。在冬天，气温较低的情况下，能够防止低温下凝结速度过慢，使混凝土尽快脱模，以符合施工中的使用强度要求。
2 关于配合比设计的概述
在进行混凝土配合比设计时，要参照水下不分散混凝土施工技术规范要求，对于水下不分散混凝土来说，其配制强度公式为Rp=Rs/t+1.645σ，本案例工程中，所要求的混凝土设计强度是C30，施工过程中由于自由落差的原因，在此取Rp=50.2 MPa，t为0.7，σ为4.5。水下不分散混凝土在施工中要通过混凝土搅拌船搅拌后由输送泵浇筑到钢套箱内，因此，考虑到混凝土的自密实性与自流平性，对于坍扩度要控制在400～500 mm范围内，坍落度控制在180～220 mm之间。同时，为了确保水下不分散混凝土的质量，单位水泥的用量要控制在每立方米至少400 kg。初步设计试样配合比见下表6。
3 水下不分散混凝土配合比试拌结果分析
（1）抗分散性试验分析与评价。我们知道，抗分散性是评估不分散混凝土质量的主要指标，进行抗分散性试验的主要步骤为：在水箱内放置一容积为1500 ml的容器，往水箱内注入50 cm的水，拌制水下不分散混凝土2 kg，并从水面自由下落到容器内，同时确保混凝土全部进入到容器中。静置约5分钟后，提起容器，排掉混凝土表面的积水，称量其重量，对上述操作重复进行3次，取所称重量的平均值并精确到0.1%。通常，对抗分散性的评价要参考水泥的流失量，在具体的施工实际过程中，往往会以经验性进行判断，选取一1000 ml溶剂的量筒，注满清水，称取拌合好的混凝土200 g放入量筒中。通过判断量筒内水质的清澈度来评价抗分散性能是否满足了施工的要求。
（2）养护成型分析。对于试件养护成型的要求，与混凝土基本一致。具体成型的方法为：将试模（用于水下成型）放置于水箱中，注入水至试模上限以上150 mm处，将拌合好的混凝土从水面处自由下落至注入水的水箱中，并将试模浇入，要连续进行投料，投料用時在0.5～1分钟之间，投料量要超出试模的表面。从水中去除试模后要静置5～10分钟，让混凝土自流、自密。同时，还要拿木锤在试模的两侧进行轻轻敲击，以促进其排水，敲击后再将其放入水中。对于超量浇筑的混凝土要用抹刀在初凝前将其抹平，两天后再进行拆模，然后在水中进行继续养护，达到预定龄期后取出试件，开展测试工作。
（3）抗压强度试验分析。将试件放置于压力试验机下压板的中心位置处，让试件表面与上压板轻轻进行接触，将试验机开启，使加荷速度控制在每秒0.2～0.3 N/mm2之间，加荷不得冲击，要均匀，直到将试件破坏，将试件破坏时的荷载值记录下来。不同配合比水下不分散混凝土试验结果见下表7。
通过对比上述7种配合比的试验结果，我们很容易发现第1组试验结果中其抗分散性比较差，同条件早期强度较低；第2～5组测得的试样坍扩度较小，同条件早期强度也相对偏低；第6组结果相对较好，但同条件早期强度相对也偏低；相比较而言，第7组的试验结果最理想，抗分散性、坍扩度、坍落度及强度都较符合水下不分散混凝土的要求。因此，在实际的工程应用中，将第7组试样的配合比选用为最终的施工配合比。
4 结语
在该实际工程案例中，浇筑水下不分散混凝土共计5774 m3，混凝土的泵送效果比较理想，凝结硬化抽水处理后，混凝土的平整度较好，钢套箱的封底混凝土没有透水和开裂现象发生，基本达到了施工预期的效果，很好地保证了工程施工的顺利进行。
参考文献
[1] 曹现强，王光廷.水下不分散混凝土设计与应用[J].混凝土，2008（3）.
[2] 杨德志.水下不分散混凝土的试验与应用[J].广东建材，2008（7）.
[3] 仲伟秋，张志伟.水下不分散混凝土的性能及其影响因素[J].中国水运2009（7）.
