4、水下不分散混凝土與普通混凝土的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

　　在水下不分散混凝土特性介紹的基礎(chǔ)上，從混凝土的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性兩方面對(duì)水下不分散混凝土和普通混凝土進(jìn)行比較。需要說明的是，在比較分析中使用了一些尚需進(jìn)行針對(duì)性試驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)。

　　4.1防滲墻混凝土配制強(qiáng)度估算

　　在凈水中澆筑混凝土?xí)r，普通混凝土強(qiáng)度只能保證50%左右，水下不分散混凝土的強(qiáng)度一般不低于陸地上澆筑混凝土強(qiáng)度的80%；在泥漿槽中澆筑混凝土?xí)r，普通混凝土強(qiáng)度可達(dá)陸地上澆筑混凝土強(qiáng)度的70%左右，水下不分散混凝土的強(qiáng)度能保證達(dá)到陸地上澆筑混凝土的90%.這樣，在泥漿下澆筑相同的混凝土強(qiáng)度，使用普通混凝土的配制強(qiáng)度需要提高約30%，而使用水下不分散混凝土的配制強(qiáng)度需要提高約10%.

　　根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/T191-96），混凝土強(qiáng)度保證率為95%，基于施工現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)條件，取試件的抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)δfcu=15%.由于水下不分散混凝土具有優(yōu)良的抗分散性、自流平性和填充性，與普通混凝土相比，水下不分散混凝土的澆筑受施工條件的影響少，施工質(zhì)量波動(dòng)小。所以，在相同的試驗(yàn)條件下，水下不分散混凝土試件的抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)可取為δfcu=12%.

　　現(xiàn)以配制C30墻體混凝土為例，使用規(guī)范推薦的計(jì)算公式，計(jì)算兩種混凝土的配制強(qiáng)度：普通混凝土：ucu，15=fcu，k/（1－1.645δfcu）=1.3×30/（1-1.645×0.15）=52（MPa）

　　不分散混凝土：ucu，15=fcu，k/（1-1.645δfcu）=1.1×30/（1-1.645×0.12）=41（MPa）

　　從上述計(jì)算可以看出，在泥漿槽中施工的條件下，若要得到相同的混凝土強(qiáng)度，使用水下不分散混凝土的混凝土實(shí)際配制強(qiáng)度可較普通混凝土降低27%左右。

　　4.2彈性模量估算

　　混凝土彈性模量通常隨混凝土抗壓強(qiáng)度的增加而加大。由于混凝土生產(chǎn)配制強(qiáng)度的降低，因此使用水下不分散混凝土可以較普通混凝土的彈模值降低7%左右。

　　另外，使用摻適量絮凝劑的水下不分散混凝土較普通混凝土的彈模值可以降低5%～20%（本例絮凝劑摻量較低，擬定水下不分散混凝土的彈模值可以降低5%）。故在得到相同的目標(biāo)混凝土強(qiáng)度情況下，使用水下不分散混凝土可望較普通混凝土的彈模值降低總量達(dá)12%.

　　4.3水泥用量估算

　　采用P.O42.5級(jí)（28d強(qiáng)度52.5MPa），根據(jù)水灰比定則，取A=0.52，B=0.57進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，擬定單位用水量為160kg，進(jìn)行比較計(jì)算。

　　使用普通混凝土：C/W=52/（52.5×0.52）+0.57=2.475，W/C=0.40

　　單位耗灰量：C=160×2.475=396（kg）

　　使用水下不分散混凝土：C/W=41/（52.5×0.52）+057=2.072，W/C=0.48

　　單位耗灰量：C=160×2.035=331（kg）

　　所以，使用水下不分散混凝土可比普通混凝土節(jié)省水泥約65kg/m3.

　　4.4外加劑用量估算

　　根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)配制高強(qiáng)度的混凝土，需要使用高效減水劑，其摻量一般為0.6%，外加劑量為396×0.006=2.4（kg）。而對(duì)于水下不分散混凝土由于摻入了絮凝劑，混凝土配制時(shí)可不加或少加減水劑，因此減水劑摻量為331×0.003=1.0（kg）。

　　水下不分散混凝土中的絮凝劑推薦使用摻量為0.5%～3%.由于是在泥漿下澆筑，條件較凈水好，取絮凝劑摻量為1%，則絮凝劑量為331×0.01=3.3（kg）。

　　4.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

　　在同樣的條件下，若要得到相同的混凝土強(qiáng)度，使用水下不分散混凝土與普通混凝土的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

　　5、水下不分散混凝土的工程應(yīng)用

　　水下不分散混凝土技術(shù)自1983年傳入我國(guó)以來，在油田建設(shè)、水利水電、抗洪搶險(xiǎn)、污水處理、橋梁、港口碼頭及城建工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，如大港油田勘探人工島、豐滿電站擋水大壩迎水面全面修補(bǔ)的水下面板防滲墻工程、四川鹽邊縣水電站地下水庫(kù)防滲堵漏工程、錢塘江大堤加固工程等。這些工程都因此達(dá)到了質(zhì)量好、進(jìn)度快、造價(jià)低?，F(xiàn)對(duì)其中的三個(gè)工程作一介紹。

　　5.1在豐滿擋水大壩面板防滲墻施工中的應(yīng)用

　　為了解決豐滿擋水大壩壩體和壩基的質(zhì)量問題，豐滿電廠會(huì)同有關(guān)部門自1954年以來，采用了十多種修補(bǔ)措施進(jìn)行處理，但始終未能達(dá)到要求。

