C40D150自密實混凝土在某滑冰場地面層的應(yīng)用

王慶法

（北京盛和誠信混凝土有限公司，北京 100103）

C40D150自密實混凝土在某滑冰場地面層的應(yīng)用

王慶法

（北京盛和誠信混凝土有限公司，北京 100103）

自密實混凝土具有的高流動性、均勻性和穩(wěn)定性，在澆筑時無需外力振搗，即可自行流動充滿模板空間，因此在密布鋼筋和金屬管件的滑冰場鋼筋混凝土地面層施工中得到了越來越多的應(yīng)用。本文總結(jié)了某室外滑冰場混凝土面層工程中應(yīng)用的 C40D150 自密實混凝土的原材料、配合比設(shè)計、混凝土性能試驗、生產(chǎn)和澆筑施工等各方面的試驗結(jié)果和質(zhì)量控制措施。

自密實混凝土；滑冰場鋼筋混凝土地面層；抗壓強度；抗凍融；施工

0　引言

隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展以及全民健身運動的興起，國內(nèi)建設(shè)了大量的室內(nèi)或室外的人工滑冰場。為了滿足節(jié)能、節(jié)電和頻繁使用的要求，降低綜合成本，人工滑冰場的設(shè)計和建造越來越注重其多功能性。

當(dāng)前，建造人工滑冰場的地面層主要有兩種做法：一是鋼筋混凝土面層，這種做法使滑冰場地面與一般體育館地面相同，除供滑冰使用外，容易轉(zhuǎn)作其它功能使用，而且制冰量少，初凍冰負(fù)荷小，面層平整，便于清掃劃線。同時，由于冷卻排管及支架均設(shè)在鋼筋混凝土層內(nèi)，可避免這些金屬管件的碰撞和腐蝕，而且可以通過對水泥或水磨石表面做些圖案或色彩處理，使冰面更加美觀。二是砂質(zhì)面層，這種做法就是在冷卻排管的周圍采用優(yōu)質(zhì)河砂填充，具有施工簡便、造價低、冷卻排管便于維護等優(yōu)點，但冷卻排管易受損傷和腐蝕，制冰所需冷量比混凝土面層的要大的多。雖然在造價上鋼筋混凝土面層比砂質(zhì)面層要高，但國內(nèi)人工滑冰場的地面層大多采用鋼筋混凝土面層。

在澆筑混凝土面層時，由于冷卻排管及支架均在鋼筋混凝土層內(nèi)，如果對混凝土振搗成型，就很容易對冷卻排管造成損壞，從而嚴(yán)重影響制冷系統(tǒng)，因此大多采用自密實混凝土，依靠自密實混凝土本身具有的高流動性、均勻性和穩(wěn)定性，在澆筑時無需外力振搗，混凝土在自重作用下流動并充滿模板空間。

本文總結(jié)了 C40D150 自密實混凝土在某室外滑冰場混凝土面層澆筑工程中的應(yīng)用情況。

1　工程概況

北京某學(xué)校改造建設(shè)一座露天小型操場，在冬季時作為滑冰場，夏季時作為旱冰場。冰場面積約為 1200 平米，表面設(shè)計為鋼筋混凝土面層，內(nèi)配Φ8＠150mm 鋼筋，雙向雙層編網(wǎng)，內(nèi)埋 HDPE 制冷排管，冷卻排管及支架均在鋼筋混凝土層內(nèi)，HDPE 制冷排管中心間距為 9.5cm，凈間距約為6cm。該工程混凝土施工的重點是不能振搗，因為振搗容易對制冷排管造成破壞。因此，設(shè)計要求使用 C40 細(xì)石自密實混凝土澆筑混凝土面層。考慮冰場的多功能使用，混凝土設(shè)計抗凍融指數(shù)為 D150。

2　原材料和配合比設(shè)計

2.1原材料

（1）水泥：選用唐山冀東水泥廠 P·O42.5 水泥，其物理性能和力學(xué)性能見表 1。

表1　水泥的物理和力學(xué)性能

（2）砂：選用河北淶水生產(chǎn)的水洗中砂，砂的技術(shù)參數(shù)見表 2。

表2　砂的技術(shù)指標(biāo)

（3）粗骨料：選用河北淶水生產(chǎn)的 5～25mm 石灰石碎石，碎石的技術(shù)參數(shù)見表 3。

表3　粗骨料的技術(shù)指標(biāo)

