1前言
一般來說，普通混凝土的初凝時間宜控制在6～8小時，水下灌注樁混凝土宜控制在8～10小時，如遇到溫度陡降有可能會延長3～7小時，所以在正常情況下如沒有特殊要求，混凝土的初凝時間一般控制小於10小時。本次研究的混凝土初凝時間大於72小時，比普通混凝土的初凝時間長6倍多，故稱為超緩凝混凝土。超緩凝混凝土主要用於咬合樁施工。咬合樁的施工要求後施工的樁在成孔時要切割兩側相鄰的先澆築樁的部分樁身混凝土，以達到相鄰樁相互咬合，從而達到止水的目的。該施工工藝的關鍵技術在於先施工的樁的樁身混凝土凝結時間要長，早期強度要低，符合切割要求。因此，被切割樁的混凝土能否滿足設計與施工要求是該工藝能否成功的關鍵。
2工程概況
南山醫院改擴建（二期）基坑支護與土石方工程是用鑽孔咬合樁來做基坑支護的。由於每根超緩凝樁需要進行兩次切割以及該工程夜間不能施工，再考慮一些如成孔、機械等不確定因素，故需再延長初凝時間（一般咬合樁要求超緩凝混凝土的初凝時間是60小時）。施工現場對超緩凝混凝土提出如下技術參數和要求：
⑴達到C20水下灌注混凝土的性能和強度要求；
⑵混凝土初凝時間不小於72小時；
⑶混凝土84小時抗壓強度不大於3MPa。
3配合比設計思路
先設計C20水下灌注混凝土基準配合比，再在該配合比基礎上通過增加緩凝劑來實現超長的凝結時間。
4試驗用原材料
⑴水泥：封開華潤生產的P.O42.5型普通矽酸鹽水泥，28天抗壓強度48MPa以上。
⑵摻合料：深圳媽灣電廠的Ⅱ級粉煤灰；柳州鋼鐵廠的S95級礦粉。
⑶砂：深圳地區的建築用河砂主要來源為珠江入海口，顆粒級配比較穩定，經水洗後比較潔淨，細度模數2.8，含泥量0.4%，CL-含量0.002%。
⑷石子：選用惠州的5～25mm的碎石，針片狀含量4%，含泥量0.2%，泥塊含量0.1%。
⑸減水劑：選用佛山華軒的高性能聚羧酸減水劑。
5配合比設計試驗
本次要設計的超緩凝C20水下混凝土包含三部分指標：
⑴混凝土要滿足水下樁灌注的要求，即混凝土和易性良好，出機坍落度200～220mm，擴展度大於450mm。
⑵混凝土28天強度以C25評定必須合格（因水下混凝土需提高一個等級）。
⑶混凝土的初凝時間不小於72小時，84小時抗壓強度不大於3MPa。
通常延長混凝土的緩凝時間可通過三種途徑來實現，一是選用初終凝時間相對長的水泥，二是在設計配合比時增加摻合料的用量特別是粉煤灰的用量，三是加大緩凝劑的摻量。前兩種途徑對延緩混凝土凝結時間效果不明顯，第三種措施更加有利於成倍延長混凝土的凝結時間。
根據以往配製C25水下混凝土的經驗，以及初步試驗，確定了普通C20水下混凝土的配合比(見表1)。該配合比的出機混凝土和易性良好，坍落度為210mm，擴展度為510mm。28天抗壓強度為35.6MPa，以上指標均可以滿足C20水下樁混凝土的設計、施工要求。
6超緩凝減水劑中緩凝劑用量的確定
由於本工程的超緩凝混凝土樁在地下1～35米的位置，並且混凝土周圍都是泥土。根據深圳地勘相關資料，超緩凝混凝土樁所處的環境與混凝土標準養護室的環境較為接近。故在試驗過程中我們把剛成型的試件帶模留在標準養護室養護，並觀察試件表面硬化情況。超緩凝混凝土的技術關鍵在於混凝土凝結時間（早期強度）的控制和後期強度的恢復增長。延長混凝土的凝結時間主要是通過增加緩凝劑的摻量來延緩水泥的水化反應，從而延長混凝土的凝結時間。在混凝土生產過程中緩凝劑是包含在減水劑中的，所以在試配超緩凝混凝土時把緩凝劑與減水劑按各自的摻量分開摻入混凝土中。試配成功後在生產超緩凝減水劑時按比例加入緩凝劑。由於緩凝劑主要是可以延緩水泥的水化反應，故在試配及混凝土生產過程中緩凝劑以水泥為基準確定摻量。可以作為緩凝劑的材料很多，我們選用緩凝效果最好的糖類作為緩凝劑。
我們曾配製並於實際工程中成功應用初凝時間不小於60小時，3天強度不大於3MPa的超緩凝C25水下混凝土，對緩凝劑的摻量已積累了一些數據。根據以往數據，初步確定一個範圍比較大的緩凝劑摻量試驗，緩凝劑摻量為0.24%、0.25%、0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、0.30%。混凝土不同緩凝劑摻量的試驗數據見表2。
