水下不分散混凝土技术是借助于混凝土外加剂—絮凝剂的应用，即在普通混凝土中加入絮凝剂后，使混凝土在水中浇筑不离析、不分散，水泥不流失，能自流平、自密实，使浇筑的混凝土优质均匀，凝结硬化后其物理力学性能和耐久性与普通混凝土类同。 1 水下不分散混凝土专用外加剂—絮凝剂
用于配制水下不分散混凝土的絮凝剂主要有以下几种：
1．合成或天然水溶性有机聚合物，如纤维脂、淀粉胶、聚氛乙烯、聚丙烯酰胺、羧乙烯基聚合物、聚乙烯醇等，这些材料可以增加新拌混凝土的粘度。
2．微细无机材料，如硅灰、硅酸铝（海泡石）、膨润土、硅藻土等，这些材料能增加新拌混凝土的保水能力，增加密实性。
3．有机水溶性絮凝剂，如带有轻基的苯乙烯共聚合物、天然胶、水溶性多糖聚合物、威兰树脂（Welan Gum）等，这些材料也能增加新拌混凝土的粘度。
4．有机材料乳液，如丙烯酸乳液、石蜡乳液等，可提高水泥颗粒之间的吸引力。
目前，德国、日本、美国等以纤维素类絮凝剂为主，西欧以水溶性多糖聚合物絮凝剂为主，我国以水溶性有机聚合物为主。市场上供应的主要为UWB絮凝剂。UWB絮凝剂是由水溶性高分子聚合物和表面活性物质所组成，呈固体粉末，一般为浅棕，掺量为水泥重量的2.0％~2.5％。根据UWB型水下不分散混凝土絮凝剂技术条件，掺UWB絮凝剂的混凝土质量必须符合表1的规定，其混凝土配合比为：水泥：砂：石：水＝1：1.45：2.0：0.52，单位水泥用量为450kg/m3，絮凝剂用量为水泥重量的2.5％，中砂、石子最大粒径为20mm。
掺UWB絮凝剂的水下不分散混凝土质量指标 表1
项目 | 指标 |
坍落度（mm） | 200±20 |
坍扩度（mm） 刮刀研磨机 | 壁挂燃气锅炉400~500 |
泌水率（％） | ＜0.1 |
凝结时间（h） | 初凝 | ＞5 |
终凝 | ＜30 |
水下落下实验 | 悬浮物（mg/L） | ＜150 |
pH值 | ＜12 |
混凝土抗压强度 | 水中成型混凝土（MPa） | 期龄7d | 16.0 |
期龄28d | 24.0 |
水中和空气中成型混凝土试件抗压强度比（％） | 期龄7d | ＞60 |
期龄28d | ＞70 |
混凝土抗折强度 | 水中和空气中成型混凝土试件抗折强度比（％） | 期龄7d | 金属抛光轮＞50 |
期龄28d | ＞60 |
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该絮凝剂与其他外加剂相容性好，可根据工程对水下混凝土的要求，复配其他外加剂，如各种减水剂、引气剂、调凝剂、早强剂等，从而配制成系统的水下不分散混凝土絮凝剂。当前主要有五种不同的品种，见表2。
UWB絮凝剂主要品种 表2
品种名称 | 质量指标 | 应用范围 |
杯芳烃UWB普通型 | 同表1 | 适用一般无特殊要求的水下工程 |
UWB早强型 | 初凝＜3h，终凝＜20h，其余同表1 | 适用于潮差地段，水流较大以及抢险等快硬早强的水下工程 |
UWB泵送型 | 坍落度≥24cm，其余同表1 | 适用于较大流动性，流动性损失小，长距离输送及灌注桩、狭壁、狭小异型结构混凝土 |
UWB低发热型 | 初凝＞8h，终凝＞36h，其余同表1 | 适用于大体积水下混凝土浇筑、水下构筑物的连续浇筑 |
UWB高性能型 | 坍落度≥24cm 水中混凝土强度≥40MPa 抗冻融≥250d 抗渗≥P9 其余同表1 | 适用于水下落差大，强度要求高，具有良好的施工性和耐久性的水下混凝土 |
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絮凝剂无毒无害，产品需密封包装，要防止在运输和储存时受潮，以避免引起性能变化，储存期一般为一年，不受潮可继续使用。
2 水下不分散混凝土的性能
1．新拌混凝土的性能
新拌水下不分散混凝土性能与普通混凝土性能相比较具有以下特性：
（1）高抗分散性。可不排水施工，即使受到水的冲刷作用，也能使在水下浇筑的水下不分散混凝土不分散、不离析、水泥不流失。
（2）优良的施工性。水下不分散混凝土虽然粘性大，但富于塑性，有良好的流动性，浇筑到指定位置能自流平、自密实。
（3）适应性强。新拌水下不分散混凝土可用不同的施工方法进行浇筑，并可通过各种外加剂的复配，满足不同施工性能的要求。
（4）不泌水、不产生浮浆，凝结时间略延长。
（5）安全环保性好。掺加的絮凝剂经卫生检疫部门检测，对人体无毒无害，可用于饮用水工程，新拌水下不分散混凝土在浇筑施工时，对施工水域无污染。
2．硬化后混凝土性能
