水下灌筑混凝土

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,水下灌筑混凝土,4.1 概 述,在进展根底施工如大开挖后灌筑混凝土或沉井、钻孔桩的封顶等时，有时由于水位的原因地下水渗透量大，大量抽水又会影响地基质量，这时，可以在水下直接灌筑混凝土。.,一、水下灌筑混凝土存在的问题,水下灌筑混凝土常存在以下问题：,1当混凝土穿过水层而在水中移动时，容易产生离析现象，使水泥和骨料别离而形成不匀质混凝土，并使砂浆沫成层。,2施工时及施工后都不能对建筑物的填充程度进展直接观察，在提高和控制混凝土质量方面，常有不稳定因素。,3在钢筋混凝土中，钢筋与混凝土的粘结力降低。,水下灌筑混凝土的关键是解决如何防止未凝结的混凝土中的水泥颗粒被水带走的问题。即应该在与环境水隔离的条件下灌筑，不允许直接向水中倾倒混凝土拌合物。.,二、水下灌筑混凝土施工要求,1混凝土拌合物到达灌筑地点以前，防止与环境中的水接触；进人浇筑地点以后，也要尽量减少与水接触；尽可能使与水接触的混凝土始终为同一局部。,2灌筑过程应连续进展，直到一次灌筑所需高度或高出水面为止，以减少环境水的不利影响和凝固后去除强度不符合要求的混凝土数量。,3已灌筑的混凝土不宜搅动，使其逐渐凝固和硬化。.,三、水下混凝土灌筑方法,为满足上述要求，水下混凝土的灌筑方法是在水上拌制混凝土拌合物，进展水下灌筑。,水下灌筑有导管法、泵压法、柔性管法、倾注法，开底容器法和装袋叠置法等。.,42 水下灌筑混凝土原材料的选择,一水泥品种,1硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥矿物组成中的 C3S和C2S含量高，水化后析出的CaOH2数量多，可用于具有一般要求的水下混凝土工程，但不宜在海水中应用。,2矿渣硅酸盐水泥泌水性较强，不适宜用于水下灌筑混凝土工程。,3火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥化学成分中SiO2含量较高，可用于具有一般要求及有浸蚀性海水、工业废水中的水下混凝土工程。,(二水泥标号选择,其标号不宜低于325号。但又由于这种混凝土水泥用量都较大，水泥标号也不应过高。.,二、骨料,一细骨料砂,1选用细度模数为2.32.8之间的中砂。,2砂中石英含量应较高，外表平滑，颗粒浑圆。,3为满足混凝土流动性要求，其含砂率较大，一般为4050，比普通混凝土大5；假设用碎石时，必须再增加 35，以使砂浆量多些。,二粗骨料石子,(1)为保证混凝土拌合物的流动性，宜采用卵石，亦可采用碎石。,(2)当需要增加水泥砂浆与骨料的粘结力时，可掺入2025的碎石。.,三、拌合水,一般干净的自来水均可作为拌合水。,四、外加剂,在水下灌筑混凝土中，常用的外加剂有以下类型：,一减水剂及高效减水剂；,二加气剂；,三膨胀剂；,四早强剂；,五增粘剂。.,43 水下灌筑混凝土技术要求,水下灌筑的混凝土，要受到环境水的浸渍、扰动和稀释，施工本身对水下灌筑的混凝土的影响也不会小。为了减少和防止这些不利因素，不仅要求采用特殊的施工方法，而且还要对水下灌筑混凝土拌合物的性质、混凝土凝结硬化后的强度有一定要求。.,一、对水下灌筑混凝土拌合物的要求,一具有较好的施工和易性,1混凝土的流动性,水下混凝土施工与在大气中施工不同，它不能用振捣器振捣，而是靠自身荷载或外界压力产生流动进展摊平和密实。在混凝土凝结硬化前，假设流动性稍差，就会在混凝土中形成蜂窝和孔洞，严重影响混凝土质量。此外，水下施工又多是通过各种管道进展输送和浇筑的，如果流动性差，又容易造成堵管，给施工带来困难。所以，要求混凝土必须是富有粘性、有较大的流动性和一定的保持能力。