天津港航工程有限公司 天津 300451
摘要：介绍在远海岛礁施工中珊瑚砂混凝土的成功应用
关键词：远海岛礁；珊瑚砂混凝土
1、工程概况
工程地处远海岛礁，距离陆地较远，物资匮乏，所有的物资均需要通过船舶进行运输，成本高，效率低，受天气状况影响大。但是岛礁存在大量的珊瑚礁砂和取之不尽的海水，如何将现有资源运用于工程施工中，成为一种新型的研究方向。
珊瑚礁砂主要由珊瑚碎石、珊瑚砂砾、珊瑚碎屑、贝壳碎屑、珊瑚细砂等组成，白色，块状碎块多，局部呈蜂窝状、树枝状结构，呈多孔结构且孔隙不均匀，具有极高的吸水率，在强力震动作用下孔隙中吸收的部分水分会排出。
2、研究思路
天然开采的珊瑚礁砂粒径大，不能直接用于珊瑚砂混凝土拌合，将珊瑚礁砂进行筛分处理选取粒径级配符合要求的珊瑚砂掺入适量的水泥，采用海水拌合成珊瑚砂混凝土，应用于垫层、道路护坡、临建场地硬化等对强度要求低的部位，不仅可以大量的节约碎石、砂等混凝土原材料，降低工程成本，而且可以实现岛礁资源的利用，减小对陆地资源的依赖。本次着重研究C15珊瑚砂混凝土在工程中的成功应用。
3、珊瑚砂混凝土配合比设计
3.1原材料的选择
3.1.1水泥选取华润水泥（防城港）有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，质量满足标准要求。
3.1.2珊瑚砂粒径级配见表1。
表1珊瑚砂颗粒级配
孔径（mm）31.5～2020～1010～55～22～0.50.5～0.250.25～0.075＜0.075
颗粒组成（%）12.718.711.710.516.612.417.00.2
3.1.3海水采用工程所在地海水。
3.2珊瑚砂混凝土配合比选定
珊瑚砂混凝土缺少相关的规范和参考文献较少，在配合比设计过程中未能严格按照《普通混凝土配合比设计规程》的步骤进行，试配过程中做出较大的调整，具体如下：
设计混凝土强度等级C15，坍落度80-120mm，采用机械搅拌，混凝土罐车运输，采用人工推车、吊斗等方式浇筑入模。
3.2.1确定混凝土试配强度fcu.o
fcu.o=fcu.k+1.645*σ
因无统计资料，按照表4.0.2，选取σ=4Mpa
珊瑚砂混凝土配制强度fcu.o=fcu.k+1.645*σ=15*1.645*4=22Mpa
3.2.2计算水胶比
由于珊瑚砂具有极强的吸水性，在配合比设计是因考虑其吸水率。
水胶比W/C=a*fce/（fcu.o+a*b*fce）
其中，a、b为回归系数，查表5.1.2，a=0.53，b=0.20
Fce为水泥28天抗压强度，经测试为49.2Mpa
则：W/C=a*fce/（fcu.o+a*b*fce）=0.53*46/（22+0.53*0.20*46）=0.91
3.2.3选定珊瑚砂混凝土每立方米用水量W
单位用水量查表5.2.1-2，以坍落度80-120mm，最大粒径31.5mm，查表用水量Wo为205Kg/m3。试验用珊瑚砂的吸水率为15%，故W=205*（1+15%）=236Kg/m3。
3.2.4计算胶凝材料用量
每立方米胶凝材料用量=W/（W/C）=236/0.91=259Kg/m³
3.2.5计算每立方米珊瑚砂用量
每立方米珊瑚砂混凝土的珊瑚砂用量确定方法采用《砌筑砂浆配合比设计规程》中关于砂用量的确定方法，取珊瑚砂的堆积密度作为每立方米珊瑚砂用量。经测试，试验用珊瑚砂的堆积密度为1440Kg/m³，故珊瑚砂用量为1440Kg/m³。
3.2.6确定基准配合比
水泥：水：珊瑚砂=259：236：1440=1：0.91：5.56
3.2.7试拌混凝土
每立方米珊瑚砂混凝土的材料用量为：水泥259Kg/m³、珊瑚砂1440Kg/m³、水236Kg/m³。