（1）抗压强度。掺絮凝剂的水下不分散混凝土与普通混凝土一样，遵守水灰比定则，强度受水灰比、水泥品种、胶结料用量、絮凝剂掺量、龄期等因素的影响。水下不分散混凝土的水中成型试件的抗压强度与陆上成型试件抗压强度比称为水陆强度比，一般28d水陆强度比为70％以上。
（2）静弹性模量。静弹性模量与普通混凝土静弹性模量相近或略低一些。
（3）干缩。水下不分散混凝土比普通混凝土干缩值略大。
（4）抗冻性。水下不分散混凝土的抗冻性比普通混凝土略差，在抗冻性要求高的水工混凝土要掺适量引气剂。
（5）其他。如耐蚀性、抗渗性等与普通混凝土类同。
3 水下不分散混凝土的配合比设计配制
1．原材料
水下不分散混凝土所采用的原材料除絮凝剂外，一般的施工可以使用与普通混凝土所用的水泥、水、粗骨料、细骨料等相同的原材料。
2．配合比
水下不分散混凝土的配合比设计，一般指决定水泥、水、粗骨料、细骨料、絮凝剂及其他外加剂的组成比例。其配合比除满足设计所提出的强度要求外，由于水下不分散混凝土的施工质量在很大程度上取决于其粘稠性和流动性，所以在配合比设计时更为重要的是满足水下施工的抗分散性和流动性的要求。
（1）施工流动性的确定
手机背光源水下不分散混凝土在水下浇筑施工不可能进行捣固作业，靠其本身良好的流动性达到自流平、自密实。为此，水下不分散混凝土的流动性在很大程度上决定了水下混凝土浇筑质量。
（2）混凝土强度的配制
对水下不分散混凝土的配置强度与陆上混凝土的配置强度的规律相近。一般水下不分散混凝土的强度设计要求为20~40MPa。其强度设计基本上遵循水灰比定则。
（3）水灰比
水灰比主要根据水下不分散混凝土的强度来确定的，同时考虑混凝土耐久性的要求。其水灰比大小应统一综合考虑，并应采用其较小者作为设计水灰比。这与普通混凝土水灰比设计相近。
（4）单位用水量
由于絮凝剂的掺入，水下不分散混凝土粘性大大提高，要使水下不分散混凝土达到自流平、自密实，得到流动性好的水下不分散混凝土，其单位用水量比普通混凝土要大得多。一般坍落扩展度要达到45cm左右，水下不分散混凝土的单位用水量约为230kg/m3。试配时还可加入减水剂、引气剂等并辅以调整砂率、选择粗骨料的最大粒径等方法，尽可能降低单位用水量。
（5）单位水泥用量
单位水泥用量是根据单位用水量和水灰比确定的。水下不分散混凝土单位用水量大，因此单位水泥用量也大。一般水下不分散混凝土强度≥20MPa时，单位水泥用量≥400kg/m3。
（6）砂率
与水下不分散混凝土的流动性有一定关系，其砂率大小应使水下不分散混凝土有适宜的流动性，以单位用水量最小来确定。砂的细度模数越小，其砂率也应减少，一般控制在35％~45％为宜。
（7）粗骨料最大粒径
粗骨料的最大粒径与水下不分散混凝土抗分散有一定关系。粗骨料粒径过大，混凝土在水下浇筑容易分离，且容易使混凝土过渡区产生缺陷，影响水下不分散混凝土的质量。最大粒径的选择一定要和混凝土的质量、混凝土的经济性综合考虑，一般情况下最大粒径在40mm以下。同时要求不得超过构件最小尺寸的1/4及钢筋间距的3/4。
（8）絮凝剂和其他外加剂的掺量
絮凝剂赋予水下不分散混凝土一定的粘稠性，使水下不分散混凝土在水下浇筑时不分散、不离析。一般絮凝剂的掺量与混凝土的粘稠性大小有关，为此，絮凝剂的掺量可根据施工方法、施工条件等通过试验来确定，一般絮凝剂掺量占水泥重量的1％~2.5％。
对于其他外加剂需进行与使用目的相适应的试验，一般絮凝剂与各种减水剂、引气剂等相容性都比较好。
（9）含气量
表贴式永磁同步电机对于水下不分散混凝土含气量与一般混凝土要求相同，但在处于潮差段的水下不分散混凝土要求含气量达到5％。
3．试配和校准
试配是水下不分散混凝土配合比设计中的一个重要阶段，混凝土试配量一般为15~30L，试配时，主要测定水下不分散混凝土的流动性、抗分散性、抗压强度等主要性能。试配与原配合比设计有不符合之处，应通过用水量、水灰比、絮凝剂及外加剂用量、混凝土级配等加以调整。当对施工的混凝土还有其他性能要求时，也要对其他项目进行试验。
水下不分散混凝土的搅拌与普通混凝土大致相同。搅拌时将水泥、骨料与絮凝剂和其他外加剂同时加入进行搅拌约20~30s，然后加水搅拌，根据施工需要，若絮凝剂与流化剂同时使用，可根据运输时间、流化剂的流动性损失和施工条件等，可将流化剂采用后掺法，待运输后在现场附近掺入并进行搅拌30~40s。由于水下不分散混凝土粘性大，要想制备匀质混凝土，最好采用强制式搅拌机，搅拌时间一般是2~3min，并应通过试验加以确定。若施工现场不具备强制搅拌条件，也可采用正反转可倾式搅拌机进行搅拌，但搅拌时间需延长到3~6min。若在搅拌车中加入絮凝剂进行搅拌时，根据搅拌车的搅拌能力，最短需搅拌5min以上。当搅拌机内的水下不分散混凝土未全部排出时，不得投入下批材料进行搅拌，搅拌停止后，必须对搅拌机进行彻底清洗。
