影響自密實混凝土灌注質量因素及缺陷應對

石磊

摘 要：自密實混凝土作為近幾十年來建筑技術領域最具革命性的發展產物，因其優越的工作性能和良好的耐久性被各國建筑學者所看好，它適用于各類混凝土結構和施工條件，一度被認為是混凝土將來的必然發展趨勢之一。然而就其目前的使用情況來看，其應用并不廣泛，究其原因在于難以有效保證自密實混凝土最終的灌注質量和灌注效果。本文以京石客專無砟道岔板灌注實驗為背景，圍繞影響自密實混凝土灌注質量所涉及的因素，從生產、澆筑以及養護等環節挖掘相關因素內容及范圍并對實驗過程中所做的缺陷應對進行歸納和總結，用以指導現場更好地完成自密實混凝土的灌注施工。

關鍵詞：自密實混凝土；灌注質量；影響因素；缺陷應對

中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A

一、自密實混凝土自身特點及發展現狀

自密實混凝土，又名“自流平混凝土”，是指在其自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好的均質性，且不需要附加振動就能夠獲得最終既定壓實強度的混凝土。與普通混凝土相比，除了應具備普通混凝土所應具備的和易性、粘聚性、保水性以及限定時間范圍內初凝和終凝要求之外，還應具備更好的流動性、較高的間隙通過性以及較大的抗離析性。

早在20世紀70年代，西方發達國家就已經開始使用輕微振動的混凝土，但直到90年代中期才首次將自密實混凝土用于交通網絡民用工程上。亞洲自密實混凝土的使用源于日本，起初日本發展自密實混凝土主要是為了解決缺少熟練技術工人情況下提高混凝土耐久性的問題。目前在國外自密實混凝土應用已十分廣泛，有數據統計美國、英國、加拿大和日本自密實混凝土的使用量已占到混凝土使用總量的30%～40%，而我國目前除了少有的幾條客運專線和高鐵線路的無砟軌道板式道岔有所涉及外，其應用并不廣泛，原因可概括為以下幾點：1.尚且沒有一個統一且被普遍認可的配合比設計方法；2.其技術并不十分成熟，新拌混凝土的工作性非常敏感；3.質量波動受各因素影響變化幅度較大，運輸距離、工序銜接、灌注過程之間均需要較好的施工配合。而上述原因歸根結底就是難以有效保證最終的灌注質量和灌注效果。

二、影響自密實混凝土灌注質量因素分析

混凝土產品的形成要經過制拌、運輸、澆筑等一系列環節操作，各環節的有效把控都將影響到混凝土最終的灌注質量，而自密實混凝土因其應具備的特性要求較多，便會受原材料質量、配料準確、拌制時間、灌注配合等眾多因素的條件限制，將上述影響因素以混凝土出料為界，從不同的角度剖析和研究相關因素內容，是確保最終灌注質量的唯一途徑。

（一）從混凝土生產的角度剖析因素內容

自密實混凝土因其特有的性質決定了它無論是在選材要求上，還是配料準確程度上都應遵循嚴格的操作規程，且在拌制過程中應掌握恰當的拌合時間以便獲得包含塌落擴展度、擴展時間T50、含氣量等指標符合既定要求的混凝土拌合料。

1.選材方面，為使制拌后的自密實混凝土能夠獲得更為優越的流動性及和易性，我們一般采用經篩洗后的水洗砂和水洗碎石，嚴格將粗細骨料的含泥量分別控制在2.0%與0.5%范圍之內。此外，粗骨料粒徑除要滿足鋼筋最小凈距要求之外，必須采用連續級配，且最大公稱粒徑不宜大于16mm。

2.配料方面，必須采用配有自動計量系統的攪拌站進行攪拌，各原材料稱量最大允許偏差（按重量計）均應控制在限定范圍之內（水泥和礦物摻和料±1%；外加劑±1%；骨料±2%；拌合用水±1%），尤其應注意粗細骨料含水率的監測及調整（每班抽測兩次，雨天隨時抽測）。

3.制拌方面，應確保拌合時間不少于2min，并不宜超過3min。同時嚴格按照投料順序進行投料，一般先投入細骨料、水泥和礦物摻和料，攪拌均勻后，再加入所需用水量和外加劑。

（二）從現場施工角度剖析因素內容

對比其優質混凝土的生產過程，接下來的現場施工環節配合也是實現其質量效果的必要條件。同樣，處于對自密實混凝土特性的維護，無論是在過程運輸，還是現場澆筑以及后期養護等方面都應有更為嚴格的操作時間要求和操作流程規范。

1.從運輸角度出發，應保持運輸混凝土的道路平坦暢通（一般不宜超過25km），確?；炷猎谶\輸過程中能夠保持均勻性，運到澆筑地點不發生分層、離析和泌漿現象，運輸時間除滿足初凝要求外，應不大于1h，并確?，F場能夠連續澆筑。

