自密實混凝土在南京青奧公園步行橋工程中的應用

王 成

（江蘇交通規(guī)劃設計院股份有限公司，江蘇 南京210014）

0 引言

隨著各類工程應用的不斷進步，混凝土施工技術也不斷提高。自密實混凝土具有流動性大、填充性強、無需振搗的優(yōu)點，應用在很多澆筑形狀復雜、薄壁和密集配筋結(jié)構中。20 世紀80 年代自密實混凝土在日本得到快速發(fā)展和應用，隨后在我國也開始嘗試使用，并逐漸在很多重大工程項目中得到應用，如：潤揚長江公路大橋、鎮(zhèn)江蘇寧廣場（高度341m）、福建萬松關隧道等工程。

1 工程概況

南京青奧公園步行橋（“南京眼”）在澆筑結(jié)構復雜的塔柱T0 節(jié)段使用了自密實混凝土工藝。塔柱T0 段即下橫梁下方設置鋼混結(jié)合段，鋼塔柱與混凝土塔柱之間通過焊釘、開孔板、承壓板及預應力筋連接，腹板上開有Φ80mm 圓孔，穿過直徑25mm 的鋼筋與進入該孔的混凝土一起形成開孔板連接件。圓孔的水平向間距基本為250mm，豎向間距為200mm。在節(jié)段壁板上設置了焊釘連接件，與開孔板連接件共同承擔鋼塔柱與混凝土塔柱間力的傳遞。為保證塔柱T0 段格柵間混凝土的整體性，特在節(jié)段下半段的腹板上開有寬200mm、高1 100mm 的長方孔以便自密實混凝土流動。塔柱T0 節(jié)段采用如下方式安裝：承壓板下留有2.6～3m 厚混凝土暫不澆筑，待塔柱T0節(jié)段精確定位后，在承壓板澆筑孔中注入自密實無收縮混凝土。

2 原材料、配合比的控制

自密實混凝土首先要保證強度達到設計要求，其次滿足大流動度和均勻性的性能要求。因此需要對各種原材料進行嚴格控制，除滿足相關混凝土規(guī)范的要求外，還應符合《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T 283—2012）的相關要求，對碎石的針片狀顆粒含量應從嚴控制，來保證混凝土的流動性和自密實性。

為確保施工質(zhì)量，通過借鑒學習自密實混凝土在以往工程實體的應用資料，在原材料、配合比、生產(chǎn)澆筑等環(huán)節(jié)做了重點控制。

2.1 原材料的選用

由于自密實混凝土對原材料的要求高，為確保混凝土質(zhì)量，參照《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T 283—2012），自密實混凝土的原材料應符合以下要求。

（1）水泥：采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，并符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）的技術要求。

（2）粉煤灰：選用的粉煤灰應符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2005）的技術要求。

（3）粒化高爐礦渣粉：選用的粒化高爐礦渣粉應符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB/T 18046—2008）的技術要求。

（4）粗骨料：選用的粗骨料，應采用連續(xù)級配或2個以上單粒徑級配搭配使用，最大公稱粒徑不易大于20mm，針片狀顆粒含量≤8%，含泥量≤1.0%，泥塊含量≤0.5%，其他性能應符合《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50—2011） 的相關規(guī)定。

（5）細骨料：選用的細骨料，應采用級配Ⅱ區(qū)的中砂，含泥量≤3.0%，泥塊含量≤1.0%，其他性能應符合《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50—2011）的相關規(guī)定。

（6）外加劑：選用的外加劑應符合國家標準《混凝土外加劑》（GB 8076—2008）和《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》（GB 50119—2003）的有關規(guī)定。減水劑應采用減水率大、坍落度損失小的高性能減水劑，聚羧酸系外加劑為首選，為補償混凝土硬化產(chǎn)生的收縮，宜摻加少量的膨脹劑。

（7）拌和用水：拌和用水和養(yǎng)護用水應符合《混凝土用水標準》（JGJ 63—2006）的有關規(guī)定。

鑒于自密實混凝土對以上各種原材料的質(zhì)量要求，本項目的C50自密實混凝土所用的原材料如表1所示。

表1 C50自密實混凝土用原材料

2.2 配合比的設計要求

《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T—283-2012）要求自密實混凝土的水膠比宜小于0.45，膠凝材料用量宜控制在400～550kg/m3之間，自密實混凝土宜通過增加粉體材料的方法適當增加漿體體積，也可以通過添加外加劑的方法來改善漿體的黏聚性和流動性。

對照設計要求及結(jié)構特點，本項目的自密實混凝土的自密實性能等級為填充性自密實混凝土，坍落度擴展度性能等級為SF2，擴展時間（T500）性能等級為VS1，參照以往實體工程項目的成熟試配數(shù)據(jù)，并結(jié)合本項目的具體特點和原材料的性能指標設計了初步配合比，膠凝材料總量取440 kg/m3，水膠比取0.36，符合《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T 283—2012）規(guī)定的配合比要求。根據(jù)各原材料的性能及要求，計算了初步試配配合比1，如表2所示。

