5高性能水下混凝土作业指导书.docx

1、5高性能水下混凝土作业指导书高性能混凝土施工京沪高速铁路基础设施设计速度目标值为350km/h，混凝土结构耐久性要求为：混凝土结构的设计使用年限为100年。为满足铁路客运专线工程结构耐久性要求，桥涵桩基础应采用高性能高耐久的水下混凝土。桥涵结构所用工程材料，必须符合国家和部门的有关标准和要求，用于混凝土结构的高性能耐久性混凝土利用具有自动计量装置的拌合站进行集中拌和混凝土，搅拌运输车运送至施工地点，混凝土浇筑采用泵送混凝土。满足混凝土结构的整体使用年限，在各种因素作用下使混凝土结构长期维持其应有功能，是本工程的重要指标要求之一。为实现耐久性目标，混凝土结构的施工控制需遵循以下原则：混凝土配合比

2、的设计采用优化设计原则，除满足规定的强度等级、弹性模量、最大水胶比、最小胶凝材料用量、含气量、工作度等技术要求外，同时应满足抗渗性、抗氯离子渗透性能、抗碱骨料反应、抗冻性、抗裂性、护筋性等具体参数指标要求。在混凝土中必须掺加优质矿物掺和料，满足混凝土的耐久性能要求。大体积混凝土选用低水化热矿渣水泥，掺加优质粉煤灰。对有特殊防腐蚀要求的混凝土，应在混凝土中加入防腐剂和缓凝剂，并经专门试验论证后方可实施。拌合物中原材料引入的氯离子总质量不超过胶凝材料总量的0.1%。高性能水下混凝土的配制，为满足泵送要求，所有高性能水下混凝土的配制全部运用正交试验法进行配合比的优化设计试验。配制满足耐久性指标及工作

3、性能要求的高性能水下混凝土，严格遵守京沪高速铁路桥涵用混凝土技术条件的技术要求，控制混凝土的原材料质量及搅拌、运输和灌注作业程序，加强搬运、储存及防护管理，加强现场灌注质量，是保证结构耐久性最重要的技术措施。保证钢筋保护层混凝土的致密性，所有钢筋头严禁侵入混凝土保护层，严格控制钢筋保护层的厚度，是保证耐久性的第一道屏障。依据混凝土结构耐久性设计与施工指南（CCES01-2004）、铁路混凝土工程施工技术指南（TZ2102005）组织施工。水泥中掺加粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，降低拌合水量和水胶比，限制胶凝材料最高用量。水泥、砂石料、拌合用水、外加剂等应符合相应的质量标准和规范要求。最大水胶比0

4、.5，胶凝材料最小用量300kg/m3，最大用量450kg/m3。加强施工管理，通过对耐久性混凝土的试配试制，检验合格后开工。施工过程中，从原材料采购、混凝土搅拌、运输到灌注等各个环节进行严格把关，严格按照施工程序和质量标准操作，规范施工，切实保证施工质量。一、原材料选择1、水泥水泥选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜为矿渣粉或粉煤灰。有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。水泥的技术要求除应满足国家标准GB175的规定外，还应满足下表的规定。水泥的技术要求序号项目技术要求1比表面积350m2/kg（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）2

5、80m方孔筛筛余10.0%（普通硅酸盐水泥）3游离氧化钙含量1.0%4碱含量不宜超过0.80%， 5熟料中的C3A含量非氯盐环境下不应超过8%，氯盐环境下不应超过10%6氯离子含量0.20%（钢筋混凝土）2、细骨料细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，不得使用机制砂。细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足下表的规定。细骨料的累计筛余百分数（%） 级配区筛孔尺寸mm区区区10.00005.001001001002.503552501501.25653550102500.638571704140160.3159580927085550.160100901009

6、010090采用天然河砂配制混凝土时，砂中含泥量、泥块含量、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量应符合下表的规定。当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。砂中有害物质限值项目质量指标C30C30C45C50含泥量，%3.02.52.0泥块含量，%0.5云母含量，%0.5轻物质含量，%0.5硫化物及硫酸盐含量（SO3），%0.5有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。3、粗骨料粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁

7、净碎石，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3，且不得超过钢筋最小间距的3/4。粗骨料采用两级或多级级配，其松散堆积密度大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率小于2%（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）。当粗骨料为碎石时，碎石的强度用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制，若粗骨料为卵石，卵石的强度用压碎指标值表示，且应符合下表的规定。粗骨料的压碎指标（%）混凝土强度等级C30C30岩石种类水成岩变质岩或深成的火成岩火成岩水成岩变质岩或深

