C 60自密實混凝土的配制及應用

張學龍，周侗

（甘肅祁連山商砼總公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

自密實混凝土是具有高流動性，能不經振搗依靠自重流平填充結構和包裹鋼筋的高性能混凝土。該混凝土具有良好的施工性能，而且不離析、不泌水，混凝土硬化后能夠滿足規范要求的力學性能和耐久性能；相對于普通混凝土靠振搗來達到密實的特征，自密實混凝土利用其自身優良的工作性能，有效地解決了因振搗而造成的混凝土強度低和蜂窩、麻面、漏筋等質量缺陷。

1 設計依據

以蘭州某項目工程的設計要求及施工需求為依據,進行了配合比和應用管理的系統設計；該項目是蘭州目前在建規模最大的城市綜合體項目，占地 127 畝，總建筑面積約 60 萬平方米，由商貿中心、公寓和酒店組成，最高設計層高 40 層，高 229m 的超高層綜合建筑，建筑物具有整體結構布筋密集，墻、柱和梁貫穿連續，澆筑斷面長，設計要求強度等級 C60 的泵送混凝土。

2 配合比設計及選定

自密實混凝土配合比設計和普通混凝土配合比設計要求有較大的不同，普通混凝土設計以強度為主要指標，但自密實混凝土設計時需著重考慮改善混凝土的內部結構，在確保強度的前提下，還要滿足耐久性和高流態的工作性和良好的抗離析性等；同時在配合比設計時為保證自密實混凝土性能要求。原材料的品質對混凝土的拌合物和易性、施工性能、強度等均有極大影響，故對原材料做了相應的檢驗、分析和篩選。

2.1 原材料

2.1.1 水泥

水泥的細度、礦物質組成及其強度等級對混凝土的工作性能影響較大，水泥中的堿含量和SO3會影響混凝土的坍損，選用堿含量和 SO3含量低和標準稠度用水量低的水泥更適宜配制自密實混凝土。水泥采用祁連山水泥，其性能見表 1。

表 1 水泥性能

2.1.2 礦物摻合料（粉煤灰、礦粉）

粉煤灰采用蘭州西固電廠Ⅰ級粉煤灰，其性能指標見表 2，礦渣粉采用酒鋼集團 S95 級，其性能指標見表3。

2.1.3 細骨料

細骨料的選用以含泥量低、級配良好、細度模數在2.8～3.0 范圍的天然中砂最優，細骨料在混凝土中主要起填充效應，它會影響混凝土的包裹性、流動性、可泵性、保塑性，要含有適量的細顆粒（0.315mm 以下），可以有效的克服混凝土的泌水和離析和改善混凝土的保水性和黏聚性。砂采用臨洮河砂，其性能指標見表 4。

表 2 粉煤灰性能指標 %

表 3 礦渣粉性能指標

表 4 砂性能指標

2.1.4 粗骨料

粗骨料在混凝土中起到骨架作用，其最大粒徑、顆粒級配均很大程度的會影響到混凝土的拌合物質量，而自密實混凝土又用于鋼筋密集及薄壁結構，因此選用粗骨料的粒徑不宜超過 20mm，粗骨料的針片狀含量、含泥量和石粉等含量要嚴格控制，并選用級配連續，緊密密度小的碎石為宜。采用 5～20mm 碎石，其性能指標見表 5。

表 5 碎石性能指標

2.1.5 減水劑

自密實混凝土所需的高流動、高穩定和間隙通過能力和填充能力均需借助減水劑來實現，減水劑要求具備與水泥有著較好的相容性，高減水率、緩凝、保塑等性能，含氣量控制在 4.5%～5.5% 之間，同時還需摻入增粘組份等。聚羧酸高性能減水劑其性能見表 6。

表 6 減水劑性能指標

2.2 配合比設計

依據 JGJ 55—2011《混凝土配合比設計規程》及JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應用技術規程》，并結合實際材料狀況、理論計算配合比數據，初步確定了三個水膠比的 C60 自密實混凝土配合比如表 7 所示。

表 7 C 60自密實混凝土配合比 kg/m3

2.3 拌合物性能

通過試拌試驗，從 A、B、C 配合比的 3 組拌合物出機試驗狀態判定， A 配合比出機和易性、流速、可泵性良好，但漿體黏度不如 B、C 配合比；B、C 配合比出機的漿體黏度、和易性、流速、可泵性均良好。

