C40D150自密實(shí)混凝土在某滑冰場(chǎng)地面層的應(yīng)用

王慶法

（北京盛和誠(chéng)信混凝土有限公司，北京 100103）

C40D150自密實(shí)混凝土在某滑冰場(chǎng)地面層的應(yīng)用

王慶法

（北京盛和誠(chéng)信混凝土有限公司，北京 100103）

自密實(shí)混凝土具有的高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，在澆筑時(shí)無(wú)需外力振搗，即可自行流動(dòng)充滿模板空間，因此在密布鋼筋和金屬管件的滑冰場(chǎng)鋼筋混凝土地面層施工中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。本文總結(jié)了某室外滑冰場(chǎng)混凝土面層工程中應(yīng)用的 C40D150 自密實(shí)混凝土的原材料、配合比設(shè)計(jì)、混凝土性能試驗(yàn)、生產(chǎn)和澆筑施工等各方面的試驗(yàn)結(jié)果和質(zhì)量控制措施。

自密實(shí)混凝土；滑冰場(chǎng)鋼筋混凝土地面層；抗壓強(qiáng)度；抗凍融；施工

0　引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展以及全民健身運(yùn)動(dòng)的興起，國(guó)內(nèi)建設(shè)了大量的室內(nèi)或室外的人工滑冰場(chǎng)。為了滿足節(jié)能、節(jié)電和頻繁使用的要求，降低綜合成本，人工滑冰場(chǎng)的設(shè)計(jì)和建造越來(lái)越注重其多功能性。

當(dāng)前，建造人工滑冰場(chǎng)的地面層主要有兩種做法：一是鋼筋混凝土面層，這種做法使滑冰場(chǎng)地面與一般體育館地面相同，除供滑冰使用外，容易轉(zhuǎn)作其它功能使用，而且制冰量少，初凍冰負(fù)荷小，面層平整，便于清掃劃線。同時(shí)，由于冷卻排管及支架均設(shè)在鋼筋混凝土層內(nèi)，可避免這些金屬管件的碰撞和腐蝕，而且可以通過(guò)對(duì)水泥或水磨石表面做些圖案或色彩處理，使冰面更加美觀。二是砂質(zhì)面層，這種做法就是在冷卻排管的周圍采用優(yōu)質(zhì)河砂填充，具有施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低、冷卻排管便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但冷卻排管易受損傷和腐蝕，制冰所需冷量比混凝土面層的要大的多。雖然在造價(jià)上鋼筋混凝土面層比砂質(zhì)面層要高，但國(guó)內(nèi)人工滑冰場(chǎng)的地面層大多采用鋼筋混凝土面層。

在澆筑混凝土面層時(shí)，由于冷卻排管及支架均在鋼筋混凝土層內(nèi)，如果對(duì)混凝土振搗成型，就很容易對(duì)冷卻排管造成損壞，從而嚴(yán)重影響制冷系統(tǒng)，因此大多采用自密實(shí)混凝土，依靠自密實(shí)混凝土本身具有的高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，在澆筑時(shí)無(wú)需外力振搗，混凝土在自重作用下流動(dòng)并充滿模板空間。

本文總結(jié)了 C40D150 自密實(shí)混凝土在某室外滑冰場(chǎng)混凝土面層澆筑工程中的應(yīng)用情況。

1　工程概況

北京某學(xué)校改造建設(shè)一座露天小型操場(chǎng)，在冬季時(shí)作為滑冰場(chǎng)，夏季時(shí)作為旱冰場(chǎng)。冰場(chǎng)面積約為 1200 平米，表面設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土面層，內(nèi)配Φ8＠150mm 鋼筋，雙向雙層編網(wǎng)，內(nèi)埋 HDPE 制冷排管，冷卻排管及支架均在鋼筋混凝土層內(nèi)，HDPE 制冷排管中心間距為 9.5cm，凈間距約為6cm。該工程混凝土施工的重點(diǎn)是不能振搗，因?yàn)檎駬v容易對(duì)制冷排管造成破壞。因此，設(shè)計(jì)要求使用 C40 細(xì)石自密實(shí)混凝土澆筑混凝土面層。考慮冰場(chǎng)的多功能使用，混凝土設(shè)計(jì)抗凍融指數(shù)為 D150。

2　原材料和配合比設(shè)計(jì)

2.1原材料

（1）水泥：選用唐山冀東水泥廠 P·O42.5 水泥，其物理性能和力學(xué)性能見(jiàn)表 1。

表1　水泥的物理和力學(xué)性能

（2）砂：選用河北淶水生產(chǎn)的水洗中砂，砂的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 2。

表2　砂的技術(shù)指標(biāo)

（3）粗骨料：選用河北淶水生產(chǎn)的 5～25mm 石灰石碎石，碎石的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3。