8、成的火成岩火成岩碎石162030101213卵石1612粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法法进行检验，试样经5次循环后，其重量损失率应符合下表的规定。粗骨料的坚固性指标结构类型混凝土结构预应力混凝土结构重量损失率，%85粗骨料中的有害物质含量应符合下表的规定。粗骨料的有害物质含量（%） 强度等级项目C30C30C45C50含泥量，%1.01.00.5泥块含量，%0.25针、片状颗粒总含量，%10108硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%0.5卵石中有机质含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色。当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于0.95。由于桩基混凝土长期处于

9、水中或土中等年平均相对湿度大于75%的潮湿环境中，其选用的粗骨料应采用岩相法检验其矿物组成。若粗骨料含有碱硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10%，否则应采取抑制碱骨料反应的技术措施。不得使用具有碱碳酸盐反应活性的骨料。4、超细活性掺合料矿物掺和料应选用品质稳定的产品。矿物掺和料的品种宜为粉煤灰、磨细粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰。粉煤灰的技术要求应满足下表的规定。粉煤灰的技术要求序号名称技术要求C50以下混凝土C50及以上混凝土1细度，%20122cl-含量，%0.023需水量比，%1051004烧失量，%5.03.05含水率，%1.06SO3含量，%37活性指数，%7d657028d70

10、75磨细矿渣粉的技术要求应满足下表的规定。磨细矿渣粉的技术要求序号名称技术要求1MgO含量，%142SO3含量，%43烧失量，%14Cl-含量，%0.025比表面积，m2/kg3505006需水量比，%1007含水率，%1.08活性指数，%7d7528d95硅灰的技术要求应满足下表的规定。硅灰的技术要求序号名称技术要求1烧失量，%62Cl-含量，%0.023SiO2含量，%854比表面积，m2/kg 180005需水量比，%1256含水率，%3.0728d活性指数，%855、水拌和用水可采用饮用水。当采用其他来源的水时，水的品质应符合下表的要求。拌和用水的品质指标项目预应力混凝土钢筋混凝土素混

11、凝土pH值4.54.54.5不溶物，mg/L200020005000可溶物，mg/L2000500010000氯化物（以Cl-计），mg/L50010003500硫酸盐（以SO42-计），mg/L60020002700碱含量（以当量Na2O计），mg/L150015001500用拌和用水和蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min，其初凝和终凝时间尚应符合水泥国家标准的规定。用拌和用水配制的水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度不得低于用蒸馏水（或符合国家标准的饮用水）拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的90%。当混凝土处于氯盐环境时，拌和用

12、水中Cl-含量应不大于200mg/L。6、外加剂外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、质量稳定、能明显提高混凝土耐久性能的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。采用适宜的专用复合外加剂或超塑化剂、高效减水剂、缓凝剂、膨胀剂等以达到高流态、低水胶比、可泵性、低坍落度损失、低泌水性、少裂缝、高抗渗性的高性能。外加剂的性能应满足下表的要求。外加剂的性能序号项 目指 标1水泥净浆流动度，mm2402硫酸钠含量，%5.03氯离子含量，%0.24碱含量（Na2O+0.658K2O），%10.05减水率，%206含气量，%配制非抗冻混凝土时3.0配制抗冻混凝土时4.57坍落度保留值，mm30min

13、18060min1508常压泌水率比，%209压力泌水率比，%9010抗压强度比，%3d1307d12528d12011对钢筋锈蚀作用无锈蚀12收缩率比，%13513相对耐久性指标，%，200次8014电通量（56d），C2000二、原材料储存与管理混凝土原材料进场后，对原材料的品种、规格、数量以及质量证明书等进行验收核查，并按有关标准的规定取样和复验。经检验合格的原材料方可进场。对于检验不合格的原材料，按有关规定清除出场。混凝土原材料进场后，及时建立“原材料管理台帐”，台帐内容包括进货日期、材料名称、品种、规格、数量、生产单位、供货单位、“质量证明书”编号、“复试检验报告”编号及检验结果等。

14、“原材料管理台帐”填写正确、真实、项目齐全。混凝土用水泥、矿物掺和料等采用散料仓分别存储。袋装粉状材料在运输和存放期间用专用库房存放，不得露天堆放，且应特别注意防潮。水泥储运过程中，还应符合下列规定：装运水泥的车、船应有棚盖。贮存水泥的仓库设在地势较高处，周围设排水沟。在装卸、搬移过程中不得抛掷袋装水泥。按品种、强度等级分批堆垛水泥，堆垛高度不宜大于2.0m。堆垛架离地面0.2m以上，并距离四周墙壁0.20.3m，或预留通道。不宜露天堆放水泥，临时露天堆放时上盖下垫。储存散装水泥过程中，采取措施降低水泥的温度或防止水泥升温。混凝土用粗骨料按要求分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量。不同混凝土

