水下不分散混凝土施工工法

国家级工法申报表(2007年度)工法名称：水下不分散混凝土施工工法申报单位：中交第四航务工程局有限公司推荐单位：中国交通建设股份有限公司申报时间：2008年2月28日建设部工程质量安全监督与行业发展司制申报资料目录一、国家级工法申报表二、工法内容材料三、省（部）级工法批准文件复印件四、关键技术审定材料复印件五、3份工程应用证明原件（特殊情况例外）六、经济效益证明原件七、关键技术专利证书和科技成果的奖励证明复印件八、科技查新报告复印件（当关键技术属于填补国家空白时提供）九、反映应用工法施工的工程录像片或照片1国家级工法申报表填写说明1.“申报单位”栏：必须是申报表中所填写的主要完成单位。2.“主要完成单位”栏最多填写3家，并应当与“主要完成单位意见”栏中的签章一致。3.“通讯地址”及“联系人”：指申报单位的地址和联系人。4.“主要完成人”栏：最多填写5人。5.“重新申报项目”指该工法已批准为国家级工法，但批准年限已超过六年，其内容仍符合国家级工法申报条件的工法项目。6.“工法应用工程名称及时间”：栏最少填写3项工程，如工程应用少于3项，应填写申报表中“工法成熟、可靠性说明”栏。2工法名称水下不分散混凝土施工工法1、中交第四航务工程局有限公司2、主要完成单位3、通讯地址广州市前进路163号邮编510231联系人何志敏电话[phone]姓名职务职称工作单位王胜年院总工教授级高工中交四航工程研究院有限公司王迎飞建材所所长工程师中交四航工程研究院有限公司范志宏工程师中交四航工程研究院有限公司吕黄土木所所长高级工程师中交四航工程研究院有限公司主要完成人何卓文责任编辑高级工程师中交四航工程研究院有限公司1、高明大桥扩建工程（2004年）2、盐田港集装箱码头三期工程（2005年）工法应用工程名称和时间3、宁夏银川银古高速公路工程（2004年）工法关键技术名称、组织审定的单位和时间水下混凝土材料及耐久性研究。2005年10月通过交通部鉴定工法关键技术获科技成果奖励的情况获2006年度中国交通建设股份有限公司科技进步一等奖及中国公路学会科技进步二等奖。原工法名称、完成单位、国家级工法批准文号及工法编号(重新申报项目填写此栏)无3工法内容简述：本工法介绍水下不分散混凝土施工工法的工法特点、工艺原理、原材料的控制、配合比设计、生产、运输、浇注、养护等环节。着重介绍不同于普通混凝土的环节及影响因素，主要不同点简述如下：1、水下不分散混凝土所使用的外加剂应质量稳定，不分散剂的选用应通过试验确定，其性能应满足水下不分散混凝土的工作性、抗菌素分散性、强度和耐久性要求；减水剂的减水率宜大于25%。引气剂可采用松香热聚物。2、水下不分散混凝土的配合比设计必须满足混凝土的设计强度、水陆强度、水下抗分散性、耐久性及施工和易性的要求（见本工法表4），并且经济合理。强度及耐久性要求如下：①施工配制强度fcu,o=αfcu,k+1.645σ(见本工法5.2.2-1式)；②按耐久性要求的水胶比0.5（水位变动区为0.45）。配合比设计应根据所用的砂石情况、高效减水剂或复合型水下不分散剂的情况和确定的扩展度值选择单位用水量，在达到要求的工作性时，宜尽量减少单位用水量；胶凝材料用量不宜小于为500kg/m3;砂率一般为38%～42%；有抗冻要求的水下不分散混凝土空气含量宜取4.0%～6.0%。3、水下不分散混凝土应采用强制式搅拌机搅拌；当使用粉状不分散剂，水泥、掺合料和骨料干拌20～30s，再加水和高效减水剂，搅拌时间应比普通混凝土延长60s以上。4、水下不分散混凝土宜在水流速度不大于5cm/s的情况下浇筑；在水中浇筑落差不宜大于50cm，流动半径不宜大于3m。4关键技术及保密点（如有专利权，请注名专利号）：研究并利用复合高效不分散剂、组成胶凝材料的活性掺和料品种和掺量、混凝土配合比参数等因素对水下混凝土工作性、力学性能、耐久性的综合影响规律，突破了只使用水泥或少使用活性掺和料配制水下混凝土的传统配制方法，解决了不同技术要求的水下不分散混凝土配制关键技术。