淺談自密實混凝土在路基施工中的應(yīng)用和推廣

周曉璽，曲保屹，黃媛

（貴州高速公路集團有限公司，貴州貴陽550000）

淺談自密實混凝土在路基施工中的應(yīng)用和推廣

周曉璽，曲保屹，黃媛

（貴州高速公路集團有限公司，貴州貴陽550000）

自密實混凝土流動性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不離析，混凝土硬化后的力學性能和耐久性均良好。在介紹其施工工藝后，以杭瑞高速某路段為實例，先計算其初步配合比，然后經(jīng)工作性調(diào)整，最終確定其基準配合比。

自密實混凝土；施工工藝；初步配合比；基準配合比

0　前言

自密實混凝土（Self-Compacting Concrete，簡稱SCC），也有人稱為高流態(tài)混凝土，是指混凝土拌合物依靠自身重量，不需要振搗即可以充滿模型和包裹鋼筋，屬于高性能混凝土的一種。自密實混凝土流動性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不離析，混凝土硬化后具有良好的力學性能和耐久性。自密實高性能混凝土以其特有的性能，引起國內(nèi)外土木工程界的關(guān)注。

自密實混凝土的出現(xiàn)源于1983年后的幾年中，日本遇到了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，以及因技術(shù)人員數(shù)量的減少而引起混凝土的質(zhì)量下降等問題，于1986年，東京大學的學者Okamura等提出了發(fā)展SCC的必要性。1988年，東京大學的Ozawa第一個用普通材料配制出了自密實混凝土。次年，在東京進行了自密實混凝土的開發(fā)。日本建筑協(xié)會于1992-1995年對自密實混凝土的質(zhì)量標準、材料、配合比、施工、質(zhì)量管理等有關(guān)內(nèi)容進行了研究，1997年1月制定了“高流動性混凝土材料、配比、制造、施工方針”，大大推動了自密實混凝土的應(yīng)用。在此期間，歐洲也出資300萬歐元資助由多國建筑商、混凝土專家、外加劑生產(chǎn)廠家、鋼纖維廠家聯(lián)合攻關(guān)的開發(fā)項目，旨在開發(fā)普通自密實混凝土，以及高質(zhì)量飾面纖維增強自密實混凝土。近幾年自密實混凝土在國內(nèi)各工程領(lǐng)域內(nèi)也得到了廣泛的推廣，取得了很多成功的實例。

在施工技術(shù)日益成熟的今天，全國范圍內(nèi)大面積開展平安工地，施工標準化等工作。而野外路基施工中很多混凝土擋墻、涵洞等結(jié)構(gòu)物都遠離施工用電的供應(yīng)源。另外，解決施工用電后，其使用時間短，大大增加了施工成本。自密實混凝土由于具有免振搗、現(xiàn)澆密實性好等優(yōu)點，解決了路基施工中出現(xiàn)的施工成本高、用電困難等問題，從而得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1　施工工藝

1.1工藝原理

自密實混凝土的工藝原理是采用合理的配合比加入專用外加劑，使混凝土拌合物具有很高的流動性，在高空墜落中不離析、不泌水，能不經(jīng)振搗而通過澆筑過程中高處下拋時的動能達到自密實的要求。

1.2自密實混凝土性能及檢測方法

自密實混凝土性能包括流動性、抗離析性和填充性。可用坍落擴展度試驗、V漏斗試驗（或T50試驗）和U型箱實驗進行檢測。

1.3配合比設(shè)計

配合比優(yōu)先采用增加粉體材料用量和選用高效減水劑，改善漿體的粘性和流動性，若不能滿足漿體粘性時，可通過試驗確定適當添加增粘劑。

1.4自密實混凝土質(zhì)量控制措施

（1）澆筑前混凝土檢測。每車混凝土澆筑前均需要檢測，主要檢測坍落擴展度、擴展時間T50，不得發(fā)生外沿泌漿和中心骨料堆積現(xiàn)象。澆筑過程中，必須由專人對混凝土的質(zhì)量進行監(jiān)控，對有和易性、塌落度不達標等現(xiàn)象的混凝土，堅決不能使用。每臺班混凝土取樣不小于2組。

（2）浮漿處理。混凝土澆筑完畢后，混凝土表面會有氣泡排出，并在混凝土表面泛起浮漿，初凝前將浮漿舀出，終凝后將混凝土表面鑿毛，至外露石子為止。

（3）澆筑時，模板內(nèi)不得有雜物和積水，若澆筑物為片石混凝土，片石擺放間距應(yīng)大于5 cm，以便于混凝土的流動填充。

2　自密實混凝土在施工中的設(shè)計實例

項目名稱：杭瑞高速貴州省畢節(jié)至都格（黔滇界）公路BDT3合同段。

施工單位：貴州橋梁建設(shè)集團有限責任公司。

使用材料：見表1所列。

表1　各種材料基本情況一覽表

2.1計算初步配合比

（1）自密實混凝土設(shè)計強度（fcu.k）= 25 MPa；自密實混凝土配制強度（fcu.o）≥fcu.k+1.645σ= 33.2 MPa。

計算水灰比：（W/C）=（aa×fce）/（fcu.o+aa×ab× fce）=0.65，根據(jù)經(jīng)驗取0.36，選取單位體積用水量180 kg， 則單位體積水泥用量=180/0.36=500（kg）。

