C40 自密實混凝土在巨山花園工程中的應用

李紅，馮園慶，王昆，王偉，王眾望

（棗莊中興商品混凝土有限公司，山東 棗莊 277000）

1 工程概況

自密實混凝土在自重作用下可以快速流動、密實，即使存在致密鋼筋的情況下也能充分填充模板并獲得良好均質性和強度[1]。在工程中使用，一方面，可提高工程效率，減少施工噪音污染，另一方面可保證工程質量，符合綠色施工和節能環保的要求。

棗礦城·巨山花園是一個高檔住宅項目，位于山東省棗莊市黃河路以南，井岡山中路以西，配套設施完整，包括高層住宅樓、沿街服務配套及地下車庫。為避免傳統外保溫脫落問題，本工程外墻面采用建筑結構一體化 IPS 現澆混凝土自保溫體系[2]（見圖 1），該體系集承重、保溫、圍護于一體化，保溫防火性能好，能實現建筑保溫與墻體同壽命。但是，由于 IPS 網架板鋼筋密、混凝土層較薄，難以振搗，IPS 墻板需采用自密實混凝土澆筑，且混凝土強度等級均在 C40 以上。因此，自密實混凝土的流動性、填充性及抗離析性直接決定著 IPS 現澆混凝土自保溫體系的效果。

圖 1 巨山花園現場 IPS 保溫體系構造示意圖

2 自密實混凝土的制備

自密實混凝土配制的關鍵在于優化粗細集料的粒形和級配，使其形成最緊密堆積、最小空隙率，再配比適當的膠凝材料體系，使混凝土自重產生的剪應力足以克服自身體系的屈服應力，具有良好的粘聚性和抗離析性能。

2.1 原材料

水泥，自密實混凝土膠凝材料用量相對較大，用以保證其良好的流動性和粘聚性。為了降低混凝土水化溫升，應控制水泥中的 C3A 和堿含量。因此，本工程選用滕州中聯水泥有限公司生產的 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，該水泥 3d 強度 28.7MPa，28d 強度 48.2MPa，初凝時間 165min，終凝時間 284min，標稠用水量 27.8%。

礦物摻合料，引入礦物摻合料替代部分水泥，不但可以降低混凝土成本，還可以改善混凝土的工作性、耐久性。綜合考慮本工程特點和施工季節，本工程采用 Ⅰ 級粉煤灰，充分利用其滾珠效應提高自密實混凝土的流動性和填充性。粉煤灰細度 8.6%，需水量比92%，燒失量 1.5%。

細集料，選擇質地堅硬、級配良好且含泥量低的河砂，細度模數 2.8，并且保證河砂中小于 0.125mm 的細粉含量，這有助于改善自密實混凝土的流變性能。

粗集料，選用針片狀顆粒含量少、質地堅硬、密實、潔凈的碎石，粒徑 5～16mm，含泥量 0.2%。

外加劑，自密實混凝土的高流動性、高穩定性、間隙通過能力和填充性都需要借助外加劑來實現[3]，因此減水劑應具有與水泥良好的相容性、較大的減水率、緩凝且保坍性。本工程選用聚羧酸高性能減水劑，減水率30%，且內摻增粘劑。

2.2 混凝土配合比參數

（1）水膠比

水膠比按混凝土填充性 SF2、強度等級 C40 及耐久性選擇確定，一般在 0.4 以下，膠凝材料用量宜為450～550kg/m3，且用水量不宜超過180kg/m3。水膠比選擇參照泵送混凝土，通過室內試拌，并以擴展度660～755mm 控制，確定單位用水量。混凝土配合比見表 1，混凝土拌合物性能及物理力學性能試驗見表 2。

表 1 自密實混凝土配合比 kg/m3

表 2 自密實混凝土性能

由表 2 可知，由于單方用水量固定，隨著水膠比的增大，自密實混凝土的膠凝材料總量降低，從而新拌混凝土的擴展度與含氣量均隨之減小，抗壓強度也同樣隨著水灰比的增大而降低。綜合新拌混凝土擴展度、含氣量及硬化混凝土的抗壓強度，C40 混凝土的水膠比控制在 0.31 較為適宜。