表3　粗骨料的技術(shù)指標(biāo)

（4）粉煤灰：選用張家口生產(chǎn) F 類Ⅰ級(jí)粉煤灰，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 4。

表4　粉煤灰技術(shù)參數(shù)

（5）礦粉：選用唐山產(chǎn) S95 級(jí)高爐礦渣粉，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 5。

表5　高爐礦渣粉技術(shù)參數(shù)

（6）高性能減水劑：選用經(jīng)專門復(fù)配的聚羧酸高性能減水劑。考慮到混凝土抗凍等級(jí)為 D150，需要摻加引氣劑，因此選用復(fù)配引氣劑的聚羧酸減水劑，使混凝土的含氣量達(dá)到4%～5% 之間。減水劑的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 6。

表6　聚羧酸高性能減水劑技術(shù)參數(shù)

2.2砂石料體積分?jǐn)?shù)和減水劑用量

經(jīng)與施工單位進(jìn)行澆筑方面的溝通，考慮到小型操場(chǎng)混凝土為露天澆筑，而且可以人工簡(jiǎn)單修平，不需要極佳的自密實(shí)混凝土的填充性，因此依據(jù) JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，選用自密實(shí)混凝土的填充性指標(biāo)為SF2 級(jí)（CECS 203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中為二級(jí)），確定粗骨料的體積為 0.30m3、0.32m3、0.34m3進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

所用的砂為天然水洗中砂，顆粒狀態(tài)較好，為保障混凝土順利澆筑，保證混凝土強(qiáng)度和降低成本，選定砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)為 0.43。

因引氣劑復(fù)合在聚羧酸高效減水劑中，為保證混凝土拌合物有足夠含氣量以滿足設(shè)計(jì)抗凍融指標(biāo) D150，經(jīng)試驗(yàn)最終確定聚羧酸高效減水劑的摻量為 2%。

2.3C40D150 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

依據(jù) JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)，采用絕對(duì)體積法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)計(jì)算。其中，針對(duì)引氣型的自密實(shí)混凝土，選定每立方米混凝土中引入空氣的體積為 35L。表 7 給出了計(jì)算的三個(gè)理論配合比。

表7　自密實(shí)混凝土計(jì)算配合比 kg/m3

3　自密實(shí)混凝土的性能試驗(yàn)

3.1混凝土拌合物性能

依據(jù) CECS 203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》規(guī)定對(duì)上述三個(gè)配合比的自密實(shí)混凝土的拌合物進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)中采用 A 型 U 型箱和 2 型隔柵型障礙。拌合物性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 8。

表8　自密實(shí)混凝土拌合物性能試驗(yàn)結(jié)果

拌合物試驗(yàn)結(jié)果表明，依照三個(gè)配合比配制的自密實(shí)混凝土的拌合物均具有較好的流動(dòng)性和填充性以及工作性經(jīng)時(shí)保持能力。三個(gè)配合比的拌合物的坍落擴(kuò)展度指標(biāo)達(dá)到了SF2級(jí)要求，可以滿足一般鋼筋混凝土工程的自密實(shí)澆筑要求，但是 3 號(hào)配合比的拌合物的 V 型漏斗試驗(yàn)和 U 型箱填充高度試驗(yàn)指標(biāo)不能滿足自密實(shí)性能二級(jí)的要求。三個(gè)配合比的拌合物的含氣量穩(wěn)定在 4.3%～4.7% 范圍內(nèi)，有利于滿足混凝土抗凍融性能要求。

3.2混凝土抗壓強(qiáng)度

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取上述三個(gè)配合比的自密實(shí)混凝土的拌合物成型了抗壓強(qiáng)度立方試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，測(cè)試了各齡期的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 9。

表9　自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表 9 得知，在砂漿中砂體積分?jǐn)?shù)一定的情況下，雖然膠凝材料用量在減少，但隨著粗骨料體積的增加，28 天強(qiáng)度并沒(méi)有明顯降低。從強(qiáng)度性能上看，三個(gè)配合比均能滿足本工程混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的要求。

3.3混凝土抗凍融性能

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取上述三個(gè)配合比的自密實(shí)混凝土的拌合物成型了抗凍融棱柱體試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至 28 天齡期，使用快速凍融儀進(jìn)行 150 次凍融循環(huán)試驗(yàn)，測(cè)試了混凝土的抗凍融性能。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 10。

表10　自密實(shí)混凝土 150 次凍融循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果

從表 10 得知，三個(gè)配合比的混凝土的抗凍融性能結(jié)果為：在經(jīng)歷 150 次快速凍融循環(huán)后，混凝土試件的質(zhì)量損失率為 1.67%～1.96%，抗壓強(qiáng)度損失率為 14.1%～18.2%，均能滿足混凝土設(shè)計(jì)凍融 D150 的技術(shù)指標(biāo)要求。