（2）采用復合摻合料等量取代水泥百分率=49.4% ，則復合摻合料單位體積用量=500× 49.4%=247（kg）（112L）。

（3）復合摻合料取代水泥用量后，則單位體積水泥用量=500-500×49.4%=253 kg（82 L）。

（4）根據(jù)經(jīng)驗，以及所使用外加劑的性能設(shè)定自密實混凝土的含氣量為1.5%即15 L；每立方米混凝土中粗骨料的體積（Vg）和細骨料的體積（Vs）為1 000-112-82-180-15=611（L）。

（5）每立方米混凝土中粗骨料的體積（Vg），根據(jù)自密實性能要求，選用粗骨料體積用量302.8 L，則每立方米混凝土中粗骨料的質(zhì)量（mg）=302.8× 2.705=819（kg）。

（6）每立方米混凝土中細骨料的體積（Vs）=611-302.8=308.2（L），則每立方米混凝土中粗骨料的質(zhì)量（mg）=308.2×2.655=819（kg）。

（7）單位體積粉體體積=112+82=194（L），滿足規(guī)范160～230 L要求，水粉比=180/（112+82）=0.928滿足規(guī)范0.8～1.15要求。

（8）單位體積漿體體積（Vp）=112+82+180= 374（L），滿足規(guī)范320～400 L要求。

（9）計算水膠比：W/B=180/（253+247）=0.36。

（10）通過試驗確定聚羧酸緩凝減水劑用量為膠凝材料的0.9%；則每立方混凝土中聚羧酸緩凝減水劑的質(zhì)量mca=mb×0.009=500×0.009=4.50（kg/m3）。

初步配合比：（水泥+復合摻合料）：砂：石：聚羧酸緩凝減水劑=1：1.64：1.64：0.009，W/B=0.36。

2.2調(diào)整工作性，提出基準配合比

2.2.1計算水泥混凝土試拌材料用量

按初步配合比試拌水泥混凝土拌和物30L；各種材料用量為：水泥= 7.59 kg，復合摻合料= 7.41 kg，砂= 24.57 kg，石= 24.57 kg，聚羧酸緩凝減水劑= 0.135 kg，水=5.4 kg。

2.2.2調(diào)整工作性

按初步配合比拌制混凝土拌和物，測定其粘聚性、保水性、坍落度。坍落度為270 mm，坍落擴展度測定值為700 mm，粘聚性和保水性亦良好，滿足施工和易性要求。

2.2.3提出基準配合比

經(jīng)過工作性調(diào)整，確定基準配合比：（水泥+復合摻合料）：砂：石：聚羧酸緩凝減水劑=1：1.64：1.64：0.009，W/B=0.36。

2.3檢驗強度及確定試驗室配合比（見表2）

表2　配合比及強度一覽表

繪制28 d強度與灰水比關(guān)系圖（見圖1）。

圖1　28 d強度與灰水比關(guān)系圖

配制強度所對應(yīng)的膠水比值=2.60；

按強度修正后各材料用量：單位體積水= 180 kg/m3，水泥= 253 kg/m3，砂= 819 kg/m3，石=819 kg/m3，復合摻合料=247 kg/m3，聚羧酸緩凝減水劑=4.50 kg/m3。確定試驗室配合比：（水泥+復合摻合料）：砂：石：聚羧酸緩凝減水劑=1：1.64：1.64：0.009；W/B=0.36。

3　總結(jié)

（1）與常規(guī)混凝土相比，自密實混凝土具有流動性好、密實度高、縮短工期、減少人力投入等優(yōu)點。

（2）由于自密實混凝土不需要振搗，因此可以降低由于振搗導致的混凝土離析等問題，解決施工場地無電，施工場地零亂等問題，同時由于自密實的特性，對模板工程、鋼筋工程、支撐工程等均有新的要求。

（3）目前自密實混凝土的研究和應(yīng)用還處于初期階段，在配合比設(shè)計、性能評定、質(zhì)量控制、施工技術(shù)等方面均有待試驗和理論方面的深入研究。

（4）自密實混凝土目前屬于“特種混凝土”，在實際應(yīng)用中還不是十分普及，主要應(yīng)用于水下混凝土施工、大體積混凝土施工、以及鋼管混凝土等混凝土工程，在未來具有廣闊的應(yīng)用前景。

TU528.53

B

1009-7716（2015）05-0142-02

2015-03-04

周曉璽（1989-），男，貴州人，助理工程師，從事高速公路建設(shè)管理工作。