技术水平和技术难度（与国内外同类技术水平比较）：首次在国内系统、全面地开展水下不分散混凝土成套技术研究，制定了我国首部《水下混凝土设计和施工指南》，成果对指导我国水下混凝土设计和施工、提高我国水下混凝土设计和施工整体技术水平、保证我国水下混凝土工程的质量具有重要的现实意义。采用大掺量活性掺和料及高效不分散剂的技术措施，突破了传统水下混凝土的配制方法，解决了不同技术要求的水下不分散混凝土配制关键技术。首次应用水陆强度比和95%以上的强度保证率来规定水下混凝土的配制强度，突破了长期以来我国水下混凝土强度设计采用的配制强度比设计标准值提高40%～50%的传统规定方法。在水下不分散混凝土方面的研究成果及应用水平达到国际先进水平。5工法成熟、可靠性说明（当工法工程应用少于3项时填写）：工法应用情况及应用前景：水下不分散混凝土的研究成果在广东高明大桥扩建工程、江西赣州大桥、银川黄河大桥等工程进行了应用，实践证明：水下不分散混凝土强度满足设计要求，具有良好的施工性，较高的抗分散性能，用于水下封底具有良好的堵水效果，保证工程质量和进度，推广应用越来越广泛。经济效益和社会效益（包括节能和环保效益）：1m3混凝土材料成本，C30水下不分散混凝土的价格比普通混凝土价格贵204元/m3。但从综合工程成本（以100m3左右水下承台封底混凝土）其综合工程成本采用水下不分散混凝土比采用普通混凝土围堰法降低20%以上，其经济效益是显著的。6主要完成单位意见：第一完成单位签章第二完成单位签章年月日年月日第三完成单位签章年月日推荐单位意见：1、如工法应用工程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见：2、推荐意见：（签章）年月日7一、工法内容材料水下不分散混凝土施工工法中交第四航务工程局有限公司王胜年王迎飞范志宏吕黄何卓文1.前言传统水下混凝土是指进行水下浇筑施工的普通混凝土。水下不分散混凝土适用于无法立模、施工面积大、或结构造型难于实施隔水浇筑的水下混凝土工程。本次工法是在“十五期间”西部交通科技项目《水下混凝土材料及耐久性研究》成果基础上提炼总结并参照国内外相关技术编制而成。该项目成功应用于广东高明大桥、江西赣州大桥、盐田港集装箱码头三期工程、银川黄河大桥等工程。于2005年10月通过交通部鉴定，先后获得2006年度中交集团科技进步一等奖、中国公路学会科技进步二等奖。2.工法特点水下不分散混凝土可直接水下浇注，克服了普通混凝土抗水洗能力差问题，28d水陆强度比达到75%以上，可用于水流作用下或难以实施隔水浇注的水下工程。用于水下结构的封堵效果明显优于普通混凝土。3.适用范围3.1本工法适用于水运和公路工程不能实施振捣作业、无法立模实施隔水浇筑的水下不分散混凝土的设计与施工，水利、水电、矿井、市政工程及其它水下混凝土工程可参照执行。3.2水下不分散混凝土主要适用于有水流作用、或施工面积大而难于实施隔水浇注的淡水、海水、地下水等各种水下工程；不宜适用于大气中混凝土结构、预应力混凝土结构、地下混凝土连续墙等工程。4.工艺原理水下不分散混凝土是在混凝土中掺加一种特殊外加剂——水下不分散剂，这种水下不分散剂是一种具有长链结构和较强吸附能力的水溶性高分子化合物，它能够将水泥颗粒、集料等吸附在一起，提高混凝土拌合物颗粒间的凝聚作用，大大提高混凝土拌合物的抗水洗能力，使其能够直接在水中浇筑，提高水下混凝土强度和保证水下混凝土工程质量。水下不分散混凝土抗压强度标准值系指按标准方法水下制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值，达到该强度值的保证1率应为95%以上。水下不分散混凝土结构的强度等级宜根据具体工程情况和结构功能要求确定，水下素混凝土的容重可取2250～2350kg/m3，水下钢筋混凝土的容重可取2350～2450kg/m3。水下混凝土的弹性模量宜通过试验确定。当无试验数据时，可按同强度等级普通混凝土的85%取值。水下不分散混凝土应符合表4规定的基本性能。