关键词：水下不分散混凝土 配合比设计
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0062-02
水利建筑工程施工过程中，采用水下不分散混凝土的作用是在水下浇筑凝结硬化后能够形成混凝土底板，在抽水以后，它与钢套箱一起共同作为挡水和模板结构，能够较好地为混凝土的浇筑工作提供干施工的条件。在进行水下不分散混凝土配合比设计时，除了要添加絮凝剂外，还应考虑掺加调凝剂和膨胀剂，以防止混凝土产生裂缝，促使其快速凝结硬化。本文就水下不分散混凝土配合比设计问题主要介绍了以下几个方面的内容。
1 水下不分散混凝土原材料技术指标探讨
（1）主要原材料介绍。在水下不分散混凝土配制过程中，其主要的原材料是水泥和骨料。水泥通常采用的普通硅酸盐水泥，其强度等级要求为42.5R；骨料是细骨料，主要由河砂组成，且是Ⅱ区中砂，直径一般在10 mm以上，细度模数基本在2.4～2.8范围之间，颗粒含量约为20%～25%，通常会有部分卵石在里面，这样能够使混凝土的流动性得到改善，从而提高水下不分散混凝土的泵送性能。对于泵送混凝土来说，宜选用级配较好的公称粒径在5～25 mm之间的连续粒级碎石，水下不分散混凝土主要原材料水泥与骨料的技术指标如下表1、表2所示。
外加剂分析。水下不分散混凝土配制试拌过程中，通常要掺加UWB-Ⅱ型絮凝剂、UNF-5AST型聚羧酸减水剂、UEA型膨胀剂和调凝剂等几种外加剂。
UWB-Ⅱ型絮凝剂的添加量一般是水泥总重量的1.5%～3.0%，它的作用是增强混凝土的抗分散性，使普通混凝土具有较适宜的施工性能与流动性，从而保证了水下不分散混凝土的自密实和自流平。其技术指标见下表3。
聚羧酸高效减水剂的添加量一般是水泥总重量的0.5%～1.5%，它在性能上具有较好的耐久性和耐热性，强度也较高。同时，它在高温环境下坍落度损失相对较小，流动性较好，能够有效降低水灰比，从而提高混凝土的强度，大大改善混凝土的密实性于和易性。具体技术指标见下表4。
膨胀剂的掺加量一般是水泥总重量的8%～14%，添加膨胀剂后，在混凝土中就会形成水化硫铝酸钙，它能产生一定的膨胀力，同时在结构中形成约0.2～0.7 MPa的预压应力，可以与混凝土硬化环节中形成的收缩力相抵消，从而减少了干缩裂缝，提高了混凝土的抗渗与抗裂性能。其技术指标见下表5。
调凝剂的添加量一般占水泥总重量的0.5%～1.5%，它的主要作用是确保建筑砂浆与混凝土快速凝固，使水泥快速硬化，缩短凝结的时间。在冬天，气温较低的情况下，能够防止低温下凝结速度过慢，使混凝土尽快脱模，以符合施工中的使用强度要求。
2 关于配合比设计的概述
在进行混凝土配合比设计时，要参照水下不分散混凝土施工技术规范要求，对于水下不分散混凝土来说，其配制强度公式为Rp=Rs/t+1.645σ，本案例工程中，所要求的混凝土设计强度是C30，施工过程中由于自由落差的原因，在此取Rp=50.2 MPa，t为0.7，σ为4.5。水下不分散混凝土在施工中要通过混凝土搅拌船搅拌后由输送泵浇筑到钢套箱内，因此，考虑到混凝土的自密实性与自流平性，对于坍扩度要控制在400～500 mm范围内，坍落度控制在180～220 mm之间。同时，为了确保水下不分散混凝土的质量，单位水泥的用量要控制在每立方米至少400 kg。初步设计试样配合比见下表6。
3 水下不分散混凝土配合比试拌结果分析
（1）抗分散性试验分析与评价。我们知道，抗分散性是评估不分散混凝土质量的主要指标，进行抗分散性试验的主要步骤为：在水箱内放置一容积为1500 ml的容器，往水箱内注入50 cm的水，拌制水下不分散混凝土2 kg，并从水面自由下落到容器内，同时确保混凝土全部进入到容器中。静置约5分钟后，提起容器，排掉混凝土表面的积水，称量其重量，对上述操作重复进行3次，取所称重量的平均值并精确到0.1%。通常，对抗分散性的评价要参考水泥的流失量，在具体的施工实际过程中，往往会以经验性进行判断，选取一1000 ml溶剂的量筒，注满清水，称取拌合好的混凝土200 g放入量筒中。通过判断量筒内水质的清澈度来评价抗分散性能是否满足了施工的要求。
（2）养护成型分析。对于试件养护成型的要求，与混凝土基本一致。具体成型的方法为：将试模（用于水下成型）放置于水箱中，注入水至试模上限以上150 mm处，将拌合好的混凝土从水面处自由下落至注入水的水箱中，并将试模浇入，要连续进行投料，投料用時在0.5～1分钟之间，投料量要超出试模的表面。从水中去除试模后要静置5～10分钟，让混凝土自流、自密。同时，还要拿木锤在试模的两侧进行轻轻敲击，以促进其排水，敲击后再将其放入水中。对于超量浇筑的混凝土要用抹刀在初凝前将其抹平，两天后再进行拆模，然后在水中进行继续养护，达到预定龄期后取出试件，开展测试工作。
（3）抗压强度试验分析。将试件放置于压力试验机下压板的中心位置处，让试件表面与上压板轻轻进行接触，将试验机开启，使加荷速度控制在每秒0.2～0.3 N/mm2之间，加荷不得冲击，要均匀，直到将试件破坏，将试件破坏时的荷载值记录下来。不同配合比水下不分散混凝土试验结果见下表7。
通过对比上述7种配合比的试验结果，我们很容易发现第1组试验结果中其抗分散性比较差，同条件早期强度较低；第2～5组测得的试样坍扩度较小，同条件早期强度也相对偏低；第6组结果相对较好，但同条件早期强度相对也偏低；相比较而言，第7组的试验结果最理想，抗分散性、坍扩度、坍落度及强度都较符合水下不分散混凝土的要求。因此，在实际的工程应用中，将第7组试样的配合比选用为最终的施工配合比。
4 结语
在该实际工程案例中，浇筑水下不分散混凝土共计5774 m3，混凝土的泵送效果比较理想，凝结硬化抽水处理后，混凝土的平整度较好，钢套箱的封底混凝土没有透水和开裂现象发生，基本达到了施工预期的效果，很好地保证了工程施工的顺利进行。
参考文献
[1] 曹现强，王光廷.水下不分散混凝土设计与应用[J].混凝土，2008（3）.
[2] 杨德志.水下不分散混凝土的试验与应用[J].广东建材，2008（7）.
[3] 仲伟秋，张志伟.水下不分散混凝土的性能及其影响因素[J].中国水运2009（7）.