海工混凝土配合比设计及施工质量控制

2017-04-24陈木英

福建交通科技 2017年2期

关键词：海工水胶胶凝

■陈木英

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州 350003）

海工混凝土配合比设计及施工质量控制

■陈木英

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州 350003）

本文结合沿海项目为实例，对不同等级的海工高性能混凝土的配合比进行设计和优化，同时从配合比的制定、混凝土的拌制、浇注、表面处理对施工期间质量控制措施进行了总结，旨在为同类项目配合比的设计优化与质量控制提供参考。

海工混凝土配合比设计质量控制

1 工程概况

某环岛公路（金井湾大桥及接线工程）路线全长2.023km，采用一级公路兼城市主干路标准建设，双向六车道，主线设计速度60km/h，辅道设计速度30km/h，道路红线宽度为60m（主线桥宽度46m），本项目桥长833.4m，下部结构为柱式墩，上部结构为变截面等截面预应力砼连续箱梁。该项目地处如意湾海域，受海洋风、浪、流、潮、雾、雨等环境因素影响较大，且地质条件复杂，各部位混凝土材料等级及耐久性要求见下表1所示。

表1 各部位混凝土材料等级及耐久性要求

混凝土采用符合《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275-2000）的海工耐久性混凝土，采用水泥、砂、石料和水均应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ/T F50-2011）的有关规定，避免发生碱集料反应。海上环境对结构的防腐和耐久性要求高，海工混凝土配合比及施工过程控制要求比较严格，混凝土配制应选用优质水泥和级配良好的优质骨料，本文以承台为例，介绍海工混凝土配合比设计及施工质量控制。

2 海工混凝土配合比设计

2.1 设计方法

2.1.1 水胶比确定

根据混凝土要求进行水胶比计算，公式：

上述公式中，aa、ab别表示回归系数；应当结合工程所采用的集料以及水泥品种等，再经由试验完成混凝土强度与水胶比关系式的明确；fcu,0表示混凝土所配制抗压强度。

在上述试验资料均不具备的情况下，则可采用卵石混凝土 aa为 0.48，ab为 0.33，而碎石混凝土 aa为 0.46，ab为0.07。

2.1.2 胶凝材料用量

计算公式为：

公式（2）中，mw0主要是指每立方米混凝土所使用的水量；mc0则主要表示每立方米混凝土所采用的胶凝材料用量。

在计算中，若结果显示超过最低水泥用量，则表明其耐久性符合标准，反之则表示不合格。

2.1.3 砂率确定

混凝土砂率越小其坍落度则越佳，在对其选取时，应结合粗骨料粒径、品种、细度模数以及水胶比来确定。若混凝土的坍落度超过60mm，需通过试验对其砂率进行确定，同时还可在细度模数的基础上，结合坍落度每增加20mm，即可增加1%的砂率的方式来确定。

2.2 海工混凝土配合比优化设计

2.2.1 设计要求

C40海工混凝土主要用承台，其配制的强度为49.8MPa，坍落度则为180～220mm，84天氯离子扩散系数不大于2.5×10-12m2/s。

2.2.2 设计参数

配合比设计参数如表2所示。

2.2.3 配合比设计

根据表2中所体现的参数来进行配合比的设计，其配合比设计与试验结果见表3、表4。

根据表3与表4结果来看，通过对比，基准配合比的和易性、坍落度、扩展度、含气量、抗压强度、氯离子扩散系数等指标均满足设计要求，故本次施工选取PHB-007-2配合比作为本项目承台的配合比。

3 海工混凝土施工质量控制

3.1 配合比的制定

在进行现场施工的过程中，混凝土配合比质量可直接对整个施工质量造成影响，在制定配合比时，应结合结构特点和相关规定来实施有效控制，若一次性使用量较大的情况下，则需要对混凝土配合比试验资质与资料等进行审核。在施工过程中，也应当随时进行抽检，以免发生偷工减料的情况。根据《混凝土结构工程施工与验收规范》（GB50204）中规定进行混凝土配合比设计。针对海工混凝土环境的特殊性，在确定最低单方混凝土胶凝材料以及最大水胶比时，需满足表5中规定。

表2 C40海工混凝土配合比设计参数

表3 配合比设计

表4 配合比设计试验结果

表5 海工混凝土规定

除此之外，混凝土的胶凝材料总量必须控制在500kg/m3范围内，通常情况下不得超出550kg/m3。若通过计算，其结果超过550kg/m3，则必须通过提高水泥强度等级的方式来进行有效处理。0.8%～1.2%为最佳外加剂掺量。

3.2 混凝土的拌制

在对混凝土进行拌和时，必须对其加入的水量进行严格控制，准确计算集料带入的水分，以此来确定施工配合比并且要保证配料偏差能够满足以下几点要求：水、外加剂、胶凝材料（±1%）；粗、细集料（±2%）。

采用粉剂作为外加剂时，可适当延长搅拌的处理时间，通常应当达到30s以上；若采用液体外加剂时，则需要对加入水量进行控制，将溶液中的水量扣除。

加料顺序是海工混凝土搅拌过程中非常重要的部分，集料在进行拌和期间，会吸入部分外加剂与水泥浆，为此，在将外加剂加入其中的同时，必须严格按照集料要求，对其进行充分的拌湿处理，以此来实现对集料吸附的有效控制，从而实现减水的目的。

3.3 浇注

在海工混凝土施工过程中，建议采取泵送施工，通过高频率的振捣来促使其成型。自由倾落度必须控制在2m以内，若没有出现离析和分层情况，则可适当增加倾落高度，但仍然建议控制在4m以内。建议在进行搅拌处理之后90min内，必须完成泵送。

建议通过分块分层连续浇筑的方式进行处理，这更易避免施工缝的出现。在分层处理时，可通过阶梯状分层或者斜向分层两种方式来实施（见图1），结合施工组织实际情况，确定分层厚度和分块大小，通常根据混凝土浇筑层、各浇筑块均不得出现施工冷缝的情况来处理，混凝土分块和分层必须按照施工方案来确定。但最大分层厚度必须控制在振捣棒的作用范围内，即不得超过500mm。

3.4表面处理

海工混凝土表面处理如下：

（1）在海工混凝土进行浇筑时，必须及时排除泌水。

坡度法、引流法以及真空吸水法均是较常用的泌水排除方法。坡度主要是在混凝土浇筑的过程中，将混凝土表面保留适度的坡度，实现泌水的自动排除；引流法则主要是指在进行浇筑期间，将产生的泌水集中在一起，再运用排水工具来帮助其将泌水排除；真空吸水法则主要是指在完成浇筑处理之后，在混凝土表面放置一个吸水胶垫，经由真空吸水机来帮助混凝土将多余的水分完全去除。