（2）砂率

所謂合理砂率，就是在用水量一定的前提下，混凝土在保持粘聚性和保水性的同時，流動性最大。適當增加砂率，可以提高自密實混凝土的粘聚性，從而減少骨料分離和離析，改善混凝土的密實性。以 C2 混凝土配合比為基準，在用水量不變的情況下，自密實混凝土拌合物砂率與擴展度關系見表 3 與圖 2。

表 3 砂率對自密實混凝土拌合物性能的影響

圖 2 砂率對自密實混凝土拌合物擴展度的影響

由表 3 與圖 2 可以看出，自密實混凝土的擴展度隨著砂率的增大先增加后降低，48% 是個拐點。這是因為，隨著砂率的增加，有更多的砂漿可以用于填充粗骨料空隙和包裹粗骨料，從而表現在混凝土的擴展度增大。但砂率的增加，意味著需要更多的水和膠凝材料來包裹砂子。當砂率過了拐點后，凈漿量就不足以填充和包裹砂子了，對粗骨料來說，砂漿量就少了。因此，自密實混凝土的擴展度就降低了。

（3）摻合料用量

為了降低混凝土的水化熱，提高和易性及擴展度，在其它參數不變的情況下，將粉煤灰摻量由原來的 20%提高到 22%。最終確定的 C40 自密實混凝土配合比參數見表 4。

表 4 自密實混凝土配合比參數

2.3 自密實混凝土拌合物性能

為了全面評價自密實混凝土的高流動性、高穩定性和鋼筋間隙通過能力，對表 4 自密實混凝土拌合物進行坍落擴展度、擴展時間、J 環障礙高差、泌水率及含氣量測試，測試結果見表 5、圖 3 和圖 4。可以看出，自密實混凝土拌合物性能良好，具有良好的填充性和密實性，符合 IPS 現澆混凝土自保溫體系對混凝土的性能要求。

表 5 自密實混凝土拌合物性能

圖 3 混凝土坍落擴展度

圖 4 J 環障礙高差

3 自密實混凝土施工

（1）原材料進廠時嚴把質量關，對于不達標的材料，尤其是粗細骨料，攪拌站做到堅決不收貨。合格原材料進廠后，單獨存放，與普通物料區分。

（2）自密實混凝土生產時，須時時監測粗細骨料的含水率，同時調整混凝土拌合用水量。為保證物料攪拌均勻，可以采用以下投料順序：投入粗骨料→細骨料→噴淋加水 W1→水泥→摻合料→剩余水 W2，攪拌 30s后加入高效減水劑，攪拌 90s 后出料[4]。

（3）自密實混凝土到達現場后，查看混凝土狀態，不得離析泌水。抽查擴展度是否達標，若混凝土流動性損失過大，不得直接加水，而應加入減水劑進行調試。并且，保證調試后立即泵送。

（4）確保 IPS 板兩側模板的剛度、穩定性，從而防止混凝土漏漿。此外，應在內外側模板內中部設置分格線條標記，兩側混凝土分層澆筑時，用于控制兩側漿面高差，防止一側側壓力過大導致 IPS 板位移變形，避免出現混凝土大面積空洞，失去對保溫板的防護（見圖5）。

圖 5 模板工程

圖 6 混凝土澆筑

圖 7 敲打外模板

（5）混凝土澆筑時，尤其是剪力墻，應該分層澆筑（圖 6），并且在 IPS 板兩側反復交替澆筑，依據事先的分格線條控制標高。同時安排人員用橡膠錘或手提式振動器，對混凝土防護層外側模板輔助敲打及振動（圖 7）。如果澆筑過程中 IPS 板發生偏移，則應立即停止澆筑，先調整修復 IPS 板，然后再繼續澆筑。

（6）加強養護，外墻模板拆除后，灑水養護，不間斷保持濕潤狀態。

4 結論與前景

在監理公司、業主方與施工單位的共同努力下，棗礦城·巨山花園 IPS 自保溫體系的自密實混凝土澆筑圓滿成功，澆筑質量達到全優，實現了設計的最終目標。

隨著建筑技術的不斷發展，不用振搗或少振搗的自密實混凝土已經進入了正常設計施工過程，在這種情況下，自密實混凝土將有很大的發展空間，成為混凝土行業的新興產品。