　　豐滿電廠會(huì)同設(shè)計(jì)、施工及研究單位，制定了使用水下不分散混凝土作水下面板防滲墻，并對(duì)基底進(jìn)行強(qiáng)夯處理和水下不分散混凝土保護(hù)的施工方案。工程于1995年8月開始進(jìn)行施工，1996年1月施工完畢。面板及護(hù)底面積共約20000m²，現(xiàn)澆水下不分散混凝土量約30000m³，混凝土澆筑共歷時(shí)4個(gè)月。經(jīng)強(qiáng)度試驗(yàn)，孔樣平均抗壓強(qiáng)度為22MPa，最低強(qiáng)度達(dá)19MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求（C20）；經(jīng)抗?jié)B試驗(yàn)，其抗?jié)B標(biāo)號(hào)滿足了不低于S12的設(shè)計(jì)要求；經(jīng)孔內(nèi)攝像和超聲波檢測(cè)顯示，施工縫、空洞、蜂窩麻面等缺陷率僅占2%.

　　業(yè)主及施工單位最滿意之處，就是在正常水位的條件下完成了施工，并比較徹底地解決了長(zhǎng)期以來困繞大壩的滲漏問題，施工工期因使用了水下不分散混凝土而大大縮短，工程投資也比以前采用過的多種修補(bǔ)方案節(jié)省。

　　5.2在鹽邊縣水電站地下防滲墻及大溶洞封堵施工中的應(yīng)用

　　鹽邊縣水電站是從地下水庫(kù)取水至4km外的狼頭山利用落差發(fā)電的電站。地質(zhì)勘測(cè)顯示：該地下水庫(kù)流水孔洞大小及分布不均勻，需從地面鉆孔和開縫對(duì)地下流水孔進(jìn)行水下堵漏和抗?jié)B處理。處理方案為：在空洞集中的部位，從地面鉆孔開槽進(jìn)行整體澆筑防滲墻，防滲墻厚度為1.0m，連續(xù)長(zhǎng)度為300m，深度達(dá)24m，利用吊斗探底開蓋倒灌澆筑水下不分散混凝土；對(duì)大空洞進(jìn)行地面鉆孔水下封堵的措施，根據(jù)水下孔洞的大小由地面開洞，首先拋石塊做護(hù)基，再用導(dǎo)管連續(xù)現(xiàn)澆水下不分散混凝土，封堵分散水流，使水流集中從三個(gè)大溶洞流入引水干管中。

　　水下混凝土澆筑共用二個(gè)多月，完工后鉆孔取樣顯示：對(duì)小溶洞進(jìn)行的地下連續(xù)墻處理部分，縫隙、蜂窩麻點(diǎn)、空洞等缺陷較少；對(duì)大溶洞進(jìn)行的拋石封堵水下澆筑混凝土部分，缺陷相對(duì)多一些，但能滿足地下封堵水流的要求。

　　5.3在大港油田先導(dǎo)性勘探人工島施工中的應(yīng)用

　　大港油田多目標(biāo)先導(dǎo)性勘探人工島號(hào)稱中華灘海第一島，經(jīng)過全國(guó)專家論證，認(rèn)為這是我國(guó)首例大型海上連續(xù)澆灌水下混凝土工程，難度高，風(fēng)險(xiǎn)大，是代表國(guó)家水平的技術(shù)項(xiàng)目。大港油田淺海公司和鐵十八局在施工后認(rèn)為：用水下不分散混凝土進(jìn)行人工島島壁水下壓艙水下澆筑具有質(zhì)量好、進(jìn)度快的特點(diǎn)，對(duì)縮短海上工期和預(yù)防海上風(fēng)暴潮災(zāi)害十分重要。

　　6、結(jié)論

　?。?）水下不分散混凝土富有黏稠性、流動(dòng)性保持能力強(qiáng)、塑性好、很少秘水或冒漿，具有優(yōu)良的抗分散性、自流平性、填充性和保水性。

　?。?）與普通混凝土相比，水下不分散混凝土的澆筑受施工條件的影響少，施工質(zhì)量波動(dòng)小，能較好地避免成墻目標(biāo)混凝土材料的離析和強(qiáng)度分散，降低缺陷率，能較大程度地減少泥漿下澆筑而使混凝土強(qiáng)度降低。

　?。?）在獲得同等混凝土強(qiáng)度的情況下，使用水下不分散混凝土所要求的配制強(qiáng)度大幅度降低，從而可以節(jié)省水泥、降低混凝土彈模。

　　（4）使用水下不分散混凝土有助于施工縫新、老混凝土之間的接觸性能保持良好。

　?。?）水下不分散混凝土的發(fā)展已有二十余年的歷史，近十余年來，在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的推廣使用，其技術(shù)成熟、可靠，可操作性強(qiáng)，使用常規(guī)的施工設(shè)備即可完成混凝土澆筑。

　?。?）在獲得同樣的混凝土強(qiáng)度的情況下，混凝土的生產(chǎn)成本約增加27元/m³，與防滲墻造價(jià)相比，費(fèi)用增加比例約2%，所以其性價(jià)比指標(biāo)較好。

　　綜上所述，在防滲墻工程中引進(jìn)水下不分散混凝土技術(shù)將有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義，有必要在該技術(shù)基礎(chǔ)上開展相關(guān)的試驗(yàn)研究，以在防滲墻墻體材料技術(shù)上取得進(jìn)步，并促進(jìn)高壩深厚覆蓋層基礎(chǔ)防滲墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)水平的提高。