15、原材料应有固定的堆放地点和明确的标识，标明材料名称、品种、生产厂家、生产日期和进厂（场）日期。原材料堆放时应有堆放分界标识，以免误用。骨料堆场应事先进行硬化处理，并设置必要的排水条件。三、配合比设计1、拌合物性能设计混凝土的配合比根据混凝土设计强度等级、混凝土耐久性设计强度等级、混凝土耐久性、原材料品质以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。配制的混凝土拌和物应满足施工要求，配制成的混凝土应满足设计强度、耐久性等质量要求。混凝土的坍落度应在180220mm之间。拌合物性能：详见下表，2h内坍落度损失10%。高性能水下混凝土拌合物性指标序号结构名称入模温度入模坍落度入模含气量

16、泌水率桩 基530220mm5.01.01注：负温条件下施工时，混凝土的入模温度不宜低于122、试验配合比设计方法混凝土适宜配合比参数范围见下表，高性能外加剂掺量按产品推荐值试配。水下混凝土配合比参数限值结构类型最大水胶比最小水泥用量（kg/m3）最低胶材用量（kg/m3）最大胶材用量（kg/m3）基础0.42225380420混凝土配合比按下列步骤计算（以干燥状态骨料为基准，矿物掺和料和外加剂的掺量均以胶凝材料总量百分率计）、试配和调整：根据设计要求，初步选定混凝土的水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂、拌和水的品种以及水胶比、胶凝材料总用量、矿物掺和料和外加剂的用量。施工单位应事先对水泥供应商提

17、供的水泥熟料的化学成分和矿物组成、混合材种类和数量进行核实。参照普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）的规定计算各原材料组分单位体积用量。采用施工实际使用的原材料和搅拌方法，按计算的配合比进行试拌，以检查拌和物的性能。当试拌得出的混凝土拌和物的坍落度、含气量、泌水率、表观密度不合格时，在保证水胶比不变的条件下相应调整外加剂用量或砂率，直到符合要求为止。该配合比作为基准配合比。进一步调整基准配合比中水泥、矿物掺和料、外加剂以及砂率等参数，优化基准配合比。当混凝土中只掺加一种矿物掺和料时，至少采用3个不同的配合比进行试拌：其中一个是基准配合比，另两个分别为增加或减少水泥用量20kg，并同

18、时减少或增加20kg矿物掺和料。所有配合比的用水量，砂石用量均保持不变。当混凝土中掺加粉煤灰、磨细矿渣粉两种矿物掺和料时，至少采用5个不同的配合比进行试拌：其中一个是基准配合比，两个配合比增加或减少水泥用量20kg，并同时减少或增加20kg矿渣粉，另两个配合比保持水泥用量不变，在减少或增加磨细矿渣粉20kg的同时增加或减少同量的粉煤灰。所有配合比的用水量，砂石用量均保持不变。采用工程实际使用的原材料和搅拌方法，对上述配合比进行试拌，观察不同水泥用量、不同矿物掺和料掺量情况下拌和物的工作性能与要求值的偏差，当偏差太大时，可通过增减外加剂进行适当调整。试拌结束后，采用工程实际使用的原材料，按要求检

19、验不同配合比混凝土的坍落度、坍落度损失、含气量、泌水率及拌和物表观密度，并以此结果作为代表相应配合比混凝土的拌和物性能。按要求对每种混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，养护至规定龄期时进行试验。其中，抗压强度试件每种配合比宜制作4组试件，标准养护至1天、3天、28天、56天时试压。从上述配合比中优选出拌和物性能以及抗裂性优良、抗压强度适宜的一个或多个配合比各成型一组或多组耐久性试件，养护至规定龄期时进行试验。根据上述不同配合比对应混凝土拌和物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从不同配合比中选择一个最适合的配合比作为理论配合比

20、。采用工程实际使用的原材料拌和混凝土，测定混凝土的表观密度。根据实测拌和物表观密度，求出校正系数，对理论配合比进行校正（即以设计计算配合比中每项材料用量乘以校正系数后获得的配合比作为混凝土配合比）。校正系数按下式计算：校正系数=实测拌和物密度值/计算拌和物密度值当混凝土的力学性能或耐久性能试验结果不满足设计或施工的要求时，则重新选择水胶比、胶凝材料用量或矿物掺和料用量，并按照上述步骤重新试拌和调整混凝土配合比，直至满足要求为止。由于混凝土拌和站的各个计量环节均按质量进行控制，故采用假定密度法（23502500kg/m3）进行配合比设计更易于施工生产控制，其主要步骤如下：试配强度：fc28=（f

