水下灌注桩自密实混凝土配合比参数对混凝土性能影响的研究

王赶，尹志伟

（1. 为海集团，江苏 泰州 225500；2. 泰州市为海混凝土有限公司，江苏 泰州 225300）

水下灌注桩自密实混凝土配合比参数对混凝土性能影响的研究

王赶1，尹志伟2

（1. 为海集团，江苏 泰州 225500；2. 泰州市为海混凝土有限公司，江苏 泰州 225300）

水下灌注桩是自密实混凝土应用较早、使用最广泛的一种工程部位，如果混凝土性能不能满足设计要求，将会对整个工程结构安全留下重大安全隐患。本文主要采用 L16(45) 正交设计方法，根据不同胶水比（水胶比）、浆体体积率、粗集料级配、细集料细度模数、砂率得出不同混凝土配合比，通过力学性能、坍落度、扩展度、T500时间、粗骨料振动离析率等指标检验混凝土性能，最终分析出各配合比参数对水下灌注桩自密实混凝土性能影响。

水下灌注桩；自密实混凝土；配合比参数；性能

0 引言

改革开放后，特别是新千年后，随着城市化进程的加快，高铁、地铁、高层超高层建筑等大型建筑已广泛应用于民生基础设施中。桩基础工程的质量直接关系到整个建筑物的安危，由于灌注桩属于隐蔽工程，出现问题不易监测，且灌注桩混凝土无法振捣，因此桩基混凝土的质量控制尤为重要。

1 试验设计

1.1 材料选择

（1）水泥：P·Ⅱ52.5，密度 3160kg/m3；

（2）粉煤灰：Ⅱ 级灰，密度 2630kg/m3；

（3）粗集料：水成岩，压碎值 15%，含泥量 0.5%，泥块含量 0%，针片状含量 4%，密度 2680kg/m3；

（4）细集料：Ⅱ 区天然中砂，细度 2.5，含泥量 1.8%，泥块含量 0.2%，密度 2700kg/m3；

外加剂：聚羧酸减水剂，含固量 11%，建议掺量 1.5%～2.5%，密度 1026kg/m3；

（5）水：自来水，密度 1000kg/m3。

1.2 参数选择

采用 L16(45) 正交表头设计，因素包含：胶水比、浆体体积率、粗集料粒径、细集料细度模数、砂率，相关参数见表1。

表1　自密实混凝土配合比 L16(45) 正交设计表

根据表 1 各设定参数，得出试验计划表见表 2。

表2　试验计划表

1.3 试验配合比

混凝土含气量控制 3%，粉煤灰掺量 30%，计算得试验配合比，见表 3。

2 试验结果分析

2.1 试拌

根据表 3 试验配合比，试拌时拌制 15L，经试拌，各试验数据见表 3。

2.2 数据直观分析

对表 3 试配结果进行直观分析，分析数据见表 4 直观分析表。

由结果可分析出：

（1）混凝土强度受胶水比大小决定，其他因素有一定影响，但影响程度不大；

表3　试验配合比和结果

表4　直观分析表

（2）当胶水比低于 2.00、浆体体积率小于 0.305 时，混凝土力学性能、抗离析性能能满足要求，但工作性无法满足水下灌注自密实混凝土性能要求，主要是因为该条件下的包裹和填充细集料的粉体颗粒少，导致浆体的流变性能差。

（3）胶水比与浆体体积大小对坍落度和扩展度大小的影响程度明显；细集料细度模数对坍落度有一定影响，说明细度模数是细集料粗细颗粒含量多少的一种表征，表明砂子的粗细对混凝土坍落度、砂率有显著的影响，对强度则没有影响[2]。

（4）离析率（振动离析率）是反映自密实混凝土拌合物稳定性的一个重要指标，各因素对其影响程度为：胶水比＞浆体体积率＞砂率＞粗集料粒径＞细集料细度模数；相同水胶比前提下，浆体体积越大，混凝土离析率越高，这是因为随着单位用水量的增加浆体稠度越来越低。

3 结论

（1）水下灌注桩自密实混凝土应根据设计强度等级选择合适的浆体体积率，当水胶比大于 0.50 时，浆体体积率不宜小于 0.305。

（2）砂宜选择中砂；0.40 以上水胶比，砂率宜选择42%～46%，0.40 以下水胶比，砂率宜选择 38%～42%；粗集料宜选择连续级配集料。

（3）该试验未考虑增粘剂对混凝土稠度的影响，添加适量的增粘组分可能会大大改善自密实混凝土抗离析性能，因此各参数的影响关系还有待更深入的研究。

［通讯地址］为海（泰州）建材有限公司（225500）

王赶（1981—），工学学士，为海集团有限公司工程师。