2.從灌注角度出發，首先應確保自密實混凝土灌注底面潔凈并用水潤濕，不積水，然后從單側（便于觀察及排氣）使用灌注漏斗進行灌注。灌注過程中應注重瀉落高度內的重力勢能轉化以便增大混凝土的初始流速，同時自由傾落高度不宜過大（不大于1m），控制灌注時間以5min～8min為宜，灌注厚度應滿足設計要求。

3.從后期養護角度出發，應采取帶模覆蓋、噴淋澆水等措施進行保濕養護，養護時間不得少于14天。另外，新澆筑的混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質間的溫差不得大于15℃。

三、實驗過程中所遇到的自密實混凝土灌注質量缺陷

匯總了上述因素，汲取了部分經驗之后，我們預先在選定區域模擬現場實際施工條件進行了重復灌板試驗，通過反復的灌注和揭板過程，深入挖掘相關操作以及施工環節過程所存在的質量缺陷。

（一）混凝土生產過程造成的質量缺陷

1.因塌落擴展度不足或塌落擴展度短時間內損失較大，造成填充層無法達到密實狀態，有時甚至無法充滿整個模板空間，即便有填充較為密實的情況出現，而灌注時間也不能滿足既定要求。設想在實際現場澆筑過程中此種情況一旦出現勢必會造成后續運輸到場的混凝土等待時間過長，突破初凝時間最終導致混凝土硬結失效。

2.單純追求混凝土流動性，僅專注于混凝土充填模板的時間，其結果則是通過對混凝土填充層取樣進行壓實強度檢測和斷面現狀觀察發現，填充層分層較為明顯、均勻性較差，直接影響其壓實效果。

3.揭板之后發現填充層氣泡含量較大，粘接表面部位更為嚴重，表現為蜂窩麻面較多，損失了壓實強度的同時也減少了混凝土底座與道岔板底之間的有效粘接面積。

（二）現場施工環節造成的質量缺陷

1.灌注時經常會出現混凝土在灌注口處由于灌注口寬度有限或流動不暢而產生混凝土堆積現象，堆積越來越高并溢出模板，致使不得不減緩或停止下料，使得下料的沖擊力度大大降低，流速減慢，最終造成灌注過程中的惡性循環。

2.下料速度太慢，造成混凝土由于動力不足而流動速度減慢甚至停滯。而下料速度過快則會造成道岔板下空氣來不及排除而積聚在軌道板下，從而形成大氣泡空洞，影響自密實混凝土與道岔板的粘結強度。

3.未及時對混凝土進行灑水濕潤以及覆蓋造成混凝土表面開裂，影響填充層壓實強度和灌注質量。

四、實驗過程中對自密實混凝土質量缺陷所采取的應對措施

（一）混凝土生產過程所采取的應對措施

1.提高砂率，將砂率由48%增加到50%，同時對骨料的級配、含泥量、針片狀進行嚴格控制，將骨料粒徑的范圍從5mm～16mm縮小至5mm～10mm，并適當調整外加劑的摻量，從而將自密實混凝土的塌落擴展度嚴格控制在650mm～690mm范圍內，其1h的塌落擴展度損失不大于20%。

2.調整礦物摻合料的用量從而調節混凝土的施工性能，減少混凝土拌和物的離析水現象，提高其均勻性，增強混凝土的耐久性。

3.將混凝土的含氣量由起初的5%優化到1%～3%，從而在保證混凝土流動性及和易性的同時，降低混凝土表面的氣泡含量，最終通過揭板試驗驗證能夠灌注較好的自密實混凝土，且接觸面氣泡較少，敲開斷面混凝土發現結構密實、無空洞。

（二）現場施工環節采取的應對措施

1.針對灌注過程中出現的混凝土堆積現象將灌注漏斗進行了改良，其溜槽部分設計成密閉式，使密閉溜槽下部直接下插至模板內，這樣一來，瀉落高度內的混凝土的重力勢能全部轉化為灌注過程中的流動動能，很好地解決了灌注口堆積、外溢等問題，使自密實混凝土灌注時能夠均勻流暢，并且保持了灌注的連續性。

2.灌注過程中嚴格控制下料速度，每立方米混凝土灌注時間宜控制在2min之內，并設專人在灌注口對側進行舀漿，把握舀漿時間，待對側混凝土翻漿后馬上進行舀漿，以確?；炷僚艢鈺惩?，充填密實。

3.注重加強對自密實混凝土前7天的養護工作，以確保后期壓實強度的逐漸形成及表面致密平整的外觀質量要求。

結語

通過上述對影響自密實混凝土灌注質量因素的發掘和收集，積累了自密實混凝土的施工經驗，更好地指導現場完成自密實混凝土的灌注施工，也希望文中所述的缺陷應對措施能夠對類似施工起到應有的借鑒作用，以便廣泛地拓展自密實混凝土的使用范圍，大幅提高其使用占比。

參考文獻

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