浅谈C35水下桩基混凝土配合比设计

浅谈C35水下桩基混凝土配合比设计

郑杨飞

广东建粤工程检测有限公司510320

摘要：在钻孔灌注桩项目工程施工建设期间，水下的混凝土灌注属于最为关键的施工环节，其混凝土灌注成功与否，直接影响着桩的设计承载力和桩的使用。为了保证水下桩基混凝土有足够的强度和良好性能，使其能承受上部结构的各种外力和不同因素的影响，本文结合工程实际情况，对C35水下桩基混凝土配合比设计进行了分析。

关键词：水下桩基；混凝土；灌注性能。

C35水下混凝土配合比的目标是在满足设计指标及施工要求的前提下，达到高性能水下混凝土的要求，使混凝土具有较高的耐久性、抗裂性、低热性、体积稳定性、良好的工作性和经济合理性。为此，我们在混凝土配合比实验设计过程中，充分考虑水下灌注桩混凝土设计特点，对C35水下桩基混凝土配合比进行优化设计。

一、原材料的选择与试验

1、胶结材料：水泥应当尽可能选用普通的硅酸盐类水泥材料，实际强度等级应当为42.5及以上，本工程选用梅州塔牌P·O42.5水泥，根据《水泥比表面积测定方法》GB/T8074-2008实测比表面积为354m2，根据《水泥胶砂强度检验方法》GB/T17671-1999实测28天抗折强度为7.0Mpa，28天抗压强度44.5Mpa，符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007要求。

2、矿物掺合料：适当掺入磨细的矿渣粉及粉煤灰，以确保混凝土自身拌和性有效提高。针对C50类水下的混凝土，一般可选用s95磨细的矿渣粉或者Ⅱ级的粉煤灰为矿物的掺合料，本工程选用厦门益材Ⅱ级粉煤灰作为掺合料，根据检测结果，细度实测值为17.1%，需水量比100%，烧失量2.50%，三氧化硫0.81%，含水量0.3%，游离氧化钙0.37%，强度活性指数77%，碱含量0.76%，氯离子含量0.010%，所检项目符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005标准中Ⅱ级粉煤灰技术要求。

3、粗细骨料：细骨料，最好择选中粗砂，本工程选用潮州韩江砂场，根据《建筑用砂》GB/T14684-2011，该砂细度模数2.8，属Ⅱ区中砂，含泥量1.2%，泥块含量0.3%，氯离子含量0.002%，云母含量0.3%，碱集料反应0.03%，符合《建筑用砂》GB/T14684-2011的技术指标。而粗骨料则最好选择连续级配，其最大的粒径不可超过钢筋的间离及导管内径1/4范围，该工程粗骨料为公称粒径5～10mm（小），10～20mm（中）以及16～31.5mm（大）三个级配按总质量的20%、50%、30%掺配合成，该比例配制的级配符合5～31.5mm连续级配范围的要求，含泥量0.4%，泥块含量0.1%，针片状颗粒含量6.4%，压碎值10.3%，表观密度2660kg/m3，碱集料反应0.04%，符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2011的技术要求。

4、外加剂：应当择选缓凝型的减水剂，以确保水下的混凝土可实现初凝前期连续完成浇筑施工，该工程选用锦州凌云建材的高性能减水剂，减水率28%，含气量2.9%，氯离子含量0.030%，碱含量0.85%，符合《混凝土外加剂》GB8076-2008标准要求。

5、水：使用水应当择选饮用水。

二、配合比设计

1、配比设计基本要求

混凝土的标准试件实际强度等级，必须达到总体设计强度所要求等级1.15倍以上，胶凝材料实际用量需超出350kg/m3范围。混凝土，其拌合物的塌落度需处于180mm～220mm范围内，1小时内塌落度的保留值需超过160mm范围，混凝土的初凝时间必须满足于整根桩灌注的时间。

2、配合比设计步骤

2.1确定试配强度

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011），混凝土试配强度按照下式确定：

fcu.o≥fcu.k+1.645ó，ó取5.0MPa

fcu.o=fcu.k+1.645ó=35+1.645×5.0=43.2MPa

2.2确定水胶比

水泥强度等级值fce，g=42.5MPa

水泥28d胶砂抗压强度fce=42.5MPa×1.04=44.2MPa

选择粉煤灰掺量为18%

胶凝材料28d胶砂抗压强度fb=0.80×0.98×44.2=34.6MPa

W/B=αa·fce/（fcu，o+αa·αb·fce）=0.53×34.6/（43.2+0.53×0.20×34.6）=0.40

2.3确定用水量

根据坍落度，经试拌试验取用水量为225kg/m3

外加剂减水率28%

混凝用水量mwo=225×（1-28%）=175kg/m3

2.4确定胶凝材料用量

mbo=W/（W/B）=175/0.40=438kg/m3

2.5确定外加剂用量

外加剂掺量为1.0%

mao=mboβa=438×1.0%=4.38kg/m3

2.6确定矿物掺合料和水泥用量

粉煤灰掺量18%

mfo=mboβf=438×18%=79kg/m3

mco=mbo-mfo=438-79=359kg/m3

2.7确定砂石用量

采用质量法：已知，单位水泥用量359kg/m3，粉煤灰用量79kg/m3，减水剂用量4.38kg/m3，单位用水量175kg/m3，假定单位混凝土质量2390kg/m3砂率选0.42。

mc0+mf0+mg0+ms0+ma0+mw0=2390

ms0/（mg0+ms0）=0.42

联立以上两式，解得：ms0=747kg，mg0=1031kg

由mgol：mgo2：mgo3=20%：50%：30%得

mgo1=mgo×20%=206kg

mgo2=mgo×50%=516kg

mgo3=mgo×30%=309kg

则初步配合比每立方用量：

符合设计要求和JGJ55-2011标准要求。

3、计算并调整出符合要求的3个混凝土配合比

3.1根据JGJ55-2011和设计要求计算并调整出3个混凝土配合比

4、确定理论配比

4.1根据JGJ55-2011和设计要求，按照工作性优良和强度满足要求的原则，从以上试验结果选择合适的配合比作为试验室理论配合比。

三、结语

总之，良好的灌注性能是水下灌注桩混凝土必须具备的，应合理选用原材料及其用量间的比例关系，使水下混凝土配合比实现了高性能的目标，运用科学、实用的混凝土灌注工艺确保了工程质量。

参考文献：

[1]万品虎.水泥混凝土配合比实验优化设计[J].广东建材2008（01）。

[2]齐文超.混凝土配合比设计中的几个问题[J].交通世界（建养.机械）。2008（05）。