為解決普通混凝土無法水中(zhōng)澆築的問(wèn)題，德國(guó)于1974年研制(zhì)出水下(xià)不(bù)分散混凝土，1978年日本引進這項技術且有學者耗時三年出版《水中(zhōng)不(bù)分散混凝土設計(jì)施工(gōng)指南》。1984年，我國(guó)研制(zhì)出UWB型抗分散劑，之後又研制(zhì)出SCR型抗分散劑。目前我國(guó)使用較多的是UWB-Ⅱ型絮凝劑。為了解決水下(xià)無法振搗密實的要求，絮凝劑一(yī)般要搭配一(yī)些(xiē)其他(tā)(tā)的輔助劑使用。Feng等混合有機和無機成分制(zhì)備新的絮凝劑，并通過試驗得(de)出最佳配比：聚丙烯酰胺0.9%，膨潤土8.0%，保水劑0.4%，減水劑0.25%。張鳴等試驗表明(míng)摻入UWB絮凝劑、粉煤灰和礦渣複摻且比例為1∶1時，有利于混凝土的強度提升。楊逍通過摻入鋼纖維-聚乙烯醇纖維來改善水下(xià)不(bù)分散混凝土的性能，發現不(bù)僅能夠改善水下(xià)不(bù)分散混凝土的抗分散性能且對抗壓強度也(yě)有所提升。綜上可以看(kàn)出現有的研究多聚焦于水下(xià)不(bù)分散混凝土硬化(huà)(huà)後的力學性能，對新拌水下(xià)不(bù)分散混凝土的性能研究較少(shǎo)，因此借鑒普通混凝土流變學和一(yī)些(xiē)有關泥沙沖刷領域的研究成果以及現有的一(yī)些(xiē)對水下(xià)不(bù)分散漿體(tǐ)流變性能研究，期望能探究流變性能與抗分散性能的內(nèi)在聯系。
1抗分散劑
抗分散劑包括絮凝劑和輔助劑。絮凝劑：增加混凝土的粘聚性，但加入絮凝劑會(huì)引起緩凝、需水量增大等問(wèn)題；輔助劑：為了解決加入絮凝劑帶來的不(bù)利影響。常用的輔助劑有減水劑、早強劑、速凝劑、消泡劑等，通過輔助劑降低(dī)混凝土用水量、改善工(gōng)作性能和力學性能等。
1.1絮凝劑的作用機理 目前較為普遍的認為絮凝機理為以下(xià)三點： 1)橋架作用：絮凝劑擁有高分子長(cháng)鍊結構，因此可以起到吸附作用。溶于水後長(cháng)鍊因為同種電荷相(xiàng)互排斥呈線性分布，因此可以吸附更多細顆粒，多個(gè)鍊條相(xiàng)互交錯又形成橋架，形成穩定的網狀結構。 2)表面活性作用：絮凝劑含有親水、憎水基團，降低(dī)拌合物顆粒表面電位，粒子間斥力減小，使分散顆粒凝聚在一(yī)起，形成穩定的絮凝體(tǐ)。 3)橋鍵作用：絮凝劑中(zhōng)的長(cháng)鍊分子有許多取代基，取代基與一(yī)些(xiē)拌合水、離(lí)子相(xiàng)結合形成穩定的橋鍵，提高拌合物粘度同時減少(shǎo)析出物，使得(de)混凝土拌合物中(zhōng)的凝膠體(tǐ)顯著增多。
1.2主劑與輔劑的相(xiàng)容性問(wèn)題 同濟大學教授蔣正武試驗表明(míng)，絮凝劑(纖維素類)、木(mù)鈣系減水劑可以有效提高水下(xià)不(bù)分散混凝土的強度，但該絮凝劑(纖維素類)同其他(tā)(tā)類型的減水劑如三聚氰胺系、萘系減水劑無法很(hěn)好地(dì)(dì)協同工(gōng)作。Kawiai等認為pH=13時纖維素類抗分散劑同萘系減水劑發生(shēng)反應，影響各自(zì)發揮作用。在絮凝劑與減水劑有較好的相(xiàng)容性的前提下(xià)，還可針對具體(tǐ)工(gōng)程要求摻入一(yī)些(xiē)其他(tā)(tā)的輔助劑。例如對早期強度有更高要求的水下(xià)不(bù)分散混凝土可以摻入一(yī)些(xiē)早強劑，趙同峰在水下(xià)不(bù)分散混凝土中(zhōng)引入早強組分，大大降低(dī)了初終凝時間，減少(shǎo)了初終凝時間差，并且早強組分與減水劑和絮凝劑相(xiàng)容性良好。
