陳鐵山 彭巨湘

（華海達(dá)（北京）工程管理咨詢有限公司，廣東 廣州510310）

1 、概述

70年代始，世界各國(guó)科研人員著手從事水下混凝土澆搗技術(shù)的研究，原西德于1974年率先研制成功，定名為：水下不分散混凝土(Non-Dispersive Underwater Concrete)。該技術(shù)1982年獲得英國(guó)勞氏船級(jí)社和挪威船級(jí)社的認(rèn)可，認(rèn)定該混凝土可以在海洋工程中應(yīng)用。1978年日本從德國(guó)引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，并于1981年開始工程應(yīng)用。我國(guó)在1983年開始研發(fā)，中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院于1987年首先研制成功水下不分散混凝土聚丙烯系UWB-Ⅰ絮凝劑和SCR絮凝劑；經(jīng)若干年發(fā)展，該院于2003年采用高分子接枝技術(shù)研制成功由糖類高分子化合物組成的UWB-Ⅱ型水下不分散混凝土絮凝劑(Anti-washout Admixture)，并獲國(guó)家發(fā)明專利；我國(guó)2003年發(fā)布"水下不分散混凝土施工技術(shù)規(guī)范"把其定名為：水下不分散混凝土(Antiwashout Underwater Concrete)。

2 、水下不分散混凝土的概念

水下不分散混凝土是指在普通混凝土中加入絮凝劑的專用混凝土，這種加入絮凝劑的混凝土拌合物即使在水洗作用下骨料和水泥也不分散、不離析，且能自行流平和硬化，從根本上解決了新拌混凝土遇水分離問題，實(shí)現(xiàn)了水下施工"陸地化"。

3 、工程概況

華海達(dá)（北京）工程管理咨詢有限公司于2008年底承接了廣東省茂名市正源碼頭的施工監(jiān)理任務(wù)。該碼頭長(zhǎng)144.5m，碼頭前沿停泊水域水深為-9.30m，設(shè)計(jì)為重力式10000t雜貨碼頭，設(shè)計(jì)安放16個(gè)沉箱。東護(hù)岸原設(shè)計(jì)有11.0m漿砌塊石護(hù)岸，經(jīng)設(shè)計(jì)變更為3個(gè)6.0m×3.6m×3.5m（高）鋼制護(hù)箱，護(hù)箱底部不封堵鋼板，內(nèi)澆C25水下混凝土，混凝土理論體積226.8 m3。

設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位通過對(duì)國(guó)內(nèi)水下不分散混凝土性能和使用情況的經(jīng)驗(yàn)，選定中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院生產(chǎn)的UWB-Ⅱ型水下不分散混凝土絮凝劑配制水下混凝土，混凝土標(biāo)號(hào)：C25。

4 、水下混凝土原材料情況

（1）水泥：湛江海螺股份有限公司生產(chǎn)的海螺牌P.O42.5

（2）河砂：廣東省吳川市鑒江的河砂

（3）粗集料：廣東省茂名市水東石場(chǎng)的5－31.5mm連續(xù)級(jí)配的花崗巖碎石

（4）絮凝劑：UWB-Ⅱ型水下不分散混凝土絮凝劑

（5）水下混凝土相關(guān)技術(shù)參數(shù)

表1 水下不分散混凝土材料用量及技術(shù)參數(shù)

5.1 傳統(tǒng)的水下混凝土施工工藝及缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的水下混凝土施工工藝有：袋裝疊置法、開底容器法、泵送法、導(dǎo)管法等，這些施工方法操作起來比較繁瑣，操作稍有不慎，就會(huì)影響混凝土的澆搗質(zhì)量。

眾所周知，水泥是水硬性材料。將混凝土拌合物直接傾倒于水中，當(dāng)其在水中下落時(shí)，由于水洗作用，骨料將與水泥分離，部分被水帶走，部分長(zhǎng)期處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)水泥下沉?xí)r，已呈凝固狀態(tài)，失去膠結(jié)骨料的能力。這樣，在水中直接澆筑的混凝土拌合物有可能是一層砂、礫石骨料，一層薄而強(qiáng)度很低的水泥絮凝體或水泥渣，無法保證混凝土中材料的均勻性、接縫的可靠性和鋼筋的握裹力等，影響工程質(zhì)量，造成環(huán)境污染。按常規(guī)澆筑的水下混凝土，工藝的關(guān)鍵是盡量隔離混凝土拌合物與環(huán)境水的接觸來避免上述問題。為防止水洗，澆搗過程不能中斷，在硬化后還要清理其表面一定數(shù)量的強(qiáng)度不符合要求的混凝土。

水工工程進(jìn)行水下澆搗普通混凝土施工，模板不可能做得絲扣嚴(yán)密滴水不漏。傳統(tǒng)的施工工藝，當(dāng)需要抽水施工或處于動(dòng)水環(huán)境下時(shí)，海水倒灌進(jìn)沉箱內(nèi)，涌動(dòng)的環(huán)境水沖洗普通混凝土，會(huì)導(dǎo)致水泥漿的流失，造成砂石分離，嚴(yán)重影響混凝土的工程質(zhì)量。

