C35水下海工混凝土配制技术

张 浩

（中交一公局厦门工程有限公司， 福建 厦门 361000）

1 工程概况

本工程所提及的项目名称为海南铺前大桥，该项目位于铺前镇，其起点与公路相连，直接向西南方向延伸，从后西村西北角的方向踏入北港岛，从岛的西北方向再次延伸，横跨铺前湾，从塔市再穿过养殖场，最后与江东大道的二期修建段相连。整个项目的总长度可达到 5597m，本文所提及的铺前大桥是其中最为重点的一项工程，总体长度达到 3959m。本标段为第 1合同段，起讫桩号：K11+710～K14+597.022，即铺前大桥海口侧引桥及接线工程，主线宽32.0m，双向六车道，设计行车速度80km/h。。

2 试验

2.1 原材料

2.1.1 细集料

在选择细集料时，要用配置最为顶级的中砂。干净的河沙有较少的含泥量和较多的石英颗粒含量。最好将砂的细度模数最低取值为 2.6，最高取值为 2.9。因为砂的细度模数若低于2.5，配置的混凝土拌合材料的黏度较高，不利于进行振捣，同时还会增大水泥的用量，增加不必要的投资。细集料的技术要求：氯离子在砂中含量最大取值为0.02%，泥在砂中的含量最大取值为2.0%，泥块的最大含量为0.5%。海砂、山砂的风化情况较为严重，不适合作为细集料使用。

2.1.2 粗集料

C35的混凝土强度受到粗集料的强度系数、颗粒形状、级配情况、是否含有杂质等因素的影响。若想配置出符合要求的C35混凝土，选取符合规格的粗集料至关重要。质地坚硬、杂质含量较少的碎石是粗集料的首选。其压碎的指标量为14%，其中有8%的含量是针片状颗粒。在粗集料中，硫化物及硫酸盐含量的最大值为0.5%。

2.1.3 水泥

在选择水泥时，优选等级强度是42.5或52.5，其水泥类型多为低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。这种水泥有着较为稳定的质量，混凝土的拌合材料受到的强度影响较低。立窑水泥不可用于海工混凝土水泥材料，其次也不能使用早强型水泥和含有较高的C3A含量的水泥。务必将水泥中的C3A含量最低取值为8%，氯离子的最大含量取值为0.03%。

2.1.4 粉煤灰

粉煤灰的烧失量最低取之为8%，需水量比≤100%，氯离子含量＜0.02%，三氧化硫的含量最低取值为2%。

2.1.5 矿渣粉

胶凝材料的配置需要选择合适的矿渣粉，其矿渣粉的面积每千克需控制在360～440m2/kg，需水量比小于等于100%，烧失量小于等于3%。

2.1.6 外加剂

配置C35型号的混凝土需要用到大量的水泥，由于水胶比小，需要严格控制混凝土拌合物的黏度。其中最为关键的是选择正确的外加剂，最好选择和水泥相溶性好的外加剂，混凝土的最佳表现需如下所述：混凝土拌合物的性能需得到较为明显的提升，坍塌度较小，有着较高的密实性能，而且材料的耐久性很好。外加剂实质上就是减水剂的一种，本工程中的减水含量需达到 25%。氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的0.01%。

2.2 混凝土配合比设计

海工混凝土除了使用低碱硅酸盐水泥，宜掺多种矿物掺合料，使混凝土更加密实C35 水下海工混凝土需满足海洋工程中要求的混凝土需具备的和易性较好、性能较强、较强的抗腐蚀性及因处海洋的特殊环境需具备的较好耐久性，在外观上还需保证表面整洁、不会出现蜂窝等不平整问题以及不会出现水线等一系列要求。经过反复试验以最佳的配比配制出能够符合海洋工程需求的，具有高强度、流动性较佳、泌水性低、抗腐蚀性强的海工混凝土，同时通过相关技术分析研究，达到性能要求的同时也能满足海洋工程中对于外观的高标准要求。以 3组试验组来进行海工混凝土配比试验工作，分组配比观察分析，记录混凝土在性能、耐久性、氯离子扩散系数以及表层外观的对应变化，通过对比找出能够符合海洋工程需求的最适混凝土配比。

3 混凝土的性能

3.1 拌合物性能

根据3组试验分析得出的结论，C35海工混凝土配比坍落度分别是170mm、160mm、165mm，均满足混凝土设计坍落度（140～180）mm的要求。 实测表观密度分别是2430kg/m3、2420kg/m3、2400kg/m3，根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）的相关规定，混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%，经计算都小于计算值2400的2%，不需要调整配合比。拌合物的保水性好，粘聚性良好，含砂情况多，拌合物泌水率分别是2%、3%、4%，拌合物的含气量分别是3.9%、3.6%、3.2%。综合评定混凝土和易性较好。

3.2 力学性能

通过研究分析3组不同的配比试验数值得出结论可知，水胶比为0.35的强度满足设计强度要求。当试验时间达到28d时，其中的抗压强度值可达到44.8MPa。刚好达到配制强度 43.2MPa的要求。粉煤灰的加入使混凝土的强度在配置的过程后会有持续的强度增长。

3.3 耐久性能

经检测28d氯离子扩散系数为0.796×10-12m2/s，56d之后氯离子的扩散系数每秒可达到0.40×10-12m2。根据氯离子的扩散系数的变化可测试出混凝土的耐久性。试验天数的不断延长，试验组中混凝土抗氯离子渗透性呈现上升趋势，当达到56d时，氯离子扩散系数快速下降，在试验第28d～56d中，氯离子扩散系数都会比其需达到的标准需求更低。这主要由于混凝土和易性较好，胶凝材料使混凝土内部的间隙被填充，防渗透性的性能明显提升。

3.4 外观质量

使用试验组进行外观效果测试，将两组涂抹于墙体上。根据试验效果显示取出的试验组在混凝土硬化之后均能够产生较好效果的外观，不会出现麻面、气泡等影响外观的不良问题，且涂抹均匀颜色。在混凝土中掺入高性能外加剂会使整体粘度增加，当胶凝材料使用量较多时浆体较足，使整体包裹性较好，不会出现泌水的问题。

4 实体结构验证

使用水胶比0.35的进行水下海工混凝土立柱测试，通过在大构件中进行使用与未使用模板布硬化之后会对整体外观产生的不同效果对比分析。根据实际试验可知，使用模板布的混凝土硬化后形成的立柱表面外观都较佳，不存在麻面、蜂窝以及气泡等影响外观的问题，同时涂抹之后整体颜色分部均匀，只存在微小色差，气泡都能够被引出。

5 结束语

综上所述，经过对比试验，最终配制出的C35水下海工混凝土符合工程性能要求，在 28d的试验期中抗压强度全部＞43.2MPa，其氯离子扩散系数 28d、56d均满足设计文件要求，完全符合水下海关混凝土施工相关技术性能和力学性能的需求标准。为满足成型混凝土结构件满足设计要求，对混凝土配合比设计是一方面，还有其他很多措施，确保水下海工混凝土能够保持较高的耐久性、抗腐蚀性，项目混凝土浇筑均采用模板布，确保混凝土表面密实。钢筋保护层设计要严格，钢筋采用高性能环氧树脂钢筋。混凝土构件有防腐涂层防护等。