利用水下不分散混凝土技術開發防滲墻新型墻體材料初探（下）
4、水下不分散混凝土與普通混凝土的技術經濟比較
在水下不分散混凝土特性介紹的基礎上，從混凝土的技術指標和經濟性兩方面對水下不分散混凝土和普通混凝土進行比較。需要說明的是，在比較分析中使用了一些尚需進行針對性試驗驗證的數據。
4.1防滲墻混凝土配制強度估算
在凈水中澆筑混凝土時，普通混凝土強度只能保證50%左右，水下不分散混凝土的強度一般不低于陸地上澆筑混凝土強度的80%；在泥漿槽中澆筑混凝土時，普通混凝土強度可達陸地上澆筑混凝土強度的70%左右，水下不分散混凝土的強度能保證達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度，使用普通混凝土的配制強度需要提高約30%，而使用水下不分散混凝土的配制強度需要提高約10%.
根據《水工混凝土結構設計規范》（SL/T191-96），混凝土強度保證率為95%，基于施工現場的試驗條件，取試件的抗壓強度變異系數δfcu=15%.由于水下不分散混凝土具有優良的抗分散性、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，施工質量波動小。所以，在相同的試驗條件下，水下不分散混凝土試件的抗壓強度變異系數可取為δfcu=12%.
現以配制C30墻體混凝土為例，使用規范推薦的計算公式，計算兩種混凝土的配制強度：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度，使用水下不分散混凝土的混凝土實際配制強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度的增加而加大。由于混凝土生產配制強度的降低，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混凝土強度情況下，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12%.
4.3水泥用量估算
采用P.O42.5級（28d強度52.5MPa），根據水灰比定則，取A=0.52，B=0.57進行計算。根據工程經驗，擬定單位用水量為160kg，進行比較計算。
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）+057=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省水泥約65kg/m3.
4.4外加劑用量估算
根據工程經驗配制高強度的混凝土，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）。而對于水下不分散混凝土由于摻入了絮凝劑，混凝土配制時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技術經濟比較
在同樣的條件下，若要得到相同的混凝土強度，使用水下不分散混凝土與普通混凝土的技術經濟比較。
5、水下不分散混凝土的工程應用
水下不分散混凝土技術自1983年傳入我國以來，在油田建設、水利水電、抗洪搶險、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的水下面板防滲墻工程、四川鹽邊縣水電站地下水庫防滲堵漏工程、錢塘江大堤加固工程等。這些工程都因此達到了質量好、進度快、造價低。現對其中的三個工程作一介紹。
5.1在豐滿擋水大壩面板防滲墻施工中的應用
為了解決豐滿擋水大壩壩體和壩基的質量問題，豐滿電廠會同有關部門自1954年以來，采用了十多種修補措施進行處理，但始終未能達到要求。
豐滿電廠會同設計、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，并對基底進行強夯處理和水下不分散混凝土保護的施工方案。工程于1995年8月開始進行施工，1996年1月施工完畢。面板及護底面積共約20000m2，現澆水下不分散混凝土量約30000m3，混凝土澆筑共歷時4個月。經強度試驗，孔樣平均抗壓強度為22MPa，最低強度達19MPa，達到了設計要求（C20）；經抗滲試驗，其抗滲標號滿足了不低于S12的設計要求；經孔內攝像和超聲波檢測顯示，施工縫、空洞、蜂窩麻面等缺陷率僅占2%.
業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方案節省。
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用
鹽邊縣水電站是從地下水庫取水至4km外的狼頭山利用落差發電的電站。地質勘測顯示：該地下水庫流水孔洞大小及分布不均勻，需從地面鉆孔和開縫對地下流水孔進行水下堵漏和抗滲處理。處理方案為：在空洞集中的部位，從地面鉆孔開槽進行整體澆筑防滲墻，防滲墻厚度為1.0m，連續長度為300m，深度達24m，利用吊斗探底開蓋倒灌澆筑水下不分散混凝土；對大空洞進行地面鉆孔水下封堵的措施，根據水下孔洞的大小由地面開洞，首先拋石塊做護基，再用導管連續現澆水下不分散混凝土，封堵分散水流，使水流集中從三個大溶洞流入引水干管中。
水下混凝土澆筑共用二個多月，完工后鉆孔取樣顯示：對小溶洞進行的地下連續墻處理部分，縫隙、蜂窩麻點、空洞等缺陷較少；對大溶洞進行的拋石封堵水下澆筑混凝土部分，缺陷相對多一些，但能滿足地下封堵水流的要求。
5.3在大港油田先導性勘探人工島施工中的應用
大港油田多目標先導性勘探人工島號稱中華灘海第一島，經過全國專家論證，認為這是我國首例大型海上連續澆灌水下混凝土工程，難度高，風險大，是代表國家水平的技術項目。大港油田淺海公司和鐵十八局在施工后認為：用水下不分散混凝土進行人工島島壁水下壓艙水下澆筑具有質量好、進度快的特點，對縮短海上工期和預防海上風暴潮災害十分重要。
6、結論
（1）水下不分散混凝土富有黏稠性、流動性保持能力強、塑性好、很少秘水或冒漿，具有優良的抗分散性、自流平性、填充性和保水性。
（2）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，施工質量波動小，能較好地避免成墻目標混凝土材料的離析和強度分散，降低缺陷率，能較大程度地減少泥漿下澆筑而使混凝土強度降低。
（3）在獲得同等混凝土強度的情況下，使用水下不分散混凝土所要求的配制強度大幅度降低，從而可以節省水泥、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。
（5）水下不分散混凝土的發展已有二十余年的歷史，近十余年來，在我國已經得到了廣泛的推廣使用，其技術成熟、可靠，可操作性強，使用常規的施工設備即可完成混凝土澆筑。
（6）在獲得同樣的混凝土強度的情況下，混凝土的生產成本約增加27元/m3，與防滲墻造價相比，費用增加比例約2%，所以其性價比指標較好。
綜上所述，在防滲墻工程中引進水下不分散混凝土技術將有顯著的技術、經濟效益和現實意義，有必要在該技術基礎上開展相關的試驗研究，以在防滲墻墻體材料技術上取得進步，并促進高壩深厚覆蓋層基礎防滲墻設計與施工技術水平的提高。
