混凝土钻孔灌注桩配合比设计方法初探

2021-06-30胡耀广

中国建材科技 2021年1期

关键词：水胶胶凝减水剂

胡耀广

（河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄 050000）

1 钻孔灌注桩混凝土原材料质量控制

钻孔灌注桩湿作业中的混凝土质量与原材料质量密不可分。在施工过程中要给予混凝土原材料控制足够的重视。

1.1 粗集料和细集料的要求

混凝土灌注桩工程中的粗细集料指利用标准方孔砂石筛对混凝土原材料按粒径进行分级，大于4.75mm的软石或碎石称为粗集料，小于4.75mm的砂或碎石屑称为细集料。

1）粗集料。混凝土强度主要取决于粗集料岩质的选择和级配调整。混凝土钻孔灌注桩中粗集料的获取通常通过对岩石进行反击破、鄂破来实现。高等级公路或者对地基承载力要求较高的基础项目中，混凝土原材料中的碎石通常是对花岗岩进行破碎后获取。粗集料的使用量占粗细集料总量的五分之三以上，混凝土灌注桩中需要几种不同级配碎石和单一级配的粗集料共同作用才能获得较好的级配效果，继而使得混凝土具有较好的和易性。质量指标见表1。

表1 粗集料质量指标要求

2）细集料。细度模数是为了对细集料的粗细程度进行描述而提出的。细集料越粗，其细度模数越大；细集料越细，其细度模数越小。

1.2 胶凝材料的要求

混凝土灌注桩中胶凝材料的质量对混凝土灌注桩的质量有重要作用，在混凝土灌注桩中，主要采用水泥或粉煤灰作为胶凝材料。混凝土灌注桩对水泥等胶凝材料的细度模数要求较高，特别是混凝土水下灌注桩要确保水泥细度和水泥的安定性满足设计规范要求。混凝土水下灌注桩项目通常采用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，但沿海地区水下灌注桩禁止使用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，因为普通硅酸盐水泥的耐酸性不佳。对进场的水泥要进行细度检验、安定性检验以及凝结时间检验，检验合格后方可使用。

1.3 外加剂的要求

混凝土灌注要使用水泥质量1%的高性能减水剂进行配合比设计，目的是减少水的使用。根据混凝土侧重的方向不同，可以选择添加一些其他的外加剂，比如侧重早强型的混凝土可以在减水剂中加入早强剂，侧重缓凝型的混凝土可以在减水剂中加入缓凝剂。减水剂的种类众多，得到广泛使用的是聚羧酸系减水剂，该减水剂效能的发挥不受掺加时间的影响，且减水效果明显。

在配合比设计中，以掺入设计含量减水剂的混凝土同标准配合比下拌和混凝土的凝结时间差作为判定依据，另有坍落度、泌水率比、抗压强度比、干缩率比等指标来判定。

1.4 拌合水的要求

拌合水pH值、氯化物含量等化学指标需符合表2要求。

表2 拌合水的相关指标

2 钻孔灌注桩抗渗混凝土配合比设计

2.1 实例项目简介

案例项目为某高速1标段桩基础项目水下混凝土灌注桩C25混凝土配合比设计。根据设计规范，该C25混凝土用于现场浇筑钻孔灌注桩，在确保混凝土和易性的基础上，混凝土的坍落度在18-22cm之间才能保证现场灌注过程顺利进行。该案例项目的混凝土原材料检测按照要求需满足JTGE42-2017《公路工程集料试验规程》的规范要求，案例项目的混凝土配合比设计需满足JGJ55-2017《普通混凝土配合比设计规程》的规范要求。

2.2 配合过程中的仪器设备

表3 主要仪器设备型号和产地

2.3 原材料和连续级配的调整

案例项目采用P.O42.5 水泥。利用标准方孔砂石筛对粗集料进行筛分后，确定粗集料连续级配的掺和比例为4.75～9.5mm比例为20%，9.5～19mm比例为55%，16～31.5mm比例为25%。细集料选用中砂。考虑到施工现场等料和安全运输等因素，为了不出现灌注过程中混凝土初凝的不利局面，选用郑州生产的高性能缓凝型减水剂。

2.4 配合比确定与调整

通过混凝土强度计算、水胶比计算和用水量计算，初步确定混凝土的基准配合比为水泥：砂：碎石：水：减水剂=36 5:788:1088:165:3.65=1:2.16:2.98:0.45:0.01。在基准配合比基础上，通过±0.05 的水胶比和±1%的砂率，计算1m3混凝土中各材料用量，分别实测混凝土拌和物的容重和坍落度。成型后标准养护7天和28天，实测各类混凝土的抗压强度，结果见表4。