C40D150自密實混凝土在某滑冰場地面層的應用

王慶法

（北京盛和誠信混凝土有限公司，北京 100103）

C40D150自密實混凝土在某滑冰場地面層的應用

王慶法

（北京盛和誠信混凝土有限公司，北京 100103）

自密實混凝土具有的高流動性、均勻性和穩定性，在澆筑時無需外力振搗，即可自行流動充滿模板空間，因此在密布鋼筋和金屬管件的滑冰場鋼筋混凝土地面層施工中得到了越來越多的應用。本文總結了某室外滑冰場混凝土面層工程中應用的 C40D150 自密實混凝土的原材料、配合比設計、混凝土性能試驗、生產和澆筑施工等各方面的試驗結果和質量控制措施。

自密實混凝土；滑冰場鋼筋混凝土地面層；抗壓強度；抗凍融；施工

0　引言

隨著我國經濟和社會的發展以及全民健身運動的興起，國內建設了大量的室內或室外的人工滑冰場。為了滿足節能、節電和頻繁使用的要求，降低綜合成本，人工滑冰場的設計和建造越來越注重其多功能性。

當前，建造人工滑冰場的地面層主要有兩種做法：一是鋼筋混凝土面層，這種做法使滑冰場地面與一般體育館地面相同，除供滑冰使用外，容易轉作其它功能使用，而且制冰量少，初凍冰負荷小，面層平整，便于清掃劃線。同時，由于冷卻排管及支架均設在鋼筋混凝土層內，可避免這些金屬管件的碰撞和腐蝕，而且可以通過對水泥或水磨石表面做些圖案或色彩處理，使冰面更加美觀。二是砂質面層，這種做法就是在冷卻排管的周圍采用優質河砂填充，具有施工簡便、造價低、冷卻排管便于維護等優點，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。雖然在造價上鋼筋混凝土面層比砂質面層要高，但國內人工滑冰場的地面層大多采用鋼筋混凝土面層。

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

本文總結了 C40D150 自密實混凝土在某室外滑冰場混凝土面層澆筑工程中的應用情況。

1　工程概況

北京某學校改造建設一座露天小型操場，在冬季時作為滑冰場，夏季時作為旱冰場。冰場面積約為 1200 平米，表面設計為鋼筋混凝土面層，內配Φ8＠150mm 鋼筋，雙向雙層編網，內埋 HDPE 制冷排管，冷卻排管及支架均在鋼筋混凝土層內，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是不能振搗，因為振搗容易對制冷排管造成破壞。因此，設計要求使用 C40 細石自密實混凝土澆筑混凝土面層。考慮冰場的多功能使用，混凝土設計抗凍融指數為 D150。

2　原材料和配合比設計

2.1原材料

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

表1　水泥的物理和力學性能

（2）砂：選用河北淶水生產的水洗中砂，砂的技術參數見表 2。

表2　砂的技術指標

（3）粗骨料：選用河北淶水生產的 5～25mm 石灰石碎石，碎石的技術參數見表 3。

表3　粗骨料的技術指標

（4）粉煤灰：選用張家口生產 F 類Ⅰ級粉煤灰，技術參數見表 4。

表4　粉煤灰技術參數

（5）礦粉：選用唐山產 S95 級高爐礦渣粉，技術參數見表 5。

表5　高爐礦渣粉技術參數

（6）高性能減水劑：選用經專門復配的聚羧酸高性能減水劑。考慮到混凝土抗凍等級為 D150，需要摻加引氣劑，因此選用復配引氣劑的聚羧酸減水劑，使混凝土的含氣量達到4%～5% 之間。減水劑的技術參數見表 6。

表6　聚羧酸高性能減水劑技術參數

2.2砂石料體積分數和減水劑用量

經與施工單位進行澆筑方面的溝通，考慮到小型操場混凝土為露天澆筑，而且可以人工簡單修平，不需要極佳的自密實混凝土的填充性，因此依據 JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應用技術規程》，選用自密實混凝土的填充性指標為SF2 級（CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規程》中為二級），確定粗骨料的體積為 0.30m3、0.32m3、0.34m3進行對比試驗。

所用的砂為天然水洗中砂，顆粒狀態較好，為保障混凝土順利澆筑，保證混凝土強度和降低成本，選定砂漿中砂的體積分數為 0.43。

因引氣劑復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計抗凍融指標 D150，經試驗最終確定聚羧酸高效減水劑的摻量為 2%。

2.3C40D150 自密實混凝土配合比設計

依據 JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應用技術規程》標準，采用絕對體積法進行配合比設計計算。其中，針對引氣型的自密實混凝土，選定每立方米混凝土中引入空氣的體積為 35L。表 7 給出了計算的三個理論配合比。

表7　自密實混凝土計算配合比 kg/m3

3　自密實混凝土的性能試驗

3.1混凝土拌合物性能

依據 CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規程》規定對上述三個配合比的自密實混凝土的拌合物進行了試驗。試驗中采用 A 型 U 型箱和 2 型隔柵型障礙。拌合物性能試驗結果見表 8。