但过大的流动性，不仅增加砂浆数量而且浪费水泥，并且由于采用导管法、泵压法施工容易造成倾注过快而形成管口脱空和返水事故。.,1根据水下灌筑混凝土的方法不同，对其拌合物的流动性要求如表41所列。,表41 水下灌注混凝土流动性要求,混凝土灌注方法,要求塌落度/,cm,导管法、泵压法,倾注法,开底容器法,袋装混凝土法,1520,515,1016,715,2在钢筋密集部位灌筑水下混凝土时，其坍落度应增加23cm；在泥浆中灌筑，宜增加 12cm。,混凝土拌合物仅有较好的流动性尚不能适应水下灌筑的要求，应该在凝结硬化之前保持一定的流动性和均匀性，才能适用于水下灌筑。,流动性的保持能力，用在灌筑条件下保持坍落度15cm的时间来表示。对于采用导管法施工的水下灌筑混凝土拌合物，其要求流动性保持能力以不小于l h为宜；运距较近时，以不小于0.70.8 h为度。.,2混凝土粘聚性和保水性,水下灌筑混凝土拌合物，不但要求具有较好的流动性而且还必须具有较好的粘聚性和保水性，以防止混凝土在运输和浇筑过程中产生离析现象和分层泌水现象。因此，在施工中要保证工程质量，就必须控制混凝土拌合物的泌水率。据有关资料介绍，泌水率为1.2,l.8,的混凝土拌合物，具有较好的粘聚性。实际施工中，要求2,h,内析出水分不大于混凝土的体积的1.5。.,二具有一定的湿堆密度,水下灌筑混凝土，往往是靠混凝上自身荷载排开仓面的环境水或泥浆进展摊平和密实，因此，要求其湿堆密度不小于 2 100kgm3。为了在施工过程中便于及时掌握新拌的混凝土湿堆密度是否满足施工要求，可采用下述经历公式进展计算：,h2224108lgD 4-1,式中h一混凝土拌合物湿堆密度(kgm3);,D粗骨料最大粒径mm。.,二、对水下灌筑混凝土强度的要求,水下灌筑混凝土的强度，受施工条件影响较大。,一抗压强度,1在静止水中施工的混凝土强度，可到达在大气中取样而进展标准养护混凝土强度的90左右；在膨润土泥浆中灌注的混凝土强度，仅达7080。,1水下灌筑混凝土的强度与灌注深度有关。愈深部位，强度愈低。如表42所列灌注桩的长度越长，那么桩尖局部混凝土强度越低。.,表42 灌注桩端部混凝土强度,状身长度/,m,8,23,24,36,取芯抗压强度/,Mpa,标准偏差/,MPa,标准试件强度/,MPA,标准偏差/,MPa,36.9,1.8,40.4,0.93,35.9,2.1,37.7,0.95,30.3,0.9,37.5,0.81,26.3,1.4,38.0,0.69,二混凝土与钢筋粘结强度,在膨润土泥浆中进展钢筋混凝土施工时，膨润土粘附于钢筋周围，所以，混凝土与钢筋的粘结力显著下降。据有关资料介绍：,1对于垂直钢筋，当膨润土掺率为8时，粘结力是不掺的4749；当掺率为12时，粘结力是不掺的3242。,2对于水平钢筋，其粘结强度那么更低，仅仅是垂直钢筋的1/31/2。,3钢筋浸人膨润土泥浆中的时间愈长，那么粘结强度降低愈多。.,44 水下灌筑混凝土配合比设计,任何一种混凝土的配合比，理应通过试验来确定。水下灌筑混凝土也不例外。,配合比设计步骤：,当工程量不太大时，灌筑混凝土配合比与普通混凝土配合比的设计方法及步骤根本一样，一般，采用绝对体积法较好。.,一选择水灰比,选择水灰比W/C时，除了要保证混凝土的强度外，同时也应满足耐久性要求。假设按强度计算的水灰比不能满足耐久性要求时，那么须按耐久性要求确定。,1按强度选择水灰比,根据混凝土的要求配制强度、所采用的水泥品种及标号，按鲍罗米混凝土强度公式计算。,2按耐久性指标选择水灰比,主要按抗渗等级和抗冻等级不同选择混凝土。.,表43 抗渗等级与水灰比的关系,表44 抗冻等级与水灰比的关系.,抗冻等级,F25F50,F100,F200,水灰比,0.65,0.60,0.50,抗渗等级,P2,P4,P6,P8,P10,P12,水灰比,0.600.65,0.600.65,0.550.60,0.500.60,0.50,0.50,二计算用水量,一般通过试验确定用水量W。