表4水下不分散混凝土的基本性能扩展度（mm）400～550工作性30min扩展度损失（mm）≤507d≥65水陆成型试件抗压强度比（%）28d≥75悬浮物含量（mg/L）＜180水下抗分散性PH值＜12力学性能满足结构强度要求5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图施工工艺流程如图5.1所示。图5.1施工工艺流程图自密实混凝土配合比设计原材料质量控制混凝土浇注自密实混凝土拌和混凝土输送混凝土养护高效不分散剂与水泥适应性fcu,o=αfcu,k+1.645σ强制搅拌及投料顺序运输工具、容积、转速水下立模及浇注方法低温施工及特殊部位施工浇注落差、浇注半径覆盖表面25.2操作要点5.2.1原材料1、水泥1）配制水下混凝土所用的水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥，水泥强度等级不宜低于42.5。水泥应符合有关国家现行标准。严禁使用烧粘土质的火山灰水泥，不宜采用硬石膏调凝水泥。2）有抗冻要求的水下混凝土，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。3）处于强硫酸盐侵蚀环境下的水下混凝土宜采用抗硫酸盐水泥。处于中等或弱硫酸盐侵蚀性环境的水下混凝土宜掺加适当品种和掺量的粉煤灰、磨细粒化高炉矿渣粉或硅粉等。4）配制氯盐、硫酸盐侵蚀环境下的水下混凝土当掺加粉煤灰、磨细粒化高炉矿渣粉或硅粉时，宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，不宜选用矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。5）与其他侵蚀性水接触的混凝土所用水泥，应按有关规定选用。6）对大体积水下混凝土宜选用中低热水泥。2、掺合料1）水下混凝土中掺加的掺合料品质必须符合现行国家标准的相关规定，其质量要求稳定并附有品质检验证书。2）水下混凝土中掺加的粉煤灰，应采用I级或II级粉煤灰。3）水下混凝土中掺加的磨细粒化高炉矿渣粉的细度不宜小于400m2/kg。4）水下混凝土中掺加的硅粉，按照氮吸附法（BET法）测定的细度不宜小于15000m2/kg。5）各掺合料的掺入方式可单掺，也可复合掺入，其掺入方式和掺量应通过试验确定。单掺一种掺合料的掺量宜符合表5.2.1的规定。表5.2.1配制水下混凝土的掺合料适宜掺入量（%）磨细粒化高炉矿渣粉粉煤灰硅粉50～8020～353～86）所使用的各种掺合料在运输和储存中，应有明显标志，不得混杂和受到污染。3、细骨料1）水下混凝土宜选用级配良好、细度模数在2.3～3.1的中砂。2）海水环境水下混凝土严禁采用活性细骨料。淡水环境水下混凝土不得不采用碱活性细骨料时，应使用碱含量（Na2O＋0.658K2O）小于0.6%的水泥。3）细骨料不宜采用海砂。当不得不使用海砂作为细骨料配制水下钢筋混凝土时，海砂中的氯离子含量不宜超过0.07%(占胶凝材料重量的百分比)。4、粗骨料1）配制水下混凝土的粗骨料应采用质地坚硬、级配良好的碎石、卵石或碎石与卵石的混合物。2）水下不分散混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于31.5mm。3）配制强度等级不小于C30的水下混凝土所采用的粗骨料针片状颗粒含量应小于10%（以重3量百分比计），强度等级小于C30的水下混凝土所采用的粗骨料针片状颗粒含量应小于20%（以重量百分比计）。4）海水环境水下混凝土严禁采用活性粗骨料。淡水环境水下混凝土不得不采用碱活性粗骨料时，应使用碱含量（Na2O＋0.658K2O）小于0.6%的水泥。5、外加剂1）水下混凝土所使用的外加剂应质量稳定，并附有检验合格证、储存条件、有效期、使用方法、注意事项及出厂日期等。2）不分散剂的选用应通过试验确定，其性能应满足水下不分散混凝土的工作性、抗分散性、强度及耐久性要求。3）减水剂的减水率宜大于25％。4）配制水下混凝土所使用的其它外加剂除应符合国家现行有关标准外，尚应具有与所采用的水泥、掺合料、不分散剂良好的适应性。5）引气剂可采用松香热聚物。其品质应符合《混凝土外加剂》（GB8076）中的有关规定和《水运工程混凝土施工规范》（JT