水下不分散混凝土工程质量控制措施

【摘要】结合相关标准和工程实践经验对水下不分散混凝土的工程质量控制措施进行分析与总结，以期为类似水利工程施工提供参考与借鉴。

【关键词】水利工程；水下不分散混凝土；质量控制

南水北调工程有效缓解了我国北方地区水资源严重短缺的问题，是优化水资源配置和促进区域协调发展的重大战略性工程[1]。山东省为南水北调东线工程续建了大量配套工程，其中部分工程需在水下施工。混凝土是水下配套工程中最常使用的建筑材料之一。普通混凝土在受到水洗作用后，骨料与胶凝材料将会呈现分离状态，骨料的下沉速度明显快于胶凝材料，且部分胶凝材料悬浮于水中，最终导致材料严重离析和胶凝材料流失，从而大幅降低混凝土工程质量，同时造成水污染。而水下不分散混凝土因在水中浇筑过程中能够有效抵抗水的水洗作用，且能实现自流平和施工工艺简单，在水利工程中得到了更为广泛的应用。水下不分散混凝土是在普通混凝土配合比的基础上掺加以纤维素醚类或聚丙烯类水溶性高分子聚合物为主要成分的抗分散剂配置而成的[2]。抗分散剂具有较强的吸附能力，能够显著提高新拌混凝土颗粒间的粘聚力，从而避免出现新拌混凝土的遇水分离和胶凝材料流失等问题。水下不分散混凝土技术克服了普通混凝土水下施工的缺陷，提高了水下混凝土的工程质量。

1原材料质量控制

水下不分散混凝土主要由水泥、矿物掺和料、骨料、抗分散剂和水配合而成。原材料的质量直接关系着混凝土的工程质量，在实际生产中应对原材料的质量进行严格管控，加强对原材料的质量检测。水下不分散混凝土尽量使用强度等级为42.5或52.5的普通硅酸盐水泥，不同厂家生产的抗分散剂化学组成差别较大，其他品种水泥可能会与抗分散剂反应产生不硬化等问题。因此，在选用其他品种水泥时，应开展室内试验测试水泥与抗分散剂的适应性和混凝土强度等性能。矿物掺和料原则上不建议使用，主要是因为其与抗分散剂可能会产生适应性不良等问题，易造成混凝土在水下逐渐发散。但当选用矿物掺和料时，应经过室内试验验证其对水下不分散混凝土性能的影响，且质量应符合水工混凝土掺和料相关标准的要求。粗骨料宜采用连续级配的碎石或河卵石，粒径范围为5～20mm，因为在水中浇筑时较大粒径的粗骨料增大了颗粒间离析的可能性。细骨料宜采用细度模数为2.6～2.9的水洗河砂。骨料应符合水工混凝土相关规范和标准的规定。抗分散剂会对人体、生物与环境造成有害影响。掺入抗分散剂的混凝土性能应符合规范DL/T5117-2000的要求。

2配合比设计

水下不分散混凝土的配合比设计在考虑工程要求的基础上应适当提高强度等级，以抵消水的水洗作用对混凝土性能带来的负面影响。水下不分散混凝土浇筑时一般不允许振捣，这就需要其具有良好的流动性和自密实性，在配合比设计中应充分考虑其流动性。混凝土配合比设计时，试验人员应根据厂家提供的抗分散剂对混凝土性能指标的影响确定胶凝材料组分和配制强度等级。同时考虑水工建筑设计要求的混凝土主要技术指标，并参考规范DL/T5117-2000和DL/T5309-2013的相关规定来确定水下不分散混凝土的基础配合比。然后按照水下混凝土成型方法和试验方法对混凝土进行试配试验，最终确定水下不分散混凝土中各项材料用量。需要注意的是，水胶比决定了水下混凝土的强度和耐久性。在配制过程中，水灰比的上限应不超过混凝土有关标准的规定，同时在满足流动性的条件下，应通过砂率的调整和减水剂的加入尽可能降低单位用水量，从而有利于提高其强度和耐久性。

3施工控制措施

施工人员在浇灌前应制定出浇灌方案和浇灌量的检查办法，并在施工过程中按照计划进行浇灌，且实时记录和复查水下不分散混凝土的浇灌量。在浇灌过程中，应采取水下观测措施检查水下混凝土的扩展形态和填充状态，以保证混凝土能完全充满整个模板范围内。水下不分散混凝土在水中的自由落差不应超过0.5m，当水下分散混凝土自由落差超过此值时，应使用导管进行引流，以便降低混凝土与水的接触，同时避免对浇灌部位周围的水质产生污染。导管上方应有装料漏斗，导管内径应充分考虑粗骨料的最大粒径和水工结构的钢筋排列再进行确定。导管的下端应插入到已浇的混凝土中，从而避免发生水的反窜带来的混凝土质量下降。如若需要将导管下端从混凝土中拨出时，应保证导管内的混凝土连续浇灌，且水中自由落差控制在0.5m范围内，并采取措施将导管下端尽快插入到已浇混凝土中。水下不分散混凝土在浇筑过程中不得出现停顿，且应连续浇灌。因特殊情况出现停顿时，再次浇筑的时间间隔不应超过其初凝时间，否则将严重影响混凝土的质量。当水下不分散混凝土表面高度超出水面后再用普通混凝土浇灌时，应采取措施除掉水下不分散混凝土表面上的留存水分，并在较短时间内立即续浇普通混凝土，以便两种混凝土更好的结合。但普通混凝土应采取振捣措施进行振实。水下不分散混凝土因长期处于水中，浇灌完成后不需采取养护措施。但应采取保护措施以防动水冲刷对未硬化混凝土造成的胶凝材料流失和构筑物底部被淘空。水下不分散混凝土的拆模应按照DL/T5309-2013相关内容执行。但当预计构筑物受到波浪压力较大时，其拆模时间可根据实际情况另行确定。

4质量管理及检验措施

水下不分散混凝土脱模后，检测人员应参照相关标准对水下构筑物表观质量进行检验，并采取水下电视监控等措施以确定构筑物表面有无裂缝、断裂、露筋等缺陷。水下不分散混凝土抗压强度的检测宜采用试块法。当混凝土养护到规定龄期时，检测人员应按照相关标准要求测试空气中和水中成型试块的抗压强度，以确定水下混凝土的质量和水下不分散混凝土是否符合设计和标准要求。需要注意的是，水下构筑物混凝土的质量检测较为困难；在实际施工过程中，检测人员在浇灌过程中应增加取样频次和详细检查施工操作的规范性，以便更为精准地把控水下不分散混凝土的质量。

5结语

与普通混凝土相比，水下不分散混凝土具有更为优良的水下抗分散性、自流平性和自密实性，并且简化了施工工艺，明显提高了水下混凝土的强度和保证了水下混凝土的工程质量，同时缩短了施工工期和降低了工程成本。

参考文献

[1]王慧，韦凤年.南水北调是优化我国水资源配置格局的重大战略工程—访中国工程院院士王浩[J].中国水利，2019（23）：26-28，32.

[2]李建强.浅谈水下不分散混凝土施工技术的应用及质量控制要点[J].中国水运，2019（10）：94-95.

作者：安雪蕾 赵正国 张志阔 单位：山东省水利勘测设计院