在基准配合比的基础上进行试拌、调整。经过大量的试验，根据配合比设计要求：坍落度80-120mm、配制强度＞22Mpa，选定C15珊瑚砂混凝土配合比为：水泥350Kg/m³、珊瑚砂1440Kg/m³、水236Kg/m³。
针对试验数据分析如下：
（1）珊瑚砂混凝土振捣过程均出现泌水现象，分析认为由于珊瑚砂具有极强的吸水率，用于拌合的水分，部分被珊瑚砂吸收，造成珊瑚砂混凝土的坍落度相比普通碎石混凝土的坍落度明显偏小，在外界振捣作用下水分被排出而出现泌水现象。
（2）由于珊瑚砂吸水率很大，过多的水分被珊瑚砂吸收而没有多余的水分参与润滑作用，用水量的变化对坍落度影响较小。当珊瑚砂吸水饱和后，多余的水分显著增加珊瑚砂混凝土坍落度，但是扩展度低，流动性小。
（3）因珊瑚砂吸水性强，混凝土中含有大量游离的水影响其整体强度，并且珊瑚砂质地较疏松，压碎值高，实际的水胶比和计算的水胶比相比较小，所以同等级的珊瑚砂混凝土和碎石混凝土相比珊瑚砂混凝土的水胶比较小。
4、珊瑚砂混凝土的施工应用
4.1珊瑚砂原材的制备
根据施工需要采用大型绞吸式挖泥船对海底珊瑚礁砂进行挖掘，吹填至指定区域。筛除公称粒径大于31.5mm的颗粒。将不同吹填区的珊瑚砂分别做筛分试验，按比例配制成要求珊瑚砂备用。
4.2珊瑚砂混凝土的搅拌、运输
拌合前准确测定珊瑚砂的含水率，调整施工配合比。珊瑚砂含水率测试时宜用标准烘箱干燥法测试。采用强制式搅拌机搅拌，适当增加搅拌时间。
4.3珊瑚砂混凝土的浇筑施工
由于珊瑚砂中存在大量的树枝状、棱角多的珊瑚砾以及贝壳碎屑等，无法进行泵送施工，多采用人工推车、吊斗或者挖机、装载机倒运等方式将珊瑚砂混凝土浇筑入模。入模后用插入式振捣棒进行振捣，振捣过程中珊瑚砂混凝土表面出现大量泌水应及时清除，混凝土凝固后进行覆盖养护。
4.4珊瑚砂混凝土的施工效果
通过对珊瑚砂混凝土浇筑实体检查发现实体成型质量良好，可以满足相应部位的施工质量要求。
5、未来研究方向
5.1低标号混凝土的研究
本次研究重点将珊瑚砂用于低标号C15混凝土，在施工中混凝土用骨料就地取材保证混凝土的充足供应，缩短了工期，节省了成本。但珊瑚砂吸水率高，大量的水被珊瑚砂吸收，混凝土用水量高，水泥用量过高。在级配均匀的珊瑚砂混凝土中加入合适的减水剂，在混凝土质量稳定的前提下，减少水泥用量，最高限度的提高其使用的经济性。
5.2大粒径珊瑚礁砂用于混凝土的研究
珊瑚礁砂经过筛分处理，仅将部分小颗粒用于工程实体，而珊瑚礁砂中存在大量的大颗粒，使得珊瑚礁砂使用效率低，且大颗粒珊瑚礁质地更硬，强度更高，具备更高标号混凝土使用的条件。将珊瑚礁砂中大颗粒进行粉碎后用于工程实体，既增加珊瑚砂利用率又增加了珊瑚砂混凝土在工程中的广泛应用。
6．结束语
珊瑚砂混凝土的成功应用，合理利用了岛礁资源，为岛礁施工节约大量的物力财力，有效的减小天气以及外界因素变化对施工的影响。本文以实践阐述了珊瑚砂混凝土的特点，对珊瑚礁砂混凝土施工进行说明。分析了拌制、施工中控制重点。该工艺无论从成本还是在工期方面都有着明显的优越性，特别是未来研究方向的突破，将使岛礁资源更大限度的被利用，工程更省时、省工，既保证了工程质量又缩短了工期，产生更大的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]JGJ55-2011，《普通混凝土配合比设计规程》【S】
[2]JGJ98-2010，《砂浆配合比设计规程》【S】
作者简介
郭玮，男，1987年9月8日出生，2010年大学本科毕业于安徽建筑工业学院无机非金属材料工程专业，工程师
论文作者:郭玮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/7
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