（4）粉煤灰：選用張家口生產(chǎn) F 類Ⅰ級粉煤灰，技術(shù)參數(shù)見表 4。

表4　粉煤灰技術(shù)參數(shù)

（5）礦粉：選用唐山產(chǎn) S95 級高爐礦渣粉，技術(shù)參數(shù)見表 5。

表5　高爐礦渣粉技術(shù)參數(shù)

（6）高性能減水劑：選用經(jīng)專門復(fù)配的聚羧酸高性能減水劑。考慮到混凝土抗凍等級為 D150，需要摻加引氣劑，因此選用復(fù)配引氣劑的聚羧酸減水劑，使混凝土的含氣量達到4%～5% 之間。減水劑的技術(shù)參數(shù)見表 6。

表6　聚羧酸高性能減水劑技術(shù)參數(shù)

2.2砂石料體積分?jǐn)?shù)和減水劑用量

經(jīng)與施工單位進行澆筑方面的溝通，考慮到小型操場混凝土為露天澆筑，而且可以人工簡單修平，不需要極佳的自密實混凝土的填充性，因此依據(jù) JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，選用自密實混凝土的填充性指標(biāo)為SF2 級（CECS 203:2006《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中為二級），確定粗骨料的體積為 0.30m3、0.32m3、0.34m3進行對比試驗。

所用的砂為天然水洗中砂，顆粒狀態(tài)較好，為保障混凝土順利澆筑，保證混凝土強度和降低成本，選定砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)為 0.43。

因引氣劑復(fù)合在聚羧酸高效減水劑中，為保證混凝土拌合物有足夠含氣量以滿足設(shè)計抗凍融指標(biāo) D150，經(jīng)試驗最終確定聚羧酸高效減水劑的摻量為 2%。

2.3C40D150 自密實混凝土配合比設(shè)計

依據(jù) JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)，采用絕對體積法進行配合比設(shè)計計算。其中，針對引氣型的自密實混凝土，選定每立方米混凝土中引入空氣的體積為 35L。表 7 給出了計算的三個理論配合比。

表7　自密實混凝土計算配合比 kg/m3

3　自密實混凝土的性能試驗

3.1混凝土拌合物性能

依據(jù) CECS 203:2006《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》規(guī)定對上述三個配合比的自密實混凝土的拌合物進行了試驗。試驗中采用 A 型 U 型箱和 2 型隔柵型障礙。拌合物性能試驗結(jié)果見表 8。

表8　自密實混凝土拌合物性能試驗結(jié)果

拌合物試驗結(jié)果表明，依照三個配合比配制的自密實混凝土的拌合物均具有較好的流動性和填充性以及工作性經(jīng)時保持能力。三個配合比的拌合物的坍落擴展度指標(biāo)達到了SF2級要求，可以滿足一般鋼筋混凝土工程的自密實澆筑要求，但是 3 號配合比的拌合物的 V 型漏斗試驗和 U 型箱填充高度試驗指標(biāo)不能滿足自密實性能二級的要求。三個配合比的拌合物的含氣量穩(wěn)定在 4.3%～4.7% 范圍內(nèi)，有利于滿足混凝土抗凍融性能要求。

3.2混凝土抗壓強度

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取上述三個配合比的自密實混凝土的拌合物成型了抗壓強度立方試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護至規(guī)定齡期，測試了各齡期的抗壓強度，試驗結(jié)果見表 9。

表9　自密實混凝土抗壓強度試驗結(jié)果

從表 9 得知，在砂漿中砂體積分?jǐn)?shù)一定的情況下，雖然膠凝材料用量在減少，但隨著粗骨料體積的增加，28 天強度并沒有明顯降低。從強度性能上看，三個配合比均能滿足本工程混凝土設(shè)計強度等級的要求。

3.3混凝土抗凍融性能

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取上述三個配合比的自密實混凝土的拌合物成型了抗凍融棱柱體試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護至 28 天齡期，使用快速凍融儀進行 150 次凍融循環(huán)試驗，測試了混凝土的抗凍融性能。試驗結(jié)果見表 10。

表10　自密實混凝土 150 次凍融循環(huán)試驗結(jié)果

從表 10 得知，三個配合比的混凝土的抗凍融性能結(jié)果為：在經(jīng)歷 150 次快速凍融循環(huán)后，混凝土試件的質(zhì)量損失率為 1.67%～1.96%，抗壓強度損失率為 14.1%～18.2%，均能滿足混凝土設(shè)計凍融 D150 的技術(shù)指標(biāo)要求。

