C60鋼管自密實高性能混凝土在工程中的應用

邱有貞

摘要：由于施工條件和要求的差異，建筑工程的施工通常對材料的性能會提出不同的要求，相比于普通混凝土，自密實高性能混凝土在流動性、黏聚性、保水性、充填性、通過性、抗離析性、耐久性等方面的性能均更勝一籌，在實際工程中備受青睞。文章介紹了C60自密實混凝土的原材料選擇和配合比的確定。

關鍵詞：鋼管柱；自密實混凝土；C60；高性能混凝土；建筑工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU528 文章編號：1009-2374（2016）22-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.053

混凝土材料性能的發(fā)揮，成型和密實是兩個基本的過程。拌和后的混凝土澆灌入模，密實后就會形成預期的結構形狀，其中普通混凝土的密實成型需要施加振動作用，使得混凝土內部顆粒在沖擊影響下產生流動，并達到密實要求。而自密實高性能混凝土的成型主要利用化學外加劑的分散作用以及精心控制外加劑、膠凝材料、粗細骨料的配比，在澆筑后，在不需要機械振搗的條件下，就能夠自主克服屈服應力，并使得混凝土出現流動。值得一提的是，拌和后的自密實高性能混凝土，由于材料本身具有充分的塑性黏度，可有效克服普通混凝土材料離析和泌水問題。自密實混凝土充分填充模板和鋼筋空隙，形成密實、均勻的混凝土結構，可用于澆筑成型形狀復雜、薄壁和配筋密集的結構。

1 工程概況及技術要求

某高層建筑的鋼管柱，鋼管柱截面為圓形，鋼管柱外框為鋼筋混凝土結構，外框鋼筋密集，鋼管柱內混凝土下落高度有5m。為保證混凝土的施工質量，工程結合有關的技術標準資料，由建設單位、承包單位和混凝土供應商商榷，根據建筑的鋼管柱結構形式，使用自密實高性能混凝土，在澆筑后，在自重作用下填充密集鋼筋的各個位置和鋼管柱內，達到預期的密實效果。

C60自密實高性能混凝土技術要求：配制強度為69.9MPa，擴展度為700±50mm，坍落擴展度與J環(huán)擴展度差值在25～50mm之間，表現出混凝土的間隙通過率、離析率不大于15%，倒坍排空時間不大于10秒。

2 自密實高性能混凝土配合比的制定

為達到以上的施工成效，本工程在施工前，通過優(yōu)先原材料，配合比計算，配合比優(yōu)化，大量的模擬試驗，最終確定C60自密實高性能混凝土的配合比。

2.1 配制原理

配制自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠結材料和粗細骨料的選擇與搭配和精心的配合比設計，將混凝土的屈服應力減小到足以被因自重產生的剪應力克服，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性黏度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現離析和泌水問題，能自由流淌并充分填充鋼管柱和模板內的空間，形成密實且均勻的膠凝結構。因此，在配制中主要應采取以下措施：借助以高性能減水劑為主要組分的外加劑，可對水泥粒子產生強烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服應力和塑性黏度降低。高性能減水劑的減水率應不低于25%，并且應具有一定的保塑功能。摻加適量礦物摻合料能調節(jié)混凝土的流動性能，提高塑性黏度，改善混凝土的和易性，使混凝土勻質性得到改善，并減少粗細骨料顆粒之間的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。適當增加砂率和控制粗骨料粒徑不超過20mm，以減少遇到阻力時漿骨分離的可能，增加拌合物的抗離析穩(wěn)定性。

2.2 原材料的優(yōu)先

C60自密實混凝土原材料選擇：

2.2.1 水泥。選擇廣東云浮“中材”普硅42.5R，該水泥質量穩(wěn)定，水化熱較低，堿含量低，有效降低堿骨料反應。

2.2.2 外加劑。外加劑為深圳五山高強混凝土專用聚羧酸WS-PC系列減水劑。該外加劑具有減水增強、緩凝、引氣、增塑等效果，與廣東云浮“中材”普硅42.5R水泥具有良好的適應性，外加劑是自密實混凝土配制的關鍵原材料，要求既具有高減水率又不造成拌合物離析、泌水，可以在對漿體黏性影響很小的情況下，明顯改善混凝土的工作性能。

