應變監測在自密實混凝土填充性能檢測中的應用研究

李傳凱　於龍　李恒　諶忠園

摘 要：采用埋設混凝土應變計檢測混凝土應變來反應自密實混凝土的填充性能，通過比對試驗和驗證，探索采用監測混凝土應變的方式來表征自密實混凝土填充性能的可行性。

關鍵詞：應變監測；自密實混凝土；填充性能；應用

中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）07-0068-02

自密實混凝土為具有高流動性、均勻性和穩定性，澆筑時無需外力振搗，能夠在自重作用下流動并充滿模板空間的混凝土。日本20世紀80年代開始研究提出“免振搗的耐久性混凝土”為自密實混凝土最早的研究。無論混凝土配比設計多好，也無論混凝土拌制生產控制多好，要達到設計要求和好的耐久性，所有澆筑形成的混凝土都必須是質量均勻和完全搗實。但這常常存在困難，對結構混凝土整個施工過程進行有效監理也有困難。有些結構物鋼筋密集，斷面狹窄，有的待澆筑的混凝土處于已有結構的下方，無法有效澆筑，這些結構混凝土常常不易得到完全搗實而形成缺陷，對搗實不良的混凝土缺陷進行修補不易得到滿意的結果， 混凝土的耐久性不能得到保證，造成結構物的過早損壞，這些結構物的施工澆筑就需要應用自密實混凝土，即混凝土自己流滿整個模板無需震動搗實依靠自重密實。經過幾十年的發展，自密實混凝土已經廣泛應用于國家各類基礎設施建設中。

1 自密實混凝土性能指標及檢測方法

目前，自密實混凝土性能主要檢測其填充性、間隙通過性及抗離析性等指標，其中填充性為控制指標，由坍落擴展度（mm）和擴展時間（T500）（s）組成。坍落擴展度的定義為自坍落度筒提起至混凝土拌合物停止流動后，測量坍落擴展面最大直徑和與最大直徑呈垂直方向的直徑的平均值；用坍落度筒測量混凝土坍落擴展度時，自坍落度筒提起開始計時，至拌合物坍落擴展面直徑達到500mm的時間為擴展時間。目前自密實混凝土填充性能試驗都是采用檢測混凝土拌合物來實現。

2 采用檢測混凝土拌合物來實現檢測自密實混凝土填充性能存在的局限性

試驗室檢測時，試驗室檢測用混凝土拌合物樣品主要有兩種實現方式，其一為試驗室按混凝土配合比自行拌合，其二為施工單位從現場采集混凝土拌合物用盛樣器具送樣至試驗室。實際上現場使用的混凝土一般是由攪拌樁機械拌合后采用混凝土罐車（運輸過程能保證一直攪拌）運送至澆筑點。采用第一種實現方式時，自行拌合的混凝土與施工現場大型機械拌合的混凝土是存在一定差異的，而采用現場混凝土拌合物送樣至試驗室進行試驗，又無法保證運輸過程混凝土性能不發生改變。所以，無論采用哪種實現方式，在試驗室檢測時，其檢測樣品都與現場使用的混凝土拌合物存在一定的差異，未能準確的反映混凝土密實性能，目前，只有在對自密實混凝土性能等級不是很高的工程中采用在試驗室對混凝土拌合物進行檢測。

采用現場檢測時，試驗人員可以從混凝土運輸車上采集樣品進行試驗，能準確的檢測自密實混凝土拌合物的填充性能，此種方法也較多的應用于實際中。但是，采用此種方法時，試驗人員需將試驗儀器搬運至工程現場，然后在工程現場開辟一塊場地專門用于試驗，而且，混凝土澆筑一般選擇在溫差不是很大的晚上進行澆筑，試驗人員必須整晚的守在工程現場進行試驗。故采用此種方法進行試驗也存在一定的局限性。

3 采用埋設傳感器的方法檢測自密實混凝土填充性能檢測方法研究

為了解決準確檢測出自密實混凝土填充性能指標，且不占用施工場地和盡可能縮短試驗人員在工程現場的檢測時間的問題，研究小組決定采用埋設混凝土應變傳感器的方法來檢測自密實混凝土填充性，為此，小組成員進行了大量的比對試驗。

3.1 制定方案

課題組采用將混凝土應變傳感器埋入現場澆筑的混凝土中，定期觀測混凝土的應變，以混凝土應變達到特定值和達到特定值所需時間來表征自密實混凝土的填充性。課題組采用三種方案進行驗證試驗。

方案一：在工程現場測定混凝土拌合物坍落擴展度和擴展時間T500用來對自密實混凝土進行性能分級。

方案二：在工程現場將同樣的混凝土拌合物裝入直徑為800mm，深度為1200mm的塑料桶后，將混凝土應變傳感器埋入塑料桶中每天進行混凝土應變監測。

方案三：在澆筑點事先埋入混凝土應變傳感器，然后采用同樣的混凝土拌合物進行澆筑，每天進行混凝土應變監測。

為了保證試驗的精度和準確性，混凝土拌合物采用從同一運輸罐車里提取，混凝土傳感器采用同一廠家，同一精度的應變傳感器。

3.2 方案實施

方案制定后，研究小組對武漢新港金口港某碼頭正在采用自密實混凝土澆筑的工程現場進行試驗，選用兩種不同性能的混凝土進行試驗，其試驗結果如下：

方案一：采用現場檢測對混凝土拌合物的填充性進行試驗得出第一組混凝土拌合物的坍落擴展度等級為SF3，擴展時間為VS2；第二組混凝土拌合物的坍落擴展度等級為SF2，擴展時間為VS1。

方案二：對塑料桶中的混凝土應變傳感器進行應變值監測情況如圖1。

方案三：對現場澆筑點的混凝土應變傳感器進行應變監測情況如圖2。

3.3 效果分析

同一性能等級混凝土在塑料桶中和澆筑點的混凝土應變對比圖如圖3、圖4：

由方案二和方案三采集到的應變值發展情況和應變穩定時間對比發現，埋設在塑料桶中的傳感器和埋設在澆筑點的應變傳感器所采集到的數據具有較好的再現性和一致性，因此可以斷定采用混凝土應變傳感器在精度和穩定性上可以滿足試驗要求。而由方案一現場測定拌合物的坍落擴展度和擴展時間能獲得混凝土填充性能等級。為此，可以證明埋設混凝土應變傳感器在檢測自密實混凝土填充性能上可行。由于采用的是埋設傳感器的檢測方式，試驗人員只要每天到工程現場采集一次應變值就可以完成，而不用守著工程現場進行試驗，大大縮短了檢測時間，采用傳感器進行監測還能夠通過應變情況檢測到混凝土的應力發展情況，可以進一步的指導下一階段的施工。

4 實際應用

“武漢新港陽邏港區三作業區一期工程起步階段工程”為湖北省水運重點建設工程，該工程樁基采用自密實混凝土進行澆筑，研究小組對該工程采用了埋設混凝土應變傳感器檢測方式對其混凝土填充性進行了檢測，檢測效果良好，未占用工程場地，大大縮短了檢測時間，由于采用傳感器監測方式，還能進一步了解混凝土應力發展情況，指導下一步施工，受到了工程參建方的一致好評。