從表2的試驗結果看試驗編號為A4、A5、A6、A7的緩凝劑摻量的試配結果都能滿足要求，但A6、A7初凝時間過長，我們優選A4、A5進一步試驗。雖然A6、A7的初凝時間很長，但28天抗壓強度並沒有降低，這可以作為在生產過程中控制超緩凝混凝土最長終凝時間（因初凝時間不宜觀察，在生產過程中觀察終凝時間）而不會影響28天強度的依據。從A3可以看出初凝時間達到要求但84小時抗壓強度已大於3MPa，以前的一些工程數據也有類似的情況（初凝時間已大於60小時，但3天抗壓強度確超過了3MPa）。由於在實際的施工過程中，只有混凝土的強度低於3MPa才能對其進行切割，所以對於本工程，經與監理方、施工方溝通確定控制混凝土技術指標為：84小時強度不大於3MPa。在持續二個月的時間裡我們選擇A4、A5每隔5天採用生產線正在使用的不同批次的水泥、粉煤灰、礦渣粉、高效減水劑、砂、石，同一批緩凝劑進行10組試驗，用以檢驗超緩凝混凝土早期強度和28天強度能否達到要求。試驗數據見表3。
從表3可以看出緩凝劑摻量為0.27%時84小時抗壓強度有3組數據大於3MPa，超過設計要求。緩凝劑摻量為0.28%時，有2組試塊84小時還未硬，但7天和28天抗壓強度都與其它另外的8組數據差不多，都能符合設計要求。故我們最終確定超緩凝混凝土配合比的緩凝劑摻量為0.28%。由於確定了混凝土配合比和緩凝劑的摻量，從而可以計算出超緩凝劑中緩凝劑的比例。減水劑廠按超緩凝減水劑的配方生產超緩凝減水劑，並在使用前再進行試拌驗證，只有用現用的各種原材料試拌的混凝土的84小時抗壓強度符合要求了才能投入生產。
7原材料質量控制
由於原材料的變化對超緩凝混凝土的凝結時間影響比較大，所以我們在生產過程中要嚴格控制原材料的質量，特別是水泥和超緩凝減水劑。
7.1水泥
水泥的廠家、品種、規格一經選定後不隨意更換，在進貨過程中要嚴格檢測每一批水泥的初終凝時間。使用不同批次水泥前要進行試拌驗證，混凝土84小時抗壓強度正常方可用於生產，否則需重新調整超緩凝減水劑中緩凝劑的摻量以達到要求。如有條件可用專用水泥罐。
7.2減水劑母液
必須選用試配同一家、同一型號的減水劑母液。
7.3緩凝劑
一定要選用同一廠家、同一型號的緩凝劑，最好是生產超緩凝減水劑所需的緩凝劑一次性採購，可以保證緩凝劑效果的一致，便於生產控制，因為不同批次的緩凝劑緩凝效果差別比較大。緩凝劑進貨後需進行試拌驗證。
8混凝土的質量控制
由於超緩凝混凝土必須使用超緩凝減水劑，所以整個生產過程必須嚴格控制，絕對不能用錯減水劑，也不能把超緩凝減水劑用於其他混凝土。在生產前需有兩個人核准輸入的配合比，並確認使用的是超緩凝減水劑。每根超緩凝混凝土樁都留有三組試件，其中一組用來觀察混凝土終凝時間及試壓84小時抗壓強度，另兩組分別是7天、28天抗壓強度試件。安排專人每隔三小時觀察試件表面硬化情況，如72小時前已硬化或84小時抗壓強度大於3MPa，應及時減少總膠凝材料中水泥的比例（在保證強度的範圍內）和增加超緩凝減水劑的摻量（保證混凝土工作性能情況下）以延長混凝土的初凝時間，如還不夠則需重新加工超緩凝減水劑，在其中增加緩凝劑的用量。如有必要還需通知施工單位積極配合，提早切割，以減少不必要的損失。
在運送和施工過程中嚴格把關，不可以打錯單、送錯工地，每車必須掛對標示牌。在工地卸料前必須確認樁號是否與送貨單一致，因為工地有時會有2～3根樁同時進行澆築，其中既有普通樁也有超緩凝樁。
9工程應用情況
南山醫院改擴建（二期）基坑支護與土石方工程共有270根樁採用超緩凝C20水下混凝土進行灌注，共供應了9000多立方超緩凝混凝土，混凝土各齡期強度均能滿足設計、施工的要求，數據統計見表4。
由於生產、運輸、施工各個環節的嚴格控制，順利完成整個工程施工。
10結束語
超緩凝混凝土的配製的主要關鍵是在試配時確定混凝土中緩凝劑的摻量，在生產過程中嚴格控制，密切跟蹤生產流程，派專人關注混凝土的終凝時間及84小時抗壓強度，如混凝土終凝時間或84小時抗壓強度有異常要及時調整混凝土的配合比或超緩凝減水劑配方，以確保超緩凝混凝土的早期強度和28天強度符合要求。（來源：《廣東建材》2018.10）●