分析其主要原因為：B、C 配合比的膠材用量高，粉料比表面積大，在同體積下，A 配合比由于粉料比表面積小對骨料包裹不足，造成骨料表面漿體厚度小，粘結力差；從而造成了 A 配合比粘聚性差，故放棄 A 配合比，選 B、C 配合比持續試拌試驗，最終拌合物的坍落度均達到在 260mm 以上，擴展度 700～720mm 之間，坍落度 1h 和 2h 經時損失分別為10mm 和 30mm，混凝土含氣量 5%，倒流時間 8s，中邊高差 15mm，拌合物的間隙通過性、填充性和保塑性良好，實測容重與計算容重相差小于 2%，不需校正，其各項性能指標達到設計要求。

2.4 拌合物力學性能

依據 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》要求，對上述 B、C 配合比分別留置 3d、7d、28d 試件，不同之處是試件成型未經過振搗，依次通過編號、拆模、標養、破型試驗，強度見表 8。

表 8 混凝土強度檢測結果

2.5 配合比選定

通過出機混凝土拌合物的性能和抗壓強度試件分析，B 組配合比抗壓強度分別達到：3d 強度 36.6MPa，達到配制強度 53%；7d 強度 62.5MPa，達到配制強度90%；28d 強度 69.9MPa，達到配制強度 101%。C 組配合比抗壓強度分別達到：3d 強度 36.6MPa，達到配制強度 53%；7d 強度 62.5MPa，達到配制強度 90%； 28d強度 69.9MPa，達到配制強度 101%。判定出抗壓強度值均超過配制強度，滿足設計要求。同時結合配合比合理經濟性的選用原則，故選用性能指標符合要求，又經濟合理的 B 配合比為確定配合比。

3 施工及應用

在配合比的設計和試驗完成后，對配合比在實際生產的應用要求和組織管理等做了具體措施和要求，以確保在實際應用中的性能和指標滿足施工和設計要求。

3.1 配合比管理

在生產過程中攪拌機操作員、質量人員在各自的權限范圍內進行控制及調整，嚴禁在生產過程中隨意對配合比進行調整，并規定了生產配合比的調整辦法及權限，以保證生產過程高效及質量穩定。

3.1.1 調整依據

（1）骨料含水率、顆粒級配或粒徑發生明顯變化。

（2）膠凝材料需水量比出現較大波動。

（3）減水劑減水率或其他性能發生變化。

（4）混凝土拌合物坍落度發生明顯變化。

（5）其他原因導致生產的混凝土拌合物狀態不能滿足施工要求。

3.1.2 調整原則

（1）調整要有足夠的理由和依據，嚴禁無依據的隨意調整。

（2）調整時，嚴格控制水膠比不能發生變化，不得影響混凝土拌合物質量。

（3）要做好調整記錄，以便后續分析和總結。

3.2 生產管理

在試驗員確定生產配合比和進行了開盤鑒定后，攪拌機操作員保證按生產操作規程配制每盤混凝土，準確均勻地將拌合物投入到罐車滾筒內。在配料過程中，操作員必須通過觀察攪拌機電流表的示數、拌合物在罐車進料口下落狀態及試驗人員提供的坍落度情況，保證混凝土坍落度的穩定性；試驗人員也必須密切關注混凝土拌合物狀態以及砂石含水率，適當調整用水量，且為保證混凝土攪拌均勻將攪拌時間調整至 90s。

3.3 運輸管理

為保證混凝土產品在運輸過程中的質量，確保產品滿足顧客的要求，事前對攪拌運輸車輛的行走路線進行考查，并要求攪拌運輸車裝料前必須清洗攪拌罐，并放凈攪拌罐內積水。在運輸途中，必須保證攪拌罐正轉，并保持一定的運轉速度，攪拌車卸料時，必須先快速正轉 60s，以避免混凝土拌合物不均勻現象，車輛在工地等待卸料時，必須保持攪拌罐正常運轉，以減少坍落度的損失等。

3.4 泵送和澆筑管理

施工現場的泵送及澆筑工作也是質量管理不可缺少的環節，需根據現場勘察情況，合理的配制和布置了泵送設備，泵送操作人員嚴格按泵送操作要求進行作業，并需對泵送下料點位和施工作業人員進行相關交底和技術指導和要求，確保施工質量達到預期要求。

4 結論

通過在該項目工程中的實際驗證及應用，C60 自密實混凝土有效地解決了布筋密集、結構復雜、泵送難度大的難題，拆模后的混凝土結構均勻密實、外觀質量良好，得到了建設方及同行的好評，并從應用中總結出自密實混凝土配制和應用過程中的技術要點和管理重點，驗證了只要通過優選適宜的原材料、科學合理的配合比設計和試驗，并通過規范的生產、運輸、泵送和澆筑，就能夠保證自密實混凝土的工作性能和力學性能。