海工混凝土配合比设计及施工控制措施探讨

摘要：文章主要选取某海工工程为实例，对海工混凝土配合比进行优化设计，从配合比的制订、混凝土的拌制、浇注以及表面处理几个方面探讨相关控制措施，以此来提升海工施工质量。

关键词：混凝土;配合比设计;施工技术;质量控制

一、引言

海工工程下部结构为柱式墩，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较高。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/TF50-2011）的有關规定，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，文章以承台为例，介绍海工混凝土配合比设计及施工质量控制。

二、海工混凝土配合比设计

水胶比确定，根据混凝土要求进行水胶比计算，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;在上述试验资料均不具备的情况下，则可采用卵石混凝土a a 为0.48，a b 为0.33，而碎石混凝土a a 为0.46，a b 为0.07。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。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60毫米，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20毫米，即可增加1%的砂率的方式来确定。

三、海工混凝土配合比优化设计

海工混凝土主要用承台，其配制的强度为49.8兆帕，坍落度则为180～220毫米，84天氯离子扩散系数不大于2.5×10 12 米 2 /秒。根据参数来进行配合比的设计，进行配合比设计并采取试验。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配合比。

四、海工混凝土施工质量控制

（一）配合比的制订

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，在制订配合比时，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，需满足相关规定。除此之外，混凝土的胶凝材料总量必须控制在500千克/米 3 范围内，通常情况下不得超出550千克/米 3 。若通过计算，其结果超过550千克/米 3 ，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。

（二）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30秒以上;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。

（三）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2米以内，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4米以内。建议在进行搅拌处理之后90分钟内，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，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500毫米。

（四）表面处理

海工混凝土表面处理如下：其一，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。其二，在完成混凝土的浇筑处理之后，可运用混凝土抹光机或者刮杠对表面进行抹平、刮平处理，再以水抹子将其搓平，若有要求则可实施压光处理。在处理过程中，需考虑混凝土收缩过程中产生的力学作用，以免出现裂缝，在终凝之前需反复多次进行抹光处理，确保收缩裂缝能够及时恢复，以免形成永久性裂缝。其三，若混凝土的表面有较厚的浮浆，则必须在混凝土初凝之前加入石子浆或者将浮浆完全消除，确保混凝土更为均匀。在对石子浆处理时，需将其充分振捣充实，并及时完成表面的处理。

五、结论

海工混凝土由于长期受到风浪、潮汐的影响，为了保障其使用安全性，故加强其配合比设计和施工质量的控制具有重要意义。在对配合比设计中，必须通过试验确定最佳的配合比，而在施工质量控制中，则从各环节来实现全过程控制，促使混凝土整体质量得到显著提升。

作者简介： 万晓东，中国石油天然气第七建设有限公司。