日照交通规划设计院有限公司
摘要：海洋环境下的混凝土结构腐蚀现象十分严重，采用高性能混凝土是解决混凝土腐蚀问题的有效措施。本文介绍了海工混凝土配合比，以及在施工应用中存在的问题及解决措施。
关键词：海工混凝土；配合比；施工工艺
一、概述
青岛滨海公路南段一期工程设计标准为一级公路，该工程第二合同段的下村河大桥桥位距离入海口不到300米，海水涨潮时可以倒灌至桥位处，在干湿交替状况下，海水水位变动区和浪溅区局部环境对混凝土结构具有非常严重的侵蚀性。其下部桥墩采用柱式墩、桩基础，灌注桩混凝土采用C35海工耐久混凝土,要求在海洋环境中具有高耐久性、稳定性和良好工作性。
二、混凝土原材料及配合比配制
钻孔桩高性能海工混凝土是针对混凝土结构在海洋环境中的使用特点,通过合理的配制技术，满足工作性、强度、抗裂性、抗冻性和抗氯子渗透、扩散性能等要求。合理的混凝土配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、工作性、均匀性等性能要求的前提下,确定各种成分的用量,以此来获得最经济、最适用的混凝土。
1、水泥：日照山水水泥P.Ⅱ52.5，烧失量2.4%，总碱量0.57%，SO3含量0.03%，MgO含量3.5%，C3A含量6.23%，不溶物0.96%，氯离子含量0.037%，比表面积382m2/kg，3d、28d抗折强度分别为6.4、9.5MPa，3d、28d抗压强度分别为34.2、58.7MPa，安定性合格。
2、矿渣粉：中矿宏远生产的矿渣粉
3、外加剂：青岛虹厦建材有限公司HSC－A聚羧酸高效减水剂
4、细集料：胶南吉利河砂Ⅱ区级配，细度模数2.62，表观密度2.644g/cm2，堆积密度1.450 g/cm2，含泥量1.1%，泥块含量0.2%。
5、粗集料：五莲鑫泰生产碎石，采用5～10mm（30%）、10～20mm（70%）两种级配的碎石合成级配，表观密度2.725g/cm2，堆积密度1.670 g/cm2，空隙率38.7%，含泥量0.3%，泥块含量0%，压碎值9.4%，针片状含量6.2%。
6、水：饮用水
根据以上述材料反复试配，调整得到钻孔桩用高性能海工混凝土配合比，见表1.
表1 钻孔桩C35混凝土配合比
三、海工混凝土性能
钻孔桩高性能海工混凝土与普通混凝土在原材料、配合比等方面有所差别，具体表现在:
1、高性能海工混凝土胶凝材料的原材料除水泥外,还要掺用矿粉等矿物掺和材料作为混凝土掺和料，并保证一定的胶凝材料用量,从而使得混凝土微结构得以优化，大幅度提高混凝土的内部结构致密性，降低混凝土的渗透性，改善混凝土的耐久性能。
2、高性能海工混凝土通过高性能减水剂的合理使用，降低混凝土单方用水量，有利于形成混凝土致密结构。
3、高性能海工混凝土在保证其良好的施工性能和物理力学性能的同时，最大化地提高其耐久性能，尤其是抵抗海洋环境中的氯离子侵蚀作用。
本合同段混凝土配合比坍落度控制在180～220mm，抗压强度见表2.
