超緩凝水下樁基混凝土的研究與應用研究背景在一些大型橋梁工程中，為提高單樁的承載能力，樁的長度和橫截面都較大，單樁所需灌注的混凝土方量較大，灌注時間較長，尤其是在炎熱的夏季，必須把混凝土的初凝時間大大延長，才能保證一次灌注成功.在目前軌道交通建設中，尤其是在城市市區淺埋車站建設中，采用蓋挖逆作法修建的車站越來越多。為了解決中間樁基安裝鋼管柱的問題，目前較為先進的HPE液壓垂直插入鋼管柱的施工工藝（如圖1—1所示）,該施工工藝在灌注樁混凝土澆灌完成后能一次性將鋼管柱垂直插入到混凝土中，就對混凝土的性能提出了很高的要求。考慮插入鋼管的需要,灌注樁的混凝土要有一定緩凝時間，但由于工期的限制，一般終凝時間不大于60小時，同時要求混凝土運輸至插入鋼管柱時間段內混凝土的坍落度不少于12cm，考慮到施工過程所持續的時間，為了保證鋼管的順利插入，對混凝土的坍落度提出了更高的要求，混凝土18小時后坍落度不少于12cm.緩凝劑是一種能延長混凝土凝結時間的外加劑，緩凝劑主要是用于延緩水泥的水化硬化速度，以使新拌混凝土在較長時間內保持塑性.緩凝劑對新拌混凝土性能的影響主要有:延緩混凝土初終凝時間；降低水化放熱速率；降低塌落度損失.從強度的發展來看，摻入緩凝劑,混凝土1天、3天強度要低，但后期強度沒有明顯的影響，如果摻量過大，則由于水分的蒸發和散失會對混凝土強度造成永久性不可恢復的影響。圖1—1HPE液壓垂直插入鋼管柱的施工工藝普通商品混凝土緩凝劑，由于具有引入空氣的性質,摻量過多會引起混凝土強度的降低和硬化不良，且緩凝時間較短，一般不能用于需長時間延續混凝土凝結的地方，較好的普通緩凝劑初凝時間差不多8-10小時，很難達到保坍時間較長的效果。但超緩凝劑卻不然，超緩凝劑即為能較長時間延緩混凝土的凝結，其緩凝時間可以根據摻量來人為控制，而且混凝土在較長的時間內塌落度損失較小，一般終凝時間在50個小時以上。其緩凝效果顯著，落度經時損失小，混凝土緩凝時間可達60?80h，有效降低了混凝土的水化溫升。研究的難點及主要內容研究的難點超緩凝混凝土一般用于大體積混凝土工程，一般對保坍這方面要求不是很高，只是對混凝土的凝結時間有著明確的要求。影響混凝土坍落度損失的因素很多，各種原材料質量的波動以及天氣的變化都會引起混凝土坍落度損失，要想在很長的一段時間內對混凝土坍落度進行量化比較難度.混凝土凝結時間的影響因素取決于水泥的凝結時間、化學外加劑中緩凝組分的摻量、礦物摻合料的摻量和反應活性，而且化學外加劑對混凝土凝結時間的影響與溫度聯系比較緊密，要想利用試驗結果指導實際生產，確保混凝土坍落度和凝結時間的穩定存在一定的難度.本試驗的具體的技術難點如下：①混凝土18小時后坍落度要不小于120mm.②混凝土終凝時間不超過60小時。由于這兩種性能之間存在緊密的聯系，保坍時間較長，凝結時間也會有所增加，如何協調兩個條件是本試驗中的難點。2。主要研究內容超緩凝混凝土的配置成功的關鍵在于原材料的選擇和混凝土配合比，本試驗主要從以下幾個方面展開研究。超緩凝化學外加劑的選擇選擇滿足試驗要求的膠凝材料,并測量膠凝材料的凝結時間超緩凝混凝土配合比設計，對新拌混凝土的和易性，坍落度損失情況和凝結時間進行測定，確定滿足要求的最佳配合比。硬化混凝土力學性能試驗，通過與普通基準混凝土的進行對比分析,研究緩凝劑對混凝土后期強度的發展的影響。創新點1.混凝土18小時后坍落度仍不小于120mm詳細的科學研究內容4。1技術線路對于該工藝對混凝土的特殊要求，混凝土終凝時間為72小時，新拌混凝土塌落度18小時后仍能達到120mm，一般的緩凝劑根本不能滿足要求。為實現這一目標，我們采用兩種途徑來共同完成：一種是選擇合理配合比，使用大摻量礦物摻合料來延緩膠凝材料的水化速度，從而延長混凝土的凝結時間；另外是選擇一種性能優良的超緩凝劑。