綠色自密實混凝土施工研究與工程應用

章富齊 白 蓉 姚傳勤

(1.安徽理工大學土木建筑學院，安徽淮南 232001;2.中國建筑第四工程局有限公司，廣東廣州 510000)

1 概述

隨著土木工程結構的新穎化和復雜化，結構配筋所帶來的振搗不易插入，難以振動成型以及消防施工噪聲，節(jié)約能源，開發(fā)研制一種具有很高流動性而不離析、不泌水，能經(jīng)振搗或減少振搗而自動流平并充滿到模板和包裹鋼筋的混凝土——綠色自密實混凝土，因此，在建筑工程的實際應用中可以保證工程的質量、減少施工噪聲、加快施工進度、改善施工環(huán)境、降低工程造價，有著廣泛的社會效益、資源效益和技術經(jīng)濟效益。由于自密實混凝土以其優(yōu)異的工作特性、力學性能、耐久性和環(huán)保性能，已成為綠色施工中必須解決的課題。

2 工程概況

六盤水涼都體育中心體育館呈圓形(見圖1)，直徑130.00 m，總建筑面積21 312.6 m2，室內±0.000標高相當于絕對標高1 784.40 m，主體結構為框架結構，屋面為網(wǎng)殼結構。

圖1 涼都體育中心鳥瞰圖

體育場為橢圓形地上四層民用建筑，該工程為乙級體育場，中型規(guī)模，座位數(shù)25 000個，建筑總高度19.2 m，占地面積16 882.6 m2，總建筑面積 25 515.8 m2。

體育場和體育館熱身中心勁性柱由于其內部鋼筋比較密、柱體高、柱內澆搗操作空間小、混凝土澆搗困難、施工質量難以得到保證;看臺板區(qū)域配筋較為密集，無法進行有效的振搗，并且周圍居民較多，振搗澆筑，施工噪聲擾民，采用普通混凝土吊模方式澆筑質量及內實外光難以保證，為此針對本工程的施工特點，將采用綠色自密實混凝土進行施工。

3 關鍵施工技術

3.1 綠色自密實混凝土原材料的選擇和配合比的設計選定

3.1.1 原料的選擇

1)水泥。選用由貴州博宏實業(yè)有限責任公司水泥分公司生產的“水鋼牌”水泥，品種為:普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5 MPa，該水泥質量比較穩(wěn)定，符合國家標準GB 175-2007，經(jīng)驗證和外加劑有良好的相容性。

2)外加劑的選擇。混凝土外加劑的選擇是控制自密實混凝土的關鍵性原料，所選外加劑應需與膠凝材料有著較好的相容性，流化性能良好，并能保持拌合物的流化度。本配合比選用了恒帆牌混凝土外加劑，品名為:緩凝高效減水劑，產品型號為:Point-400S，該外加劑與選用的水泥有良好的相容性，能保持拌合物的高流動性和可泵性。

3)摻合料的選擇。結合六盤水地區(qū)的實際情況，我們選用礦粉和粉煤灰作為摻合料。粉煤灰作為一種目前我國產量很大的工業(yè)廢料之一，資源豐富，價格低廉，摻加粉煤灰不但能替代部分水泥，降低工程造價，而且還能降低初期水化熱，減少干縮，改善混凝土的和易性，提高混凝土的流動性。本工程選用貴州燁煌環(huán)保材料科技有限公司生產的F類Ⅱ級，其各項指標符合國家DL/T 5055-2007標準。礦渣微粉可改善和保持混凝土工作性能，有利于提高混凝土的耐久性。本工程選用了水城縣鑫濤新型建材有限公司生產的粒化高爐礦渣粉，產品等級為:S95級，各項指標符合GB/T 18046-2008標準。

4)集料。骨料的選擇對于綠色自密實混凝土的物理力學性能和耐久性非常重要。粗骨料最大粒徑為20 mm，針片狀的骨料含量不宜大于5%。由于自密實混凝土要求砂率較大，而機制砂顆粒多棱角、表面粗糙、級配合理、空隙率低，有利于與水泥等膠結材料的粘結，有利于混凝土強度的提高，六盤水地處山區(qū)，機制砂來源豐富，因此我們選用了級配良好的機制砂，細度模數(shù)為2.6，且砂和碎石均符合現(xiàn)行的規(guī)范要求。

5)膨脹劑和硅粉選擇。結合六盤水的實際情況和本工程的設計要求，需在部分看臺板自密實混凝土中加膨脹劑和硅粉。膨脹劑的加入可以實現(xiàn)本工程結構自防水，取消外防水措施，節(jié)約經(jīng)濟效益，提高了對大體積混凝土溫差的裂縫控制，節(jié)約施工費用。因此本工程采用由六盤水恒帆建筑材料有限公司生產的AEA膨脹劑，進廠時嚴格檢驗，各項性能指標均符合GB 23439-2009標準。硅粉使用后，能大大降低水化漿體中的孔隙尺寸，改善了孔隙尺寸分布，使混凝土強度大大提高，滲透性降低。

6)纖維的選擇。因本工程設計要求在部分看臺板自密實混凝土中摻加聚丙烯纖維，以改善混凝土的韌性和抗沖擊性，提高其耐久性、抗拉強度以及提高混凝土基體的密實性，防止外界水分侵入。所以我們采用由貴州路瑞達環(huán)保科技有限公司生產的聚丙烯纖維，質量符合JT/T 525-2004標準。