表2 C35混凝土7d、28d抗压强度
试件抗压强度（MPa）7天28天
39.246.8
四、施工过程中产生的问题及原因分析
本合同段最早采用的海工混凝土灌注桩施工方法与普通混凝土灌注桩施工方法相同，施工工艺为：清孔-钢筋笼加工、安装-导管安装-混凝土的拌和、运输-灌注首批混凝土-灌注混凝土。但在施工中发现，首灌混凝土及首灌后初灌一段时，孔内混凝土灌注阻力大,混凝土上升高困难，不易灌注；首灌混凝土封底后，导管深度总是小于1m,有的甚至只有40cm，导管内全部填满混凝土，料斗还有0.5~1 m3余料，此时提升料斗，又可灌注一段混凝土，并且混凝土灌注高于料斗提升高度。由此就产生了一个难点：首罐后导管埋深深度不够时，能不能提升导管进行继续灌注，而在操作过程中，稍有一点不慎就会发生无法灌注，灌注失败的事情。
经分析，产生这种现象的原因主要有混凝土配合比和施工工艺的原因。
1、混凝土配合比的原因
(1)坍落度不稳定
按照规范要求钻孔桩混凝土坍落度控制在180~220 mm之间。在拌制混凝土中控制不好原材料级配和含水率会导致坍落度不稳定。特别海工混凝土在眼观上感觉要粘稠，造成施工中往往让人感觉坍落度很小，实际已经超过标准，造成混凝土的离析。
(2)和易性不好
胶凝材料的数量及稠度、骨料和外加剂的影响。在水胶比一定的前提下,单位体积拌和物内胶凝材料越多，拌和物流动性越大。但胶凝材料过多，拌和物过粘，强度与耐久性都会变差；胶凝材料过少,不能完全包裹骨料表面，拌和物会产生崩塌。水胶比小，胶凝材料浆液就稠，拌和物流动性小；水胶比过小则拌和物失去流动性，甚至粘聚性很差，影响硬化混凝土的密实性和强度；水胶比太大，拌和物粘聚性和保水性变差，产生泌水、离析现象，直接导致硬化混凝土强度降低，耐久性变差。
(3)混凝土泌水
造成混凝土泌水的原因：①水泥和外加剂的适应性差；②砂中大于10 mm颗粒偏多，使混凝土和易性差，也是造成混凝土泌水的一个因素;③混凝土搅拌时间短，适当延长混凝土搅拌时间，使混凝土充分拌和均匀，是解决混凝土泌水的一方面。针对以上分析的原因,在施工过程中及时采取相应措施，使混凝土尽量减少泌水现象。
2、施工工艺的原因
(1)混凝土用小料斗倒入大料斗约用半小时时间，时间太长，部分碎石沉淀在出料斗底部，开盘时先进入导管，造成后期混凝土不易上返。
(2)导管太细，海工混凝土粘度大，混凝土不易下落。
五、施工技术的改进
在混凝土施工过程中，严格执行设计配合比的水胶比，除满足强度要求外，也要使混凝土具有良好的和易性，所以，应从配合比与施工工艺控制方面采取改进措施。
1、混凝土配合比
(1)原材料本身的质和量的波动直接影响混凝土的质量，必须使用与配合比设计时同品质同标准的原材料，并确保称量准确，每盘称量允许偏差:水泥、矿物掺合料、拌和用水±0. 5%；粗、细骨料、外加剂±1%。
(2)混凝土拌制前,应准确测定砂、石的含水率,并根据测试结果、环境条件、工作性能要求等及时调整施工配合比。
(3)严格控制混凝土搅拌时间一般不少于90s。
(4)混凝土拌制过程中，应对混凝土拌和物的坍落度进行测定，测定值应符合理论配合比的要求，偏差不宜大于±20 mm。
2、施工工艺
(1)混凝土灌注前，必须对桩孔进行二次清孔。
(2)采用直径35cm的导管。
(3)采用中容量储料吊斗,混凝土输送车直接灌注混凝土施工法。
(4)施工中应注意运输设备的运输能力要适应混凝土凝结速度和浇注速度的需要，保证浇注过程连续进行；运输过程中应确保混凝土不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。
六、结束语
青岛滨海公路南段一期工程第二合同段钻孔桩海工混凝土经过大量的试验，得出一套合理的施工技术，根据目前钻孔桩成桩质量检测和取芯结果来看，海工混凝土的施工质量得到了良好的控制，为以后承台、墩身等结构的海工混凝土配合比提供了参考方案。
参考文献：
[1]龚洛书.混凝土实用手册（第二版）[M].北京:中国建筑工业出版社,1987.
[2]徐忠琨.关于海工混凝土耐久性问题的探讨[J].水运工程，2008.11
[3]张志刚等.海工混凝土结构耐久性研究[J].公路交通科技(应用技术版),2008.12
论文作者:董文涛,赵国栋,侯世峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签：混凝土论文; 导管论文; 钻孔论文; 料斗论文; 高性能论文; 材料论文; 抗压强度论文; 《防护工程》2018年第1期论文;