4　混凝土生產(chǎn)

4.1混凝土生產(chǎn)配合比和拌合物性能

由于該項(xiàng)工程對(duì)自密實(shí)混凝土的要求并不是很高，因此從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度優(yōu)選 2 號(hào)配合比（即粗骨料體積為 0.32，砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)為 0.43）作為生產(chǎn)配合比，進(jìn)行自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)。

試驗(yàn)室對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的混凝土拌合物進(jìn)行了出機(jī)性能的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 11。

表11　自密實(shí)混凝土出機(jī)檢驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果與試配時(shí)基本吻合，可以滿足本工程自密實(shí)混凝土的施工技術(shù)要求。

4.2混凝土生產(chǎn)控制要點(diǎn)

（1）為保證原材料的計(jì)量允許偏差滿足規(guī)范中的要求，在生產(chǎn)自密實(shí)混凝土前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了計(jì)量偏差確認(rèn)，滿足要求后進(jìn)行混凝土的生產(chǎn)。

（2）為保證自密實(shí)混凝土的勻質(zhì)性，混凝土攪拌時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，取常規(guī)攪拌時(shí)間的 1.5 倍，攪拌站嚴(yán)格按照試配選定的配合比進(jìn)行生產(chǎn)。

（3）質(zhì)檢員嚴(yán)格監(jiān)控粗細(xì)骨料含水率的變化，及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)含水率的變化及時(shí)調(diào)整施工配合比。

5　工程澆筑

（1）混凝土澆筑采用汽車泵泵送方式，在施工場(chǎng)地內(nèi)從北向南依次推進(jìn)，連續(xù)澆筑約 7 小時(shí)，一次完工。

（2）泵管軟管出口與鋼筋的垂直高度控制在 1.5m 以內(nèi)，確保自密實(shí)混凝土不離散。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)與生產(chǎn)站之間的運(yùn)輸距離較近，路程時(shí)間約計(jì) 30 分鐘。澆筑前，進(jìn)行了自密實(shí)混凝土出罐檢測(cè)，坍落擴(kuò)展度為 690mm、含氣量 4.5%，均能滿足施工和設(shè)計(jì)要求。

（4）自密實(shí)混凝土澆筑相當(dāng)順利，流動(dòng)性良好，制冷管和鋼筋等間隙填充較為理想，澆筑后采用紅外找平儀進(jìn)行找平，自密實(shí)混凝土達(dá)到了設(shè)計(jì)的澆筑效果。

（5）施工完成后在規(guī)定養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)自密實(shí)混凝土取樣，進(jìn)行了強(qiáng)度和凍融的第三方檢測(cè)試驗(yàn)，混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度平均為 47.3MPa，150 次凍融循環(huán)后的強(qiáng)度和質(zhì)量損失率分別為 1.95% 和 16.2%。測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)際生產(chǎn)和施工的混凝土滿足了抗壓強(qiáng)度和抗凍融設(shè)計(jì)的要求。

6　結(jié)論

本項(xiàng)滑冰場(chǎng)地面改造工程中，成功進(jìn)行了 C40D150 自密實(shí)混凝土的施工和應(yīng)用：

（1）實(shí)際生產(chǎn)的混凝土拌合物出機(jī)坍落度為 260mm，坍落擴(kuò)展度為 700mm，T50 試驗(yàn)結(jié)果為 5.1s，V 漏斗試驗(yàn)結(jié)果為 17.4s，達(dá)到了 SF2 級(jí)自密實(shí)混凝土的拌合物性能設(shè)計(jì)要求。

（2）澆筑后的混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度達(dá)到 47.3MPa，150次凍融循環(huán)后的強(qiáng)度和質(zhì)量損失率分別為 1.95% 和 16.2%，滿足了抗壓強(qiáng)度和抗凍融設(shè)計(jì)的要求。

（3）混凝土地面自密實(shí)澆筑施工順利，施工狀況良好，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和效果。施工效果圖見(jiàn)圖1和圖2。

圖1　滑冰場(chǎng)面層鋼筋布置情況

圖2　自密實(shí)混凝土澆筑完成后情況

[1] CECS 203:2006．自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] JGJT/T283—2012．自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[3] 朱衛(wèi)中．負(fù)溫高強(qiáng)混凝土技術(shù)研究進(jìn)展[J]低溫建筑技術(shù)．

[4] CCES 02—2004．自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南[S]．

[5] 施惠生，孫振平，鄧凱．混凝土外加劑實(shí)用技術(shù)大全[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2008．

[6] GB/T50082—2009．普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

［通訊地址］北京朝陽(yáng)區(qū)孫河鄉(xiāng)上辛堡村南（北京朝陽(yáng)區(qū)孫河鄉(xiāng)上辛堡村南）（1001403）

王慶法，工程師。