3.1.2 配合比的設計

1)設計要求。綠色自密實混凝土屬高性能混凝土，其配制關鍵是具有良好的流動性。但如何實現(xiàn)混凝土拌合物較好的和易性、流變性、可泵性和內聚性，如何達到高密實性、高充實性，如何達到流動性和抗分離性的統(tǒng)一，用何種試驗手段進行控制，這是實際生產中必須解決的問題。自密實混凝土與一般混凝土有較小的骨料用量，較大的膠凝材料總量;砂率較大，即粗骨料用量較小，砂率可達到45%以上;使用HF聚羧酸高效減水劑，細骨料總量一般大于膠凝材料總量的30%。為保證耐久性，水膠比不宜大于0.4。采用吳中偉教授提出的混凝土配合比設計方法，其基本原則是要求出砂石有最小的混合空隙率，按絕對體積法原理計算。膠凝材料的用量=砂石混合空隙體積+富余量，膠凝材料富余量取決于工作性能要求，外加劑性能及其摻量。2)配合比調整過程。試拌時攪拌機的容量為15 L，攪拌順序為砂+石子+水泥+粉煤灰+礦粉+膨脹劑+(硅粉)干拌15 s→水+外加劑。濕拌180 s后→混凝土放出。

混凝土試驗配合比見表1。

3.1.3 混凝土的試驗項目及測試結果

混凝土試驗及測試結果見表2，自密實混凝土擴展度測試效果圖見圖2。

表1 混凝土試驗配合比

圖2 自密實混凝土擴展度測試效果圖

表2 混凝土試驗及測試結果

經(jīng)過試驗測試六組成型后的7 d抗壓強度、28 d抗壓強度對比，可確定編號6，7配比與設計思想相符，說明該配合比為最優(yōu)配合比，達到設計目標。

3.2 自密實混凝土施工技術

3.2.1 施工措施及注意事項

1)施工前，應將泵管接好，保證氣密性，不容許漏水，然后用砂漿潤滑泵管。

2)看臺板澆筑前，必須對鋼筋設置與模板進行嚴格檢驗，確認符合要求。模板必須狀態(tài)良好，不會滲漏。

3)自密實混凝土的運輸:應保持混凝土拌合物的均勻性，不應產生離析、分層和前后不均勻現(xiàn)象。運輸時間符合規(guī)定要求，在90 min內卸料完畢，當最高氣溫低于25℃時，運送時間可延長30 min，混凝土運輸?shù)浆F(xiàn)場，罐車必須低速運轉不停，出料前，高速運行1 min。

4)現(xiàn)澆自密實混凝土的監(jiān)控，當運抵現(xiàn)場的混凝土坍落度擴展度低于600 mm時或坍落度低于240 mm，現(xiàn)場不得使用。

5)看臺板混凝土澆筑應采用泵管從兩側均勻對稱澆筑，防止高差過大使模板變形、脹、漏造成不必要的損失。有可能的話，從模板底部泵送注入。自密實混凝土在澆筑時應觀察混凝土的澆筑情況，必要時適當?shù)那脫簦疫€有利于排除鋼筋和混凝土接觸間的氣孔，以確保澆筑的混凝土應填充到內壁的各個角落。

6)為防止產生離析、冷接縫，應注意:下料口到看臺板的垂直自由下落高度應在20 cm左右，從下料點水平流動的距離不宜超過10 m。

7)自密實混凝土的泵送和澆筑應保持其連續(xù)性，當因停泵時間過長，混凝土不能達到要求的工作性能時，應及時清除泵和泵管中的混凝土，重新澆筑。當必須間歇時，間歇時間不得超過混凝土的終凝時間。

8)未澆筑混凝土狀態(tài)或澆筑完畢后，做定型蓋板將預留注漿孔封閉，防止水油和異物等落入，有雜物的須在正式施工前清理完畢。

9)混凝土澆筑后，靜停過程中因氣泡逸出導致混凝土沉降，在混凝土初凝前補充澆筑至所規(guī)定的標高。

10)混凝土強度試件制作:將混凝土攪拌均勻后直接倒入試模內，不得使用振動臺和插搗方法成型。

3.2.2 自密實混凝土的養(yǎng)護

1)應制定養(yǎng)護方案，派專人負責養(yǎng)護工作。

2)綠色自密實混凝土水灰比較小，混凝土終凝前的失水極易造成早期收縮裂縫，因此混凝土澆筑完畢，應及時養(yǎng)護，并適當延長預養(yǎng)護時間，養(yǎng)護時間不得少于14 d。

3)澆筑后的綠色自密實混凝土可采用覆蓋、灑水、噴霧或用薄膜保濕、噴養(yǎng)護劑等養(yǎng)護措施。

4)針對本工程看臺板結構，自密實混凝土澆筑收漿和抹壓后，應及時采用塑料薄膜覆蓋。混凝土硬化至可上人時，應揭去塑料薄膜，鋪上麻袋，用水澆透，有條件時盡量蓄水養(yǎng)護。

4 結語

本工程采用綠色自密實混凝土技術取得了以下方面的顯著成效:

1)混凝土澆筑需要的時間大幅度縮短，工人勞動強度大幅度降低，需要工人數(shù)量減少。2)改善混凝土的表面質量。不會出現(xiàn)表面氣泡或蜂窩麻面，不需要進行表面修補;能夠逼真呈現(xiàn)模板表面的紋理或造型。3)增加了結構設計的自由度。可以澆筑成形狀復雜、密集配筋的結構。4)整體效益。取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。

［1］ CECS 203∶2006，自密實混凝土應用技術規(guī)程［S］.

［2］ CECS 38∶2004，纖維混凝土結構技術規(guī)程［S］.

［3］ GB 50119-2003，混凝土外加劑應用技術規(guī)范［S］.

［4］ 張應立.現(xiàn)代混凝土配合比設計手冊［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［5］ 陳 明.高性能自密實飾面混凝土的配制與應用［J］.山西建筑，2011，37(14):98-99.