4.2超緩凝混凝土的試驗研究1。水泥華新P?042。5水泥屬于中低熱水泥，水泥熟料中硅酸三鈣含量比較少，水化速度相對較慢，28天強度發展正常。具體的各項物理性能指標如表4-1所示。表4-1華新水泥各項物理性能指標細度/%標準稠度用水/g凝結時間/min強度/MPa安定性初凝：140?1603d:5。9/27.30.4?1。2123終凝：220?25028d： 8.9/51.2合格粉煤灰：粉煤灰是由燃煤熱電廠煙道中收集的一種粉狀材料。漢川II級灰需水量比較小，活性較高，較其它地區粉煤灰性能較優越。具體的性能指標見表4—2所/示O表4—2漢川粉煤灰物理性能指標細度（%） 需水量比（%） 燒失量（％） Cl-含量（％）10?15 93?95 1.0?2。0 0.0073。 礦粉磨細礦粉是指在高爐煉鐵過程中排出的非金屬礦物熔渣，通過粉磨所得到的一種粉狀物料。磨細礦粉的化學組成主要是一些氧化物（氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鐵），礦渣的化學組成與硅酸鹽水泥較接近。我公司新型建材廠粉末的礦渣屬于S95級礦粉，活性指數較高，需水量比較小，具體的性能指標見表4-3所示。表4—3礦粉物理性能指標Cl-含量（%） 比表面積（m2/kg） 需水量比（%） 活性指數（%）0.018 395?405 90?95 96?99骨料骨料是混凝土重要組成材料之一，它約占混凝土總體積的3/4以上。骨料的級配直接影響到混凝土的和易性。對于混凝土用砂最好選用中砂，對于普通標號混凝土采用5-31。5啞的連續級配的粗骨料.本試驗中我們選用巴河的河砂，屬于II區中砂，含泥量較低;石頭選用烏龍泉碎石，石頭粒徑為5-31。5mm的連續級配。砂石的物理性能指標具體見表4-4、表4-5所示。表4—4砂的物理性能指標含泥量（％） 泥塊含量（%） 細度模數 Cl-含量（％）0。6?1。1 0。1?0。2 2.6?2。8 0.007表4—5石的物理性能指標含泥量（％）泥塊含（％） 針片狀顆粒總含（%）Cl-含（%） 壓碎指（%）0。2?0。4 0。1?0.2 8 0.007 95。外加劑:根據混凝土的凝結時間和保塑效果，外加劑選用超緩凝劑與聚羧酸高效減水劑。在膠凝材料水化過程中，緩凝劑在水泥顆粒表面形成一層不溶性質的膜層，阻止水泥顆粒與水的進一步接觸，延緩水泥的水化反應。緩凝劑的主要作用是調整新拌混凝土的初、終凝時間，延緩水泥水化放熱速度，減輕或者抑制高效減水劑所引起混凝土的坍落度損失。本試驗中我們選用三種超緩凝減水劑。這三家是國內生產外加劑的知名企業，對高效減水劑和緩凝劑的研制技術比較成熟，為提高混凝土的質量保證率，我們在試驗中采用這兩家的產品.表6兩種產品的性能指標、 圖4-1西卡外加劑、 圖4-1西卡外加劑2。超緩巍試驗配合比設計4.4。2。3試配結果if緩品種固含量減水率水泥凈漿流動度含氣量%博特21%30%260mm2。7西卡22.2%30%260mm2。5邁地21%30%250mm3.0其中西卡外加劑超緩凝機米用外摻方式加入，減水劑和緩凝劑如圖4—1.聚羧酸減水劑工程技術應用中南路站是地鐵二號線與地鐵四號線合設車站，為地下二層車站，車站總長290m，標準段寬42。90m，盾構加寬段為47。1m，車站總建筑面積為30804.56m2，主體建筑面積為27720.36m2。車站共設置6個出入口，3組風亭、風道。標準段基坑開挖深度為16m，端頭井段開挖深度為17。7m，頂板覆土厚度約為2。5~3m。車站周邊建筑物群立，車流、人流眾多，屬繁華商業區之一，地下各類管網密布，為施工復雜地段。中間樁基施工采用先進的HPE液壓垂直插入鋼管柱的施工工藝，此種超緩凝水下混凝土樁基共147根，累計方量約20000m3，考慮插入鋼管的需要，