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協(xié)會刊物
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南海荷村大堤防滲墻混凝土的配制和應用 |
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時間日期：2003-5-23 已被閱讀次：[8542] |
佛山市南海區(qū)建筑工程質量檢測站 趙葉成
【提 要】 本文介紹了南海區(qū)樵桑聯(lián)圍荷村段決口復堤工程防滲墻預拌混凝土的配制和應用，解 決了水下灌筑混凝土的防水抗?jié)B、強度及預拌混凝土長途供料的綜合技術問題。
【關鍵詞】 堤壩 防水混凝土 水下灌筑混凝土
1、前言
南海區(qū)樵桑聯(lián)圍荷村堤段是西江下游一重要堤段，1998年6月29日此處崩堤93米，受災
面積153平方公里，造成直接經(jīng)濟損失約23.1億元(參考〈1999年南海年鑒〉)。搶險時用河
砂堆填，堤身較為松散，抗?jié)B能力差。為滿足今后防洪抗?jié)B要求和安全渡汛，擬在砂堤中軸
線上設置一道長125m、深20m、厚0.6m的混凝土防滲墻。
防滲墻開挖前，兩墻側錘入長6m的鋼板樁作防護導墻，在鋼板樁頂部加兩道10＃槽鋼內(nèi)
撐固定，防滲墻混凝土灌注采用地下連續(xù)墻形式作業(yè)。
該工程由省水利水電第二工程局負責施工，南海通達混凝土有限公司供應預拌混凝土，
技術要求有：(1)抗壓強度等級C20；(2)抗?jié)B強度S6；(3)水下灌筑，坍落度為180～220mm。
對這種多項要求融于一體，既要克服預拌生產(chǎn)運輸過程的坍落度損失，還要考慮到此處崩堤
時社會負面影響大，有關部門將此列為一特殊工程進行技術攻關。
2、技術要點分析
接到該任務后，召開了技術分析會，一致認為：水下灌筑混凝土易受地下水的影響，出
現(xiàn)離析，要求混凝土有很好的和易性和粘聚性，抵抗地下水和泥漿的擴散及滲透，它是三個
技術要求中難度最大的；其次是抗?jié)B指標，因為混凝土的強度等級只有C20，而水下灌注工
藝需要砼配合比達到富漿程度，增加了砼收縮，影響抗?jié)B能力；另一方面混凝土在水下灌注
時泥漿易滲透，也會直接影響其均勻性，降低防滲效果。資料介紹(見參考文獻P774)：水灌
筑混凝土施工強度只達到在空氣中取樣并進行標準養(yǎng)護的混凝土強度的90％左右，所以混凝
土抗壓強度的設計應留有足夠富余量。從過去的工程經(jīng)驗看，能達到抗?jié)B或水下灌筑要求的
混凝土，其抗壓強度遠大于20Mpa。
供料首要解決混凝土拌合物的和易性，特別是流動度滿足現(xiàn)場施工，而抗?jié)B能力、強度
比較容易滿足。明確了主攻方向之后，關鍵在材料選擇和配合比設計了。
3、材料的選擇
(1) 考慮到抗?jié)B及水下灌筑，選擇了早期強度高、泌水和干縮小的早強型普通硅酸鹽水
泥。通過考察和試驗，選用了一家質量穩(wěn)定的廠家生產(chǎn)的425R普通硅酸鹽水泥。歷史資料統(tǒng)
計表明，其抗壓強度3天達30Mpa,28天50Mpa以上，初凝、終凝時間適中，需水量不大，細度
3.2％，且對常用幾種外加劑適應性較好。
(2)摻合料
為了改善混凝土的性能，提高其自身密實度，減少結構孔隙和環(huán)境水的侵蝕，選用了本
地貨源充分的粉煤灰作為摻合料。所用粉煤灰的技術指標為：細度14.4％，需水量比101％
，燒失量3.112％，含水率0.5％，符合國家二級灰質量要求。
(3)外加劑
選用具有早強、緩凝的荼系高效減水劑，其主要目的是減少混凝土單位用水量，提高耐
久性和流動性改善混凝土孔隙的結構特征，既滿足長途運輸要求又達到物理力學指標，為此
我們對幾個品種的減水劑進行了對比試驗，然后從中優(yōu)選。見(表一)
表1結果分析表明，從抗壓強度看，優(yōu)選A、B、E；從坍落度及其損失看，優(yōu)選A、B、C
；但A的初凝時間過長，不利于砼拌合物抵抗地下水的沖刷，且其所用減水劑成本是B的2.1
倍，故B是綜合性能較好者。
考慮到抗?jié)BS6要求不高，僅使用減水劑和連續(xù)級配的骨料已完全可以滿足，所以不使用