21、c+T）+K1确定水胶比：fc28=0.304fce（C+F）/W+0.62确定超细掺合料用量：按水泥重量百分比掺合超细掺合料以取代等量的水泥，粉煤灰掺量1525%；硅灰/沸石掺量512%。确定绝对用水量；水胶比0.42，最大用水量175kg/m3。确定含砂率：3542%。确定外加剂：性能配对，添加剂量。通过配合比试验确定最终配合比。四、施工配合比调整批量生产前，根据试验室配比和大堆料的级配、含水量换算施工生产配比。根据拌和站计量精度允许波动值确定施工生产配比的允许波动值。批量施工生产过程中，拌和站操作手根据在线检测的砂石料含水量和允许施工配比波动值实时调整投料数量。五、混凝土拌和1、拌和设备

22、采用具有自动计量的拌和站，配置34只粉料储料罐，分别储存水泥、粉煤灰等。配置4组骨料配料仓，料仓出料口由气动阀控制，并安装在线含水量检测仪器，可在线连续检测砂石实际含水量，及时对混凝土配合比进行调整。2、投料方法粉煤灰和硅灰均采用罐装，螺旋送料器自动计量送料。粉体外加剂和液体外加剂均采用罐装自动计量添加，禁用人工投料。3、搅拌投料顺序1）外加剂为粉/粒状时的搅拌投料顺序（细骨料+水泥+超细掺和料+粉/粒状外加剂）搅拌均匀加入所需用水量砂浆充分搅拌投入粗骨料继续搅拌至均匀。2）外加剂为液体时的搅拌投料顺序之一（细骨料+水泥+超细掺和料）搅拌均匀（加入所需用水量+液体外加剂）砂浆充分搅拌投入粗骨料

23、继续搅拌至均匀。3）外加剂为液体时的搅拌投料顺序之二（细骨料+水泥+超细掺和料）搅拌均匀加入所需用水量砂浆充分搅拌投入粗骨料液体外加剂继续搅拌至均匀。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量，称量最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料（水泥、矿物掺和料等）1%；外加剂1%；粗、细骨料2%；拌和用水1%。搅拌混凝土前，严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量变化，以便及时调整施工配合比。一般情况下，含水量每班抽测2次，雨天应随时抽测，并按测定结果及时调整混凝土施工配合比。搅拌时，先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水

24、量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止。上述每一阶段的搅拌时间30s，总搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min。冬季搅拌混凝土前，先经过热工计算，并经试拌确定水和骨料需要预热的最高温度，以保证混凝土的入模温度满足要求。优先采用加热水的预热方法调整拌和物温度，但水的加热温度不宜高于80。当加热水还不能满足要求或骨料中含有冰、雪等杂物时，也可先将骨料均匀地进行加热，其加热温度不应高于60。水泥、外加剂及矿物掺和料可在使用前运入暖棚进行自然预热，但不得直接加热。炎热季节搅拌混凝土时，控制水泥的入搅拌机温度40。采取在骨料堆场搭设遮阳棚、采用低温水搅拌混凝土等措施降低混凝土拌和物

25、的温度，以保证混凝土的入模温度满足规定要求。六、 混凝土运输采用混凝土运输车运送混凝土，确保浇筑工作连续进行，不得采用机动翻斗车、手推车等工具长距离运输混凝土。保证混凝土在运输过程中保持均匀性，运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，并具有要求的坍落度和含气量等工作性能。运输混凝土过程中，对运输设备采取保温隔热措施，防止局部混凝土温度升高（夏季）或受冻（冬季）。采取措施防止水份进入运输容器或蒸发，严禁在运输过程中向混凝土内加水。减少混凝土的转载次数和运输时间，从搅拌机卸出混凝土到混凝土浇筑完毕的延续时间以不影响混凝土的各项性能为限。当罐车到达浇筑现场时，使罐车高速旋转2030s，再将混凝土拌和物

26、喂入泵车受料斗。七、混凝土浇筑1、首批封底混凝土计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。1) 首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：VD2/4(H1+H2)+d2/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为25-40cm，H1表示砼桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，h1表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。h1= Hwrw/rC=11*68/24=31.1

27、7m Vr1.25=3.14*(1.25/2)2*（H1+1）+3.14*（0.25/2）2/4h1 =3.14*(1.25/2)2*(0.5+1)+3.14*(0.25/2)2/4*31.17 =2.23m3对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。2) 箭球、拨栓或开阀打开漏斗阀门，放下封底砼，首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。2、水下混凝土浇灌桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从

28、漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在24m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。循环使用导管48次后应重新进行水密性试验。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不

29、可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小