2水下(xià)不(bù)分散混凝土關鍵性能
2.1新拌水下(xià)不(bù)分散混凝土基本性能 水下(xià)不(bù)分散混凝土其實最重要的是工(gōng)作性能和抗分散性能的動态平衡，對未硬化(huà)(huà)的水下(xià)不(bù)分散混凝土的性能的研究十分重要。因此借鑒普通混凝土流變學和一(yī)些(xiē)有關泥沙沖刷領域的研究成果，以及現有的一(yī)些(xiē)對水下(xià)不(bù)分散漿體(tǐ)流變性能研究，來探究屈服剪切應力和剪切粘度與新拌水下(xià)不(bù)分散混凝土性能之間的聯系。
2.1.1流動性 針對水下(xià)不(bù)分散混凝土的工(gōng)作性能的評價指标同普通混凝土一(yī)樣都(dōu)是坍落度和擴展度，并且試驗也(yě)是在陸地(dì)(dì)上進行。但是實際工(gōng)程一(yī)般是在水下(xià)，需考慮水對流動性的影響。日本學者采用的水下(xià)流動度性能測試裝置可以更加貼近實際工(gōng)程應用。但在水下(xià)進行流動度測試，流動性和抗水分散性存在一(yī)定的矛盾。測定漿體(tǐ)的流變參數，發現漿體(tǐ)的流動度随漿體(tǐ)粘度變化(huà)(huà)而變化(huà)(huà)，随著(zhe)粘度的增加擴展度不(bù)斷降低(dī)。因此可以通過研究漿體(tǐ)的內(nèi)部粘度變化(huà)(huà)來解釋水下(xià)不(bù)分散混凝土的流動性。
2.1.2抗分散性 中(zhōng)國(guó)标準主要是通過懸浮固體(tǐ)量、pH、水泥流失量指标來衡量抗分散效果。這些(xiē)指标都(dōu)是在靜水作用下(xià)測定，但是實際施工(gōng)環境的水流一(yī)般都(dōu)是動态的，國(guó)內(nèi)沒有動水下(xià)的測定方法，國(guó)外的動水測試主要是根據美(měi)國(guó)工(gōng)程兵采用的CRD-C61-89A(1989)标準試驗方法(用特制(zhì)籃筐在特定的水流中(zhōng)測定籃筐前後重量差)進行改進。例如針對水下(xià)不(bù)分散砂漿将測試裝置中(zhōng)的标注籃筐孔徑縮小；針對大體(tǐ)積的水下(xià)不(bù)分散混凝土澆築的抗分散性測定，Sonebi、Cui等分别建造了較長(cháng)的液壓通道(dào)，通過水泵及內(nèi)外通道(dào)差實現水流循環，并用CRD-C61測定不(bù)同水流速度下(xià)的抗沖刷性能。不(bù)論是哪種評判方式都(dōu)是通過現象來判斷抗分散性能，絮凝的作用機理是抽象的解釋說(shuō)明(míng)抗分散作用并沒有确切的數值來支撐。期望通過借鑒普通混凝土流變學研究內(nèi)容，探究流變性能與抗分散性能的內(nèi)在聯系。