表2 自密實混凝土試配配合比1

采用60L攪拌機進行試拌，并按照《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T283—2012）檢測拌和物的填充性自密實性能必控指標坍落度擴展度和擴展時間（T500）；并參照《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（CECS 203—2006）檢測拌和物的V 形漏斗通過時間指標，來確定拌和物的抗離析流動性。試驗結(jié)果如表3所示。

表3 自密實配合比1性能檢測結(jié)果

拌和物坍落擴展度為610mm，未達到SF2 等級，拓展時間滿足要求，但拓展時間過長，流動性不滿意，不利于混凝土自密實和對內(nèi)部結(jié)構的填充效果，V形漏斗通過時間滿足要求，拌和物無明顯泌水現(xiàn)象，抗離析性能良好，配合比需要調(diào)整。

對配合比1進行改進調(diào)整，通過增大用水量來調(diào)節(jié)拌和物的流動性，試配配合比2，如表4所示。

表4 自密實混凝土試配配合比2

用水量增加5kg 后，采用60L 攪拌機進行試拌，拌和物坍落擴展度為740mm，達到SF2 等級，拓展時間滿足要求，V形漏斗通過時間短，抗離析性能效果不佳，有輕微離析現(xiàn)象，現(xiàn)場澆筑時混凝土結(jié)構表面易產(chǎn)生浮漿，配合比仍需調(diào)整。自密實配合比2性能檢測結(jié)果如表5所示。

表5 自密實配合比2性能檢測結(jié)果

綜合配合比1 和配合比2 的試配經(jīng)驗，用水量仍采用150kg/m3，可以通過減少拌和物的黏稠性來增加流動性，所以調(diào)節(jié)粉煤灰和礦粉的比例可以達到目的。調(diào)整后試配配合比3如表6所示。

表6 自密實混凝土試配配合比3

采用60L攪拌機進行試拌，拌和物坍落擴展度為680mm，達到SF2 等級，拓展時間滿足要求，V形漏斗通過時間滿足要求，抗離析性能效果良好，抗壓強度指標滿足設計要求，做為施工配合比，現(xiàn)場澆筑施工是應加強對原材料質(zhì)量控制，并可根據(jù)拌和物的物落度擴展度等關鍵指標進行調(diào)整。自密實配合比3性能檢測結(jié)果如表7所示。

表7 自密實配合比3性能檢測結(jié)果

3 施工質(zhì)量控制

3.1 生產(chǎn)控制

自密實混凝土生產(chǎn)時應嚴格控制各原材料的質(zhì)量和配合比用量，混凝土拌和時間不應小于60s，生產(chǎn)過程中應測定骨料含水率，并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整材料用量，本項目的四個塔柱自密實混凝土用量約800m3，由南京嘉盛商品混凝土有限公司按照設計的配合比負責生產(chǎn)，現(xiàn)場所有原材料均在儲存罐或室內(nèi)存放，原材料質(zhì)量穩(wěn)定，且溫度能有效控制。

3.2 澆筑控制

自密實混凝土不易在高溫期和低溫期施工，但由于青奧公園會工期節(jié)點要求，該項目的自密實混凝土澆筑時間為7月份，溫度較高，在原材料溫度入機溫度做了控制，運輸?shù)綕仓F(xiàn)場后，對自密實混凝土的坍落度拓展度指標進行復測（見圖1、圖2），確保滿足設計要求后實施澆筑施工，當坍落拓展度不滿足要求時，現(xiàn)場加入適量與原配合比相同成分的外加劑來調(diào)節(jié)。混凝土自拌和廠到施工現(xiàn)場的運輸時間為40min，滿足規(guī)定不大于120min 的要求，現(xiàn)場澆筑采用連續(xù)施工，每個塔柱T0階段連續(xù)澆筑8h。

圖1 現(xiàn)場坍落度拓展度檢測準備

圖2 現(xiàn)場坍落度拓展度檢測

3.3 養(yǎng)護控制

本項目是夏季施工的自密實混凝土結(jié)構，更應注意養(yǎng)護措施。由于塔柱T0 鋼混結(jié)合段結(jié)構的局限性，澆筑完成后采取澆水、覆蓋的養(yǎng)護方式，養(yǎng)護時間為14d。

4 結(jié)語

自密實混凝土的試驗試配是混凝土結(jié)構澆筑施工前最重要的技術準備工作。在參考以往實體工程項目配合比經(jīng)驗的同時，要結(jié)合自身工程項目的特點和原材料的變化，對原材料質(zhì)量進行嚴格控制，并對混凝土配合比進行充分的試配驗證，確保各項指標均能滿足結(jié)構的設計要求后方可進行現(xiàn)場澆筑施工。

[1] JGJ/T 283—2012，自密實混凝土應用技術規(guī)程[S]．

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

[3] CECS 02—2004，自密實混凝土設計與施工指南[S].

[4] 陳春珍.自密實混凝土性能及工程應用研究[D]. 北京：北京工業(yè)大學，2010.

[5] 朱敏濤，張雄.自密實混凝土的優(yōu)化設計[J]. 混凝土.2006（8）：56-60.

[6]] 梅世龍，蔣正武，孫振平.骨料對自密實混凝土性能的影響[J].建筑技術，2007（1）：53-55.