浅析超缓凝混凝土配合比设计与影响因素

吴章怀

（深圳市东大洋水泥制品有限公司）

浅析超缓凝混凝土配合比设计与影响因素

吴章怀

（深圳市东大洋水泥制品有限公司）

本文主要简单分析超缓凝混凝土凝结时间的影响因素并根据影响力大小指导混凝土配合比的设计与实际应用调整，以期能够最大限度保证超缓凝混凝土性能满足施工要求。

超缓凝混凝土配合比研究；缓凝时间影响因素

1　超缓凝混凝土概述

近年来，随着钻孔咬合桩工艺的引进与不断完善，超缓凝混凝土便应运而生。超缓凝混凝土的特点是混凝土在搅拌时掺入了超缓凝剂，使混凝土能在施工所需要的时间内保持塑性，并在缓凝作用结束后，混凝土水化反应正常进行、混凝土能正常凝结并且无不良影响，在28天龄期混凝土强度能够达到设计要求。

1.1超缓凝混凝土主要应用

钻孔咬合桩作为一种围挡支护结构，在地铁车站、高层民建等深基坑围护施工中有着广泛的应用。它运用于软基地层，尤其适用于淤泥、流沙等地质特征地层，相对于地下连续墙、钻孔灌注桩等具有扰动小、抗渗好、成孔垂直、施工速度快、工程造价低等优点[1]。深圳许多地区是通过填海形成，咬合桩技术在深圳得到广泛应用。

1.2施工工艺与缓凝时间要求

钻孔咬合桩采用全套管钻机钻孔施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的基坑围护结构。桩的排列方式为A桩和B桩间隔布置,施工时先施工A桩后施工B桩,并要求A桩的超缓凝混凝土初凝之前必须完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的素混凝土,从而实现咬合。如图1。

图1　钻孔咬合桩平面示意图

成桩耗时、施工准备、施工预留等因素结合起来，即为A桩混凝土的缓凝时间。因此，在大部分情况下钻孔咬合桩的超缓凝混凝土初凝时间设计为60h。

2　混凝土凝结时间影响因素分析

2.1原材料性能

原材料是影响混凝土凝结时间主要因素，缓凝剂掺量是第一因素，水泥品种与强度、掺和料品质、砂石含泥量、颗粒级配等皆是重要影响源。而且最关键的是，当所选择的原材料品质发生变化时，可能会使缓凝剂的掺量产生变化，间接影响混凝土的缓凝时间。因此，保证所选择的原材料的质量稳定性，也是超缓凝混凝土生产控制的关键环节。

2.2温度

除了原材料，环境温度也是影响混凝土凝结时间的主要因素。由于钻孔咬合桩的混凝土处于地下，因此了解地下土壤温度也是控制混凝土凝结时间的重要环节。

3　原材料选择

3.1水泥

选择质量稳定、货源充足的P.O 42.5R水泥，试验结果如表1：

表1　台泥（贵港）P.O42.5R主要性能指标

3.2粉煤灰

选择电厂原灰，利用电厂灰含大量玻璃微珠的特点，可改善混凝土的和易性和保证后期活性，但鉴于深圳地区高品质粉煤灰供不应求的实际情况，为保证配合比稳定性，粉煤灰掺量不宜太高。煤灰试验结果如表2：

表2　深圳妈湾电厂ⅠⅠ级粉煤灰主要性能指标

3.3矿粉

矿渣粉具有良好的活性，能够保证混凝土后期强度增长，并提高混凝土抗渗性能与抗硫酸盐腐蚀性，且相对于粉煤灰，矿粉质量更加稳定。但矿渣粉早期水化反应较大且掺量较大时混凝土抗离析性能下降，因此矿渣粉掺量不宜太高。试验结果如表3：

表3　唐山盾石S95级磨细矿渣粉主要性能指标

3.4骨料

选择级配良好、质地密实圆润、含泥量小的天然骨料。

水洗砂试验结果如表4：

表4　东莞水洗砂主要性能指标

石子试验结果如表5：

表5　中山花岗岩碎石主要性能指标

3.5超缓凝外加剂

选用超缓凝剂与高效减水剂复配而成的超缓凝高效减水剂，其特征是“低浓高掺”，即在保证缓凝效果的同时降低浓度，从而降低混凝土对外加剂的敏感度。试验结果如表6：

表6　深圳五山超缓凝高效减水剂主要性能指标

4　配合比试验

经过试验室前期反复试验，我们摸索出2条经验：

⑴粉煤灰、矿渣粉复合掺量不宜超过50%；

⑵外加剂掺量有一个饱和点，过了饱和点缓凝时间无明显变化，且拌合物容易离析泌水（我们所选用的超缓凝外加剂饱和点在3.3%～3.5%左右）。

结合以上经验，我们最终设计配合比如表7。

配合比试验结果如表8。

5　试验结论

⑴由试验结果可知，超缓凝混凝土的状态损失稍好于普通混凝土，但超缓凝不是超保坍，不代表混凝土可以在现场等待四五个小时依然可以保持施工性能。而这点恰恰不为施工人员所理解，因此搅拌站应做好超缓凝混凝土施工的技术交底工作。

⑵超缓凝混凝土凝结时间受环境温度的影响较大，生产控制必须将试验室环境与工地现场环境的温度差异作为一个重大课题进行不断研究，不断优化超缓凝外加剂组分，切忌将某一特定条件下的试验结果死套在实际应用当中。

⑶从混凝土强度发展曲线来看与普通混凝土强度趋势相似，此配合比混凝土强度可以满足要求可以作为混凝土生产基础配合比。

6　工程应用与结束语

本公司为深圳地铁3号线、招商银行大厦基坑支护等工程项目供应超缓凝混凝土约1.5万立方。在实际应用当中，往往出现很多意想不到的因素对混凝土施工产生不良影响，例如夏季施工同一天中出现高温与暴风雨气候、水泥熟料矿物组成变化、搅拌站更换材料供应商等等超出质量控制范畴的情况，这都需要试验人员对施工配合比进行不断验证与调整，以及需要与施工单位技术人员有良好的沟通协作，才能尽可能降低各种不良因素给施工造成的麻烦。●

[1]戴嘉明，方成，杜朝辉.超缓凝混凝土在咬合桩中的应用.

表7　C15超缓凝水下混凝土配合比

表8　C15水下超缓凝混凝土试验结果