超緩凝水下樁基混凝土的研究與應用
1. 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，採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後能一次性將鋼管柱垂直插入到混凝土中，就對混凝土的效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，但由於工期的限制，一般終凝時間不大於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於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小時後坍落度不少於12cm。
緩凝劑是一種能延長混凝土凝結時間的外加劑，緩凝劑主要是用於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效能的影響主要有：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，但後期強度沒有明顯的影響，如果摻量過大，則由於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1-1 hpe液壓垂直插入鋼管柱的施工工藝
普通商品混凝土緩凝劑，由於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，一般不能用於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公升。
2. 研究的難點及主要內容
1. 研究的難點
超緩凝混凝土一般用於大體積混凝土工程，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於水泥的凝結時間、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絡比較緊密，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：
混凝土18小時後坍落度要不小於120mm。
混凝土終凝時間不超過60小時。
由於這兩種效能之間存在緊密的聯絡，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於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。
1. 超緩凝化學外加劑的選擇
2. 選擇滿足試驗要求的膠凝材料，並測量膠凝材料的凝結時間
3. 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。
4. 硬化混凝土力學效能試驗，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後期強度的發展的影響。
3. 創新點
1. 混凝土18小時後坍落度仍不小於120mm
2. 4. 詳細的科學研究內容
4.1技術線路
對於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小時後仍能達到120mm，一般的緩凝劑根本不能滿足要求。為實現這一目標，我們採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；另外是選擇一種效能優良的超緩凝劑。
4.2超緩凝混凝土的試驗研究
4.2.1原材料及其效能
1.水泥
華新p·o42.5水泥屬於中低熱水泥，水泥熟料中矽酸三鈣含量比較少，水化速度相對較慢，28天強度發展正常。具體的各項物理效能指標如表4-1所示。
表4-1 華新水泥各項物理效能指標
2.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。漢川級灰需水量比較小，活性較高，較其它地區粉煤灰效能較優越。具體的效能指標見表4-2所示。
表4-2 漢川粉煤灰物理效能指標
3.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、二氧化矽、氧化鋁、氧化鎂和氧化鐵），礦渣的化學組成與矽酸鹽水泥較接近。
我公司新型建材廠粉末的礦渣屬於s95級礦粉，活性指數較高，需水量比較小，具體的效能指標見表4-3所示。
表4-3 礦粉物理效能指標
4.骨料
骨料是混凝土重要組成材料之一，它約佔混凝土總體積的3/4以上。骨料的級配直接影響到混凝土的和易性。對於混凝土用砂最好選用中砂，對於普通標號混凝土採用5-31.
5㎜的連續級配的粗骨料。本試驗中我們選用巴河的河砂，屬於區中砂，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。
砂石的物理效能指標具體見表4-4、表4-5所示。
表4-4 砂的物理效能指標
表4-5 石的物理效能指標
5.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製技術比較成熟，為提高混凝土的質量保證率，我們在試驗中採用這兩家的產品。
表6 兩種產品的效能指標
其中西卡外加劑超緩凝機採用外摻方式加入，減水劑和緩凝劑如圖4-1。
圖4-1西卡外加劑
4.2.2超緩凝試驗配合比設計
4.2.3試配結果
4.2.4超緩凝混凝土中試
5. 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47.1 m，車站總建築面積為30804.
56m2，主體建築面積為27720.36m2。車站共設定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。
車站周邊建築物群立，車流、**眾多，屬繁華商業區之一，地下各類管網密布，為施工複雜地段。
中間樁基施工採用先進的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，灌注樁的混凝土要有一定緩凝時間，緩凝時間不小於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於12cm，混凝土運輸時間按1小時計算，混凝土灌注時間按3-4小時計算，hpe垂直插入機就位按3小時計算，插入鋼管柱時間按5-6小時計算，合計時間約14小時，考慮其他原因混凝土18小時後坍落度不少於12cm。
6.總結
混凝土緩凝問題及其預防措施
摘要 從水泥與混凝土的凝結機理以及緩凝劑 緩凝型減水劑對水泥與混凝土凝結的影響,分析 了預拌混凝土產生緩凝 超緩凝的原因及其預防措施,認為導致預拌混凝土產生緩凝或超緩凝的主要原因是 1 水泥本身的凝結時間過長 2 緩凝劑或緩凝型減水劑摻量過大。因此,在預拌混凝土生產過程中應選擇凝結時間合適的水泥 準...
水泥混凝土引起超時緩凝的現象及原因分析
2.減水劑與水泥 摻和料的相容性問題 在現代混凝土技術中,並不是每一種符合國家標準的水泥在使用一定的減水劑時都有同樣的工作效能,同樣也不是每一種符合國家標準的減水劑對每一種水泥流變性能的影響都一樣,這就是水泥和減水劑的相容性問題。與水泥一樣,摻和料與水泥之間也存在相容性問題。影響減水劑與水泥 摻和料...
超流態混凝土灌注樁基施工方案
本工程位於 交匯處，為商品住宅樓，地上30層，地下2層，建築面積14780.48m2，建築總高度為98.81m，樓長30.8m，樓寬19.87m。室外地坪標高為 0.75m，建築平面形式為 一 字型結構。本工程結構設計為剪力牆結構，基礎採用長螺旋壓灌砼灌注樁基礎，樁徑400mm，樁長30m，總樁數量...