自密实混凝土配制和应用

　　房材与应用材料研究自密实混凝土配制和应用陈志健，朱守东（华中科技大学土木建筑工程学院，湖北武昌430074）充满模型和包裹钢筋的混凝土。钢管混凝土柱的核心混凝土采用泵送顶升工艺施工的关键是配制自密实混凝土。

　　自密实混凝土即拌合物具有很高流动性而不离析、不泌水，能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。自密实混凝土用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位，可避免出现因振捣不足而造成空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。自密混凝土配制的关键是满足良好的流变性能要求。钢管混凝土柱的核心混凝土采用泵送顶升浇筑法施工，不仅可大大降低施工噪声，加快施工速度，保证和提高施工质量，对于高柱而言可减少高空作业，施工操作更为方便安全，而且综合效益显著。

　　1工程概况中南地区某工业厂房建筑面积8958m2，跨度为48m，属钢结构排架工业厂房。基础下部采用泥浆护壁钻孔灌注，上部为杯形独立基础。地上部分由四肢柱钢管组成阶形格构柱，共计28根（有4根为五肢柱钢管柱）。柱子单根钢管尺寸为Y400X10mm，柱高为36m，钢管内浇筑C45混凝土。36m高的单根钢管柱混凝土用量为3.82m3，1根四肢柱组合钢管柱混凝土用量为15.5m3，钢管柱混凝土总用量达450m3.钢管混凝土柱的核心混凝土采用自下而上泵送顶升浇筑法施工工艺进行施工。

　　2自密实混凝土泵送顶升施工工艺模拟试验21泵送顶升工艺对混凝土材料要求采用泵送顶升工艺施工的混凝土应是微膨胀流塑性混凝土，在满足混凝土设计强度的前提下，混凝土配合比应满足高施工性能的要求。混凝土拌合物除高流动性外，还必须具有良好的抗材料分离性（抗离析性）、间隙通过性和抗堵塞能力（填充能力）水泥：研究表明，除要求温升很低的大体积自密实混凝土需要选用中热或低热水泥外，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥都可选用。通过几种水泥的对比试配，选用黄石华新生产的525普通硅酸盐水泥。

　　骨料：骨料的粒形、尺寸和级配对自密实混凝土拌合物的施工性，尤其是对拌合物的间隙通过性影响很大。经验表明，泵送混凝土的砂应采用含泥量小于1%、针片状含量小于5%的中粗砂，石子应选择高强度、高弹性模量的致密的石灰石或花岗石破碎的碎石。根据以上原则及检验和试配的结果，确定选用赤壁陆水河河砂及乌龙泉石场的石灰岩机制碎石，且石子粒径不大于35mm.外加剂：混凝土外加剂必须要有很好的分散效果，并能与所选水泥匹配合适。据研究报道，对自密实混凝土外加剂性能要求为：有优质的流化性能，保持拌合物流动性的性能，合适的凝结时间与泌水率，良好的泵送性；对硬化混凝土力学性质、干缩和徐变无坏影响，耐久性好，因此，为降低水灰比，应掺减水剂；为补偿收缩和强混凝土与管壁的粘结力，应掺膨胀剂；为强混凝土抗离析性能，可添加抗离析剂；为提高混凝土的和易性，宜掺粉煤灰。

　　2.2泵送顶升施工工艺模拟试验为保证混凝土能顺利顶升浇筑，对试验室试配选定的混凝土配合比进行模拟试验。模拟试验预期达到两个目的：其一，确定混凝土配合比的合理性；其二，探讨混凝土泵送顶升浇筑时，泵压对混凝土顶升浇筑的影响。因此，我们进行了两种规格的钢管和两种混凝土配合比的模拟试验。在模拟试验中，两种配合比混凝土的掺合料分别是：方案一是掺粉煤灰、FDN减水剂和UEA膨胀剂，主要是为了补偿收缩和强混凝土与管壁的粘结力；方案二是掺粉煤灰、FDN减水剂，主要是为了提高混凝土的和易性。详见表1、表2.表1模拟试验C40混凝土配合比原材料水水泥砂石掺和料外加剂粉煤灰FDN外加剂重量比表2模拟试验C40混凝土配合比原材料水水泥砂石掺和料粉煤灰外加剂重量比模拟试验采用汽车泵，控制出口泵压在8 ~9MPa，混凝土坍落度控制在16~20cm范围内，使混凝土均匀密实、不离析，一次泵送顶升浇筑顺利完成。

　　观察锯开钢管内的混凝土密实均匀，其28d强度均超过设计值，模拟试验达到了预期效果。

　　3施工配合比钢管混凝土柱的核心混凝土原设计强度C40，施工时间为三季度，正值高温季节，对封闭在钢管内的混凝土养护强度长极为有利。但是由于钢管制作的影响，施工推迟到10月中下旬，平均气温下降了15C左右，根据混凝土强度长特点和钢管混凝土自身养护的特殊性，为达到混凝土设计强度的保证率，征得建设单位和设计单位同意，把混凝土强度等级由C40提高到C45，并在试配基础上，把原配合比两种掺和料粉煤灰和UEA膨胀剂改为一种CAS微膨胀剂。其原因是CAS微膨胀剂是以粉煤灰为基料，吸水性大，既能改善混凝土的和易性，又能在混凝土硬化过程中逐步放出吸收的水分，达到自身养护的目的。

　　C45混凝土材料选用如下，施工配合比见表3.a水泥：黄石华新产525普通硅酸盐水泥。b.砂石：赤壁陆水河河砂及乌龙泉石场的石灰岩机制碎石，且石子粒径不大于35mm. c外加剂：经试配，采用一冶特种材料厂生产的CAS微膨胀剂和武汉化工厂生产的FDN减水剂。

　　表3现场C45混凝土施工配合比原材料水水泥砂石掺和料外加剂重量比4结语钢管混凝土柱的核心混凝土采用泵送顶升工艺浇筑的自密实混凝土，按照GB204―92〈混凝土结构工程施工及验收规范和GB107―97〈混凝土强度检验评定标准及混凝土应力波检测的有关规定进行取样和评定28d混凝土强度，其强度、密实度、与管壁的粘结均能满足设计要求。

　　自密实混凝土的坍落度对泵送顶升非常重要，在现场（泵送时）试验的坍落度值不应小于15cm，以16~20cm为好。而在现场混凝土施工中加入的掺和料、外加剂有所改变，考虑到由于掺和料和外加剂品种的不同、气温的高低、运输距离的远近及现场停车时间而造成的坍落度损失，坍落度值以18~20cm为好。

　　自密实混凝土的质量对原材料和配合比的变动以及施工工艺都很敏感，配制和施工中各个环节的控制要求严格，因此对施工管理水平要求较高。

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