表8　自密實混凝土拌合物性能試驗結果

拌合物試驗結果表明，依照三個配合比配制的自密實混凝土的拌合物均具有較好的流動性和填充性以及工作性經時保持能力。三個配合比的拌合物的坍落擴展度指標達到了SF2級要求，可以滿足一般鋼筋混凝土工程的自密實澆筑要求，但是 3 號配合比的拌合物的 V 型漏斗試驗和 U 型箱填充高度試驗指標不能滿足自密實性能二級的要求。三個配合比的拌合物的含氣量穩定在 4.3%～4.7% 范圍內，有利于滿足混凝土抗凍融性能要求。

3.2混凝土抗壓強度

依據標準規定，取上述三個配合比的自密實混凝土的拌合物成型了抗壓強度立方試件，經標準養護至規定齡期，測試了各齡期的抗壓強度，試驗結果見表 9。

表9　自密實混凝土抗壓強度試驗結果

從表 9 得知，在砂漿中砂體積分數一定的情況下，雖然膠凝材料用量在減少，但隨著粗骨料體積的增加，28 天強度并沒有明顯降低。從強度性能上看，三個配合比均能滿足本工程混凝土設計強度等級的要求。

3.3混凝土抗凍融性能

依據標準規定，取上述三個配合比的自密實混凝土的拌合物成型了抗凍融棱柱體試件，經標準養護至 28 天齡期，使用快速凍融儀進行 150 次凍融循環試驗，測試了混凝土的抗凍融性能。試驗結果見表 10。

表10　自密實混凝土 150 次凍融循環試驗結果

從表 10 得知，三個配合比的混凝土的抗凍融性能結果為：在經歷 150 次快速凍融循環后，混凝土試件的質量損失率為 1.67%～1.96%，抗壓強度損失率為 14.1%～18.2%，均能滿足混凝土設計凍融 D150 的技術指標要求。

4　混凝土生產

4.1混凝土生產配合比和拌合物性能

由于該項工程對自密實混凝土的要求并不是很高，因此從經濟實用角度優選 2 號配合比（即粗骨料體積為 0.32，砂漿中砂的體積分數為 0.43）作為生產配合比，進行自密實混凝土的生產。

試驗室對實際生產的混凝土拌合物進行了出機性能的檢驗，檢驗結果見表 11。

表11　自密實混凝土出機檢驗結果

試驗結果與試配時基本吻合，可以滿足本工程自密實混凝土的施工技術要求。

4.2混凝土生產控制要點

（1）為保證原材料的計量允許偏差滿足規范中的要求，在生產自密實混凝土前，對設備進行了計量偏差確認，滿足要求后進行混凝土的生產。

（2）為保證自密實混凝土的勻質性，混凝土攪拌時間適當延長，取常規攪拌時間的 1.5 倍，攪拌站嚴格按照試配選定的配合比進行生產。

（3）質檢員嚴格監控粗細骨料含水率的變化，及時進行檢測，依據含水率的變化及時調整施工配合比。

5　工程澆筑

（1）混凝土澆筑采用汽車泵泵送方式，在施工場地內從北向南依次推進，連續澆筑約 7 小時，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，確保自密實混凝土不離散。

（3）施工現場與生產站之間的運輸距離較近，路程時間約計 30 分鐘。澆筑前，進行了自密實混凝土出罐檢測，坍落擴展度為 690mm、含氣量 4.5%，均能滿足施工和設計要求。

（4）自密實混凝土澆筑相當順利，流動性良好，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行找平，自密實混凝土達到了設計的澆筑效果。

（5）施工完成后在規定養護齡期對自密實混凝土取樣，進行了強度和凍融的第三方檢測試驗，混凝土 28 天抗壓強度平均為 47.3MPa，150 次凍融循環后的強度和質量損失率分別為 1.95% 和 16.2%。測試結果表明，實際生產和施工的混凝土滿足了抗壓強度和抗凍融設計的要求。

6　結論

本項滑冰場地面改造工程中，成功進行了 C40D150 自密實混凝土的施工和應用：

（1）實際生產的混凝土拌合物出機坍落度為 260mm，坍落擴展度為 700mm，T50 試驗結果為 5.1s，V 漏斗試驗結果為 17.4s，達到了 SF2 級自密實混凝土的拌合物性能設計要求。

（2）澆筑后的混凝土 28 天抗壓強度達到 47.3MPa，150次凍融循環后的強度和質量損失率分別為 1.95% 和 16.2%，滿足了抗壓強度和抗凍融設計的要求。

（3）混凝土地面自密實澆筑施工順利，施工狀況良好，完全達到了設計要求和效果。施工效果圖見圖1和圖2。

圖1　滑冰場面層鋼筋布置情況

圖2　自密實混凝土澆筑完成后情況

[1] CECS 203:2006．自密實混凝土應用技術規程[S]．

[2] JGJT/T283—2012．自密實混凝土應用技術規程[S]．

[3] 朱衛中．負溫高強混凝土技術研究進展[J]低溫建筑技術．

[4] CCES 02—2004．自密實混凝土設計與施工指南[S]．

[5] 施惠生，孫振平，鄧凱．混凝土外加劑實用技術大全[M].北京：中國建材工業出版社，2008．

[6] GB/T50082—2009．普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準[S]．

［通訊地址］北京朝陽區孫河鄉上辛堡村南（北京朝陽區孫河鄉上辛堡村南）（1001403）

王慶法，工程師。