但估算时可根据表45规定的坍落度，按公式计算。,1 普通混凝土,对于普通混凝土，其每立方米混凝土用水量按下式计算：,W1=10(S+k)/3,式中 W1一每立方米普通混凝土用水量kg,S混凝土拌合物要求坍落度cm，参考表 45；,K试验常数，参考表46.,2加气混凝土,对于加气混凝土，其每立方米混凝土用水量按下式计算：,W2W1KaA (44),式中 W2每立方米加气混凝土用水量kg；,Ka减水系数3.43.8；,A含气量。.,?三计算水泥用量,根据已确定的用水量和水灰比，即可按下式计算水泥用量C：,C=W/(W/C)45,确定水泥用量时，还要考虑到混凝土的耐久性要求，同时也应考虑到所选择的施工方法的特殊性。,1考虑耐久性要求,考虑耐久性时对水泥用量的规定如下：,1有抗渗性要求时，每立方米混凝土水泥用量不得少于300kg；,2有抗冻性要求时，每立方米混凝土水泥用量不得少于330kg。.,2考虑施工方法要求,考虑施工方法对水泥用量的规定如下：,1当用混凝土泵输送时，也要满足泵送施工的需要，每立方米混凝土水泥用量不得少于 300kg；,2当采用泵压法和导管法施工时，每立方米混凝土水泥用量不得小于370kg；,3当采用开底容器法开底箱、开底袋和袋装混凝土法施工时，水泥用量应更多，应为大气中施工时的两倍。.,四计算砂率,见式46,五计算砂、石用量,按绝对体积法计算，见式47.,45 水下灌筑混凝土施工,导管法和泵压法是应用较普遍的方法，用于规模较大的水下混凝土工程，能够保证构造的整体性和强度，可在深水中施工泵压法宜在水深不超过15m的情况下，要求模板密封条件较好。,开底容器法只适用于小量的、零星的水下灌筑混凝土工程。,倾注法类似于地面上斜面分层灌筑法，施工技术简单，但只能在水深缺乏2m的浅水区使用。,装袋叠置法虽然施工较简单，但袋间有接缝，整体性差，一般只用于对整体性要求较低的水下抢险、堵漏和防冲工程，或在水下立模困难的地方用作水下模板。,柔性管法是较新的一种施工方法，能保证水下混凝土的整体性和强度，在水下灌筑薄板能得到规那么的外表。.,一、导管法施工,导管法是通过不透水的金属导管来进展水下灌筑混凝土施工。这种方法具有设备简单、整体性好、灌筑速度快、不受水深和仓面大小限制等优点，是应用最广泛的一种方法。导管法不仅用于水下灌筑混凝土，也可用在膨润土泥浆中灌筑混凝土。.,一施工主要设备,1导管,施工的主要设备是金属导管图41，其直径为200300mm，亦有超过450mm的。多是由长度不同的钢管，通过法兰盘和螺栓连接而成的空心圆管。,1导管种类：导管可以组装成整节式、套筒式和活节式三种图42。,整节式导管：如图42(a)所示。整节式导管由一根钢管或非拆卸管节组成。它适用于灌筑层厚不超过5m，工作平台有足够超高，在灌筑过程中不提升导管或可以随承料漏斗一起上提的仓面。.,套筒式导管：如图42(b所示。套筒式导管是布置双层导管，与承料漏斗相接的内导管固定不动，只提升埋入土中的外套管，省去拆卸导管时间，特别适用于泵压法施工。,活节式导管：如图42卜所示。活节式导管可以随着混凝土面的上升逐步拆卸管节。它是用得最多的一种导管。.,2导管直径的选择：导管直径和导管通过能力与粗骨料的最大粒径有关，同时，也视水深而定，可参照表47选择。,表47 导管直径选择.,导管直径/,mm,100,150,200,250,300,通过能力/,m,3,/h,3.0,6.5,12.5,18.0,26.0,允许骨料最大粒径/,mm,20,20,碎石,20,卵石,40,40,60,2底盖或滑阀,用导管法施工，进人导管内的第一批混凝土拌合物能否在隔水条件下顺利到达仓底，并使导管底部埋人混凝土内一定深度，是顺利灌筑水下