5.2 工程現(xiàn)場(chǎng)施工工藝簡(jiǎn)介

絮凝劑生產(chǎn)廠家提供的應(yīng)用業(yè)績(jī)和相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)顯示，使用了UWB-Ⅱ型絮凝劑的水下混凝土可以使用砼汽車泵直接在水底進(jìn)行混凝土澆搗。

本次水下混凝土澆搗，選用的攪拌站離施工現(xiàn)場(chǎng)約50公里，運(yùn)輸時(shí)間約70分鐘，選用的汽車泵臂長(zhǎng)45m，泵送管徑125mm，設(shè)計(jì)混凝土泵送量60 m3/h，實(shí)際泵送量50 m3/h左右，230 m3混凝土計(jì)劃在250－270min左右澆搗完畢?，F(xiàn)場(chǎng)鋼護(hù)箱每個(gè)高3.5m，汽車泵出口軟管長(zhǎng)3.0m，汽車泵軟管伸入海水面以下，軟管出口距離沉箱基床面500mm，隨著混凝土澆搗進(jìn)程推進(jìn)，管口不斷向上提升，直至混凝土澆滿鋼護(hù)箱，從而在海水環(huán)境下制成3個(gè)混凝土實(shí)心方塊。

5.3 相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表2 抗壓強(qiáng)度（MPa）

表3 強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

6 、注意事項(xiàng)

6.1 澆搗水下不分散混凝土前，先吹洗汽車泵出料管路，后在出料管口封堵上吹洗管路的吹洗球，防止海水倒灌入出料軟管內(nèi)，導(dǎo)致竄水；施工過程中，泵車軟管出口控制在離澆搗面300～500mm左右，使混凝土在水中自由落下，自流平；當(dāng)接駁混凝土運(yùn)輸車時(shí)，為防止海水倒灌入軟管內(nèi)，導(dǎo)致竄水，可將導(dǎo)管下端插入已澆灌好的混凝土中。

6.2 水下不分散混凝土澆搗時(shí)，難免有少量的水泥流失，從強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性等方面的要求考慮，水下不分散混凝土的單位水泥用量需要比普通混凝土的水泥用量大。絮凝劑的使用量按使用說明的最大使用量，所配制的水下不分散混凝土，流動(dòng)性和粘度優(yōu)良，混凝土抗分散效果優(yōu)良?；炷猎谒履茏詣?dòng)流平和密實(shí)。

6.3 海岸及海上混凝土澆搗作業(yè)的自然條件要比陸地艱苦得多，因此施工前必須制定合理的施工計(jì)劃。水下不分散混凝土澆搗一般多以風(fēng)速10m/s，有效波高0.6m，周期4-5s，潮流1.0km左右為作業(yè)極限。

6.4 水下不分散混凝土的粘性強(qiáng)，其中的水泥難于被水沖洗掉，當(dāng)混凝土澆搗到既定高度，待混凝土表面沉實(shí)和自流平終止后，即可進(jìn)行表面抹平。自流平的終止時(shí)間一般為澆搗后1-2小時(shí)。如水下澆搗，不具備抹平條件者，僅自流平亦可。

6.5 水下不分散混凝土的浮漿少，水下施工過程中僅需稍加注意，讓混凝土自流平，即使不進(jìn)行施工縫表面處理，也可以得到一定程度的結(jié)合強(qiáng)度。水工工程使用水下不分散混凝土澆搗的沉箱、沉箱基礎(chǔ)等混凝土重力構(gòu)件，可對(duì)施工縫不必予以特別考慮，施工難度低，可操控性好。

6.6 按照廠家的出廠說明，UWB-Ⅱ型絮凝劑無毒無害，所配制的水下混凝土對(duì)環(huán)境水域無污染，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)和民用水源無害，可適用于食品類的工程，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

7 、結(jié)語

摻加了UWB-Ⅱ絮凝劑的水下不分散混凝土抗分散性優(yōu)異，施工工藝簡(jiǎn)單，混凝土的流動(dòng)性優(yōu)良，可泵送，施工配合機(jī)具少，能在水下免振搗、自流平，減少了傳統(tǒng)澆搗工藝需支立塔架，制作施工平臺(tái)、需吊車配合吊罐施工等工序，減少了機(jī)具成本的支出，在水工工程水下施工上應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]林寶玉，吳紹章.混凝土工程新材料設(shè)計(jì)與施工.第一版.北京：中國(guó)水利水電出版社，1998.

[2]林鮮，陳凌華，周偉等.UWBⅡ型水下不分散混凝土絮凝劑的性能研究.混凝土,2006,(4),52－73.

[3]劉娟.水下不分散混凝土抗分散劑的研究.湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.