2.1.3流變性能 通常判斷混凝土的流變性能是通過擴展度來判斷的，但是擴展度的變化(huà)(huà)是現象，通過流變儀對屈服剪切應力、粘度等參數的研究再結合有關模型能夠解釋說(shuō)明(míng)流動度變化(huà)(huà)、抗分散能力提升的具體(tǐ)原因。例如溫永向等通過混凝土流變儀研究流變參數與水下(xià)不(bù)分散混凝土抗分散性能之間的聯系。通過試驗研究表明(míng)随著(zhe)抗分散劑摻量的提升水下(xià)不(bù)分散混凝土的剪切應力、粘度不(bù)斷提升抗分散效果不(bù)斷提升。通過懸浮物含量判斷水下(xià)不(bù)分散混凝土抗分散性能，是通過現象來進行解釋，但是結合流變參數能夠從漿體(tǐ)內(nèi)部和漿體(tǐ)表面解釋水下(xià)不(bù)分散混凝土抗分散性能變化(huà)(huà)的原因。 除此之外，通過流變性能的研究來判斷水下(xià)不(bù)分散混凝土的觸變性以及假塑性。例如設置剪切速率升序和降序變化(huà)(huà)，發現抗分散漿體(tǐ)在升序下(xià)的屈服剪切應力、粘度數據均大于降序下(xià)的數據，說(shuō)明(míng)漿體(tǐ)具備觸變性能。試驗中(zhōng)随著(zhe)剪切速率的升高粘度随之降低(dī)說(shuō)明(míng)漿體(tǐ)具備假塑性。從流變學角度分析觸變性和假塑性，觸變性對水下(xià)不(bù)分散混凝土的澆築與泵送起到有利作用，假塑性對混凝土的抗分散性能起到有利作用。由此可見(jiàn)漿體(tǐ)流變參數的研究是必不(bù)可少(shǎo)的，但是先前的相(xiàng)關研究較少(shǎo)，未來的研究應加強對漿體(tǐ)流變性能的研究。
2.2水下(xià)不(bù)分散混凝土的力學性能 抗壓強度、劈裂抗拉強度、彈性模量等都(dōu)是評判水下(xià)不(bù)分散混凝土的重要力學指标。此外水下(xià)不(bù)分散混凝土的水陸強度比也(yě)是十分重要的衡量指标。由于水下(xià)澆築會(huì)降低(dī)混凝土強度，因此标準限制(zhì)水陸強度比不(bù)得(de)低(dī)于70%。除去标準要求的7d、28d水下(xià)澆築成型最低(dī)強度和最小水陸強度比外還有一(yī)個(gè)比值被忽視，即水下(xià)澆築成型強度與陸上成型未加抗分散劑的空白組的比值，該比值是水下(xià)不(bù)分散混凝土強度損失的最直觀表達。水陸強度比表示的是澆築方式對水下(xià)不(bù)分散混凝土強度的影響，水空強度比不(bù)僅反映澆築方式還能顯示抗分散劑摻入後的複合影響。 針對硬化(huà)(huà)後的水下(xià)不(bù)分散混凝土的力學研究較多，與普通混凝土相(xiàng)比水下(xià)不(bù)分散混凝土對工(gōng)作性能和抗分散性能存在動态平衡問(wèn)題。因此多數研究通過搭配降低(dī)粘度和增加粘度的礦物摻合料來平衡兩者之間的問(wèn)題。例如粉煤灰在低(dī)摻量(20%左右)和摻量為4%礦粉混合後，新拌混凝土不(bù)僅擁有很(hěn)好的抗分散性還有較好的流動性，并且抗壓強度也(yě)符合規範要求。還可以加入一(yī)些(xiē)納米顆粒進一(yī)步提高水下(xià)不(bù)分散混凝土的各項性能。Grzeszczyk等研究表明(míng)納米SiO2顆粒使結構更加緻密、增大混凝土粘度。