2.2.3 砂。選用東莞河砂，該砂細度模數為2.6～2.8，屬二區(qū)中砂，含泥量不大于2%、氯離子含量不大于0.06%，篩分試驗0.315mm以下篩余不小于15%，可有效地改善混凝土工作性能。

2.2.4 粉煤灰。選擇媽灣電廠二級粉煤灰。通過粉煤灰超量代替部分水泥，降低水膠比，同時降低混凝土溫差，可有效地改善混凝土工作性能。粉煤灰是自密實混凝土最常用的礦物摻合料。品質優(yōu)良的粉煤灰可以改善混凝土的工作性能，降低混凝土拌合物流動性的經時損失率，并且可以提高混凝土的后期強度和耐久性。

2.2.5 礦渣粉。選擇首鋼S95級礦粉。

2.2.6 碎石。選擇5～20mm反擊破碎石，該顆粒形狀好，連續(xù)級配，針片狀含量少，壓碎指標4%左右，堿活性低。

2.2.7 水。選擇潔凈自來水。

2.3 配合比的確立

配合比計算、試驗依據：按《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2011）、《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（CECS203：2006）、《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T283-2012）、《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002）、《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（GB/T 50080-2002）進行。我們通過大量的試驗工作，模擬高拋免振成型自密實試塊，最后確定使用的配合比（見表1），其各項主要性能檢測結果見表2。

3 混凝土施工質量控制

3.1 原材料質量控制

高強度自密實混凝土屬于高性能混凝土，對原材料的質量要求和混凝土的生產過程與普通混凝土是不同的，原材料的性能偏差將會影響自密實混凝土的性能。自密實混凝土所用的外加劑、水泥、石子，與我們公司正常生產所用的水泥和外加劑不同，為避免混倉，建立外加劑、水泥和石子專用料倉。同時對原材料加強復檢，確保每一批原材料都符合國家標準和自密實混凝土專用原材料的要求。

3.2 生產過程控制

定期檢查檢定配料計量系統，確保系統計量偏差控制在規(guī)范要求范圍內。試驗人員在生產前應對生產配合比進行復核。裝過萘系砼的運輸車，在裝聚羧酸砼前，要清洗干凈并將車內的積料及余水排凈。由于聚羧酸外加劑與常規(guī)使用的萘系和氨基磺酸系外加劑不同，它需要更多的攪拌時間來打開它的高分子聚合物結構，以便于充分利用較少的用水量來保持混凝土的高流動性和良好的坍落度保持性。攪拌時間一般情況下用聚羧酸比用萘系需延長50～70s，這有利于分散效果的發(fā)揮及C60自密實混凝土的拌勻，C60自密實混凝土攪拌時間至少80s。開盤前試驗室要做好砂石含水率的測試工作，確保生產含水與實際砂石含水一致。開盤第一車混凝土要留樣，按技術要求對坍落度、擴展度、V型漏斗通過時間等幾項指標進行測試，確保混凝土拌合性能達到技術指標要求。

3.3 混凝土施工現場質量控制

公司派出現場技術服務員到工地現場進行全程監(jiān)控，與施工人員溝通，做到信息的及時反饋、及時處理，確保自密實混凝土正常澆筑。外框柱拆模后，及時用塑料薄膜包裹并保濕養(yǎng)護。

4 自密實混凝土的應用和分析

混凝土到達現場后，和易性良好，混凝土出廠擴展度在710mm×700mm，2h后擴展度還保持在680mm×670mm，保證了工地現場的正常施工。試驗室混凝土試件28d強度如表3所示，現場用HT550-A型高強回彈儀檢測實體結構強度，強度平均換算值

mfcu=72.0MPa，混凝土強度達到設計要求。現場結構拆模后，表面光潔，無肉眼可見裂縫，表面極少有氣泡。C60自密實混凝土工作性滿足施工要求，各項力學性能指標均符合設計要求。

5 結語

綜上所述，對原材料進行優(yōu)選，通過配合比的優(yōu)化，設計出了性能優(yōu)異的C60自密實混凝土。自密實高性能混凝土，由于材料本身具有充分的塑性黏度，可有效克服普通混凝土材料離析和泌水問題。自密實混凝土從試驗到現場使用情況來看，配合比參數合理，各項工作性能和力學性能滿足設計要求。隨著高強自密實混凝土的發(fā)展，將會給各類管狀構件、高密集鋼筋結構等帶來更高的綜合效益。

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（責任編輯：小 燕）