4　混凝土生產(chǎn)

4.1混凝土生產(chǎn)配合比和拌合物性能

由于該項工程對自密實混凝土的要求并不是很高，因此從經(jīng)濟實用角度優(yōu)選 2 號配合比（即粗骨料體積為 0.32，砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)為 0.43）作為生產(chǎn)配合比，進行自密實混凝土的生產(chǎn)。

試驗室對實際生產(chǎn)的混凝土拌合物進行了出機性能的檢驗，檢驗結(jié)果見表 11。

表11　自密實混凝土出機檢驗結(jié)果

試驗結(jié)果與試配時基本吻合，可以滿足本工程自密實混凝土的施工技術(shù)要求。

4.2混凝土生產(chǎn)控制要點

（1）為保證原材料的計量允許偏差滿足規(guī)范中的要求，在生產(chǎn)自密實混凝土前，對設(shè)備進行了計量偏差確認(rèn)，滿足要求后進行混凝土的生產(chǎn)。

（2）為保證自密實混凝土的勻質(zhì)性，混凝土攪拌時間適當(dāng)延長，取常規(guī)攪拌時間的 1.5 倍，攪拌站嚴(yán)格按照試配選定的配合比進行生產(chǎn)。

（3）質(zhì)檢員嚴(yán)格監(jiān)控粗細(xì)骨料含水率的變化，及時進行檢測，依據(jù)含水率的變化及時調(diào)整施工配合比。

5　工程澆筑

（1）混凝土澆筑采用汽車泵泵送方式，在施工場地內(nèi)從北向南依次推進，連續(xù)澆筑約 7 小時，一次完工。

（2）泵管軟管出口與鋼筋的垂直高度控制在 1.5m 以內(nèi)，確保自密實混凝土不離散。

（3）施工現(xiàn)場與生產(chǎn)站之間的運輸距離較近，路程時間約計 30 分鐘。澆筑前，進行了自密實混凝土出罐檢測，坍落擴展度為 690mm、含氣量 4.5%，均能滿足施工和設(shè)計要求。

（4）自密實混凝土澆筑相當(dāng)順利，流動性良好，制冷管和鋼筋等間隙填充較為理想，澆筑后采用紅外找平儀進行找平，自密實混凝土達到了設(shè)計的澆筑效果。

（5）施工完成后在規(guī)定養(yǎng)護齡期對自密實混凝土取樣，進行了強度和凍融的第三方檢測試驗，混凝土 28 天抗壓強度平均為 47.3MPa，150 次凍融循環(huán)后的強度和質(zhì)量損失率分別為 1.95% 和 16.2%。測試結(jié)果表明，實際生產(chǎn)和施工的混凝土滿足了抗壓強度和抗凍融設(shè)計的要求。

6　結(jié)論

本項滑冰場地面改造工程中，成功進行了 C40D150 自密實混凝土的施工和應(yīng)用：

（1）實際生產(chǎn)的混凝土拌合物出機坍落度為 260mm，坍落擴展度為 700mm，T50 試驗結(jié)果為 5.1s，V 漏斗試驗結(jié)果為 17.4s，達到了 SF2 級自密實混凝土的拌合物性能設(shè)計要求。

（2）澆筑后的混凝土 28 天抗壓強度達到 47.3MPa，150次凍融循環(huán)后的強度和質(zhì)量損失率分別為 1.95% 和 16.2%，滿足了抗壓強度和抗凍融設(shè)計的要求。

（3）混凝土地面自密實澆筑施工順利，施工狀況良好，完全達到了設(shè)計要求和效果。施工效果圖見圖1和圖2。

圖1　滑冰場面層鋼筋布置情況

圖2　自密實混凝土澆筑完成后情況

[1] CECS 203:2006．自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] JGJT/T283—2012．自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[3] 朱衛(wèi)中．負(fù)溫高強混凝土技術(shù)研究進展[J]低溫建筑技術(shù)．

[4] CCES 02—2004．自密實混凝土設(shè)計與施工指南[S]．

[5] 施惠生，孫振平，鄧凱．混凝土外加劑實用技術(shù)大全[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2008．

[6] GB/T50082—2009．普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

［通訊地址］北京朝陽區(qū)孫河鄉(xiāng)上辛堡村南（北京朝陽區(qū)孫河鄉(xiāng)上辛堡村南）（1001403）

王慶法，工程師。