2.3水下(xià)不(bù)分散混凝土的耐久性能 目前對于耐久性的研究較常規，主要研究抗滲透、抗氯離(lí)子侵蝕、耐海水侵蝕等因素對水下(xià)不(bù)分散混凝土影響。因為很(hěn)多使用水下(xià)不(bù)分散混凝土的環境都(dōu)是海洋環境，海水中(zhōng)豐富的鹽離(lí)子有些(xiē)會(huì)加速水泥水化(huà)(huà)，水下(xià)不(bù)分散混凝土的早期強度略高于陸上成型的混凝土，但是對于長(cháng)期強度還是起到不(bù)利影響。礦物摻合料的摻入可以改善水下(xià)不(bù)分散混凝土的耐久性，不(bù)同類型的絮凝劑對水下(xià)不(bù)分散混凝土抗壓強度和耐久性能的影響也(yě)不(bù)同。
3水下(xià)不(bù)分散混凝土施工(gōng)技術與應用
通過實際的工(gōng)程調研發現，我國(guó)的水下(xià)澆築工(gōng)程大多數仍采用導管法(澆築普通混凝土)，水下(xià)不(bù)分散混凝土大多在非承重構件(jiàn)中(zhōng)少(shǎo)量嘗試使用，例如常在抗洪搶險、水下(xià)工(gōng)程修補、無法圍堰等環境使用水下(xià)不(bù)分散混凝土。例如桐子林水電站明(míng)渠導牆基礎及牆身修複、新開(kāi)河河口應急防護工(gōng)程、三峽重件(jiàn)碼頭工(gōng)程、澱東水利樞紐泵閘改擴建工(gōng)程等，都(dōu)會(huì)采用導管法、泵送法配合水下(xià)不(bù)分散混凝土的澆築。但是由于水下(xià)不(bù)分散混凝土摻入絮凝劑後粘度大幅度提升會(huì)給導管法或者泵送法澆築造成較大困難，所以期待水下(xià)不(bù)分散混凝土能進一(yī)步研究，能夠不(bù)采用特殊的機具就(jiù)可以直接水中(zhōng)澆築。
4尚待解決的問(wèn)題
1)針對高水流、高水壓情況下(xià)的抗分散劑的研發、抗分散性測試裝置的研發、相(xiàng)關标準的制(zhì)定等需求非常迫切。動水不(bù)僅對水下(xià)不(bù)分散混凝土澆築過程會(huì)産生(shēng)影響，對澆築後未凝結硬化(huà)(huà)的水下(xià)不(bù)分散混凝土表面的影響也(yě)是不(bù)容忽視的。
2)工(gōng)作性和抗分散性動态平衡。水下(xià)不(bù)分散混凝土的主要矛盾點就(jiù)是工(gōng)作性能和抗分散性能的協調問(wèn)題。現階段的減水劑随著(zhe)摻量的增大流動性顯著提升但是抗分散效果下(xià)降，并且多适用的是普通混凝土，針對特種混凝土的特殊減水劑的研制(zhì)或将解決水下(xià)不(bù)分散混凝土的主要矛盾。
3)水下(xià)不(bù)分散混凝土的耐久性系統研究甚少(shǎo)。目前的耐久性研究齡期較短，且多于淡水環境下(xià)進行成型和養護。但是實際工(gōng)程尤其是海洋環境中(zhōng)的工(gōng)程不(bù)僅要面臨高流水、高水壓的問(wèn)題還要面臨離(lí)子侵蝕問(wèn)題。因此特殊環境下(xià)水下(xià)不(bù)分散混凝土的抗滲性能、抗腐蝕性能的研究尤為重要。
4)應用的水下(xià)不(bù)分散混凝土強度較低(dī)。随著(zhe)國(guó)家發展建設需求，針對高強的水下(xià)不(bù)分散混凝土需求增多。但是絮凝劑的摻入會(huì)造成緩凝、降低(dī)水下(xià)不(bù)分散混凝土的強度。并且高強水下(xià)不(bù)分散混凝土難以平衡抗分散性和工(gōng)作性能。如何制(zhì)備工(gōng)作性能優異又有較高強度的水下(xià)不(bù)分散混凝土仍需要進一(yī)步研究。