膨脹劑作為防水抗?jié)B材料，減少材料品種多而造成投料難度大等不必要的影響因素。
4、合比設計
(1) 試配強度的確定
配合比設計參照〈普通混凝土配合比設計規(guī)程〉，用體積法進行富漿配合比設計。若標
準差取5.0Mpa，則試配強度為28.2MPa；但考慮水下灌筑混凝土比空氣自然養(yǎng)護強度低和本
工程的重要性，故將試配強度增加15％的富余強度,即將試配強度目標值定為32.4Mpa。(2)
正交試驗
第一階段采用L9(34)正交試驗選擇最佳混凝土配合比。因素分配及試驗結果見表2：
按上表結果通過極差分析表明：影響混凝土坍落度的主要因素是減水劑的摻量，其最佳
組合是A2，B2，C3，D3；影響混凝土強度主要因素是水泥用量，因本試驗采用固定用水量，
故準確地說影響混凝土強度主要因素是水膠比，強度的最佳組合為A3，B2，C2，D1(D2)。
綜合分析：從經(jīng)濟角度上看A2與B1的組合已能達到設計強度的期望值32.4Mpa,同時具有
良好的流動性，沒必要用A1—380kg水泥量；減水劑和砂率對強度影響不大，結合生產(chǎn)經(jīng)驗
和經(jīng)濟效益，砂率取D2(39％)，減水劑量取C2(1.0％)；如果實際生產(chǎn)中混凝土坍落度沿不
能滿足施工要求，可采取在施工現(xiàn)場二次加入減水劑，增加量為0.2％。
于是暫定A2，B1，C2，D2，組合為較合適配合比，進行下一步復演試驗。
復演試驗除了進一步驗證所選配合比之外，還偏重于考察混凝土的施工性能和抗?jié)B強度
。部分指標如下表3所示：
通過復演試驗進一步驗證所選配合比既滿足設計要求又較為經(jīng)濟，故擇其為施工配合比
。
5、工程應用
實際工程施工過程中，除了按〈混凝土質量控制標準〉GB50164－92生產(chǎn)外，還采取了
以下措施：
(1) 材料質量控制
生產(chǎn)前一次性備齊集料，數(shù)量為計劃量的1.5倍，防止生產(chǎn)中途骨料變化引起砼質量波
動；采用水泥快速試驗方法預測水泥28天強度，監(jiān)測其強度的穩(wěn)定性，保證在推算的警戒下
限線之上。
(2) 攪拌工藝
1) 實行二次加水攪拌，消除由于混凝土拌合物的坍落度大而引起干料球狀物出現(xiàn)。
2) 外加劑采取后滲法，減少水泥C3A和C4AF對外加劑的吸附和發(fā)生反應，充分發(fā)揮高效
減水劑的活性。
(3) 裝卸及運輸
采取攪拌筒中速旋轉接料，卸料前高速攪拌，進一步改善混凝土拌合物的均勻性及和易
性。運輸方面，減少攪拌車每車運載量，避免候卸和卸料時間長而帶來的坍落度和強度損失
。
(4) 坍落度補償
在施工現(xiàn)場派駐技術人員，監(jiān)控混凝土質量，當坍落度小于180mm時，添加0.2％的減水
劑， 補償坍落度經(jīng)時損失，充分攪拌后才卸料。
(5) 強度控制
采用混凝土早期強度和快速試驗，預測28天強度，為質量控制提供預警。
6、效果
荷村大堤防滲墻混凝土實際共用1705m3，其中只有二車比設計坍落度值低20mm。經(jīng)減水
劑補償后滿足施工要求，其余都在控制范圍內(nèi)�；炷涟韬衔镂窗l(fā)現(xiàn)離析、分層、干料球狀
物等不良現(xiàn)象，施工性能良好。
工程留取混凝土試件共45組，其抗壓強度結果經(jīng)統(tǒng)計：Sfcu=3.42Mpa,mfcu=31.6Mpa,fc
u.min=39.9Mpa,fcu.min=25.1M pa按GB107－87評定合格，比生產(chǎn)控制最低目標值(富余15
％)還略高。
在齡期達三年后的2001年11月委托南海市質檢站進行現(xiàn)場實物回彈檢測，平均強度比28
天強度高出3.6Mpa，達到預期目標。經(jīng)歷了四年間的洪水考驗，今年8月的質量回訪中，水利技術部門反映，該堤段暫未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。
參考文獻
雍本編著，《特種混凝土設計與施工》，中國建筑出版社，1993年
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