自密實混凝土在AP系列核電核島工程建設中的應用

武偉，趙建忠

（國核工程有限公司，上海 200233）

自密實混凝土在AP系列核電核島工程建設中的應用

武偉，趙建忠

（國核工程有限公司，上海 200233）

自密實混凝土具有很高的流動性，能不經振搗或少振搗而自動流平并充滿模塊墻體或密級鋼筋區域，可降低施工噪聲、加快施工速度和提高施工質量。結合AP系列核電工程建設，介紹了自密實混凝土的工程應用，探討了其施工要點和關鍵質量控制措施，為其他類似項目提供參考。

自密實混凝土；工程應用；施工要點；質量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.047

1 引言

自密實混凝土是一種具有高流動度且不離析、不泌水，能在免振搗的情況下，完全依靠自身重力作用，充滿模板內空間，達到充分密實和獲得最佳性能的混凝土[1-4]。自密實混凝土區別于普通混凝土的最大特點在于其以流動性、黏聚性、通過性、抗離析性為主的工作性能。其優越性主要表現在：可降低漏振、過振等施工中的人為因素以及配筋密集、結構形式復雜等不利條件對施工質量的影響，最大程度的減少因振搗不足而造成的質量缺陷，提高混凝土的密實性和耐久性；同時，能夠顯著降低作業強度，消除振搗噪聲，改善環境等。

采用AP技術的第三代壓水堆核電工程，其結構緊湊，并采用模塊化理念進行施工。自密實混凝土由于其獨特的優勢，及在施工方面無可比擬的優越性，在AP系列核電核島工程中有較廣泛的應用。

2 工程應用特點

2.1 自密實混凝土的配合比

2.1.1 原材料要求

1）膠凝材料。除要求溫升很低的中熱或低熱水泥外，還應考慮與高效減水劑的相容性；而摻用礦物細摻料的目的是調節混凝土的施工性能，提高混凝土耐久性，降低其溫升。

2）骨料。骨料的粒形、尺寸和級配對自密實混凝土的施工性，尤其是對其間隙通過性影響很大。自密實混凝土需要有較大的漿骨比，由于砂率大，粗骨料用量較小，砂子宜選用中

粗砂，且應嚴格控制砂中粉細顆粒的含量和石子的含泥量。

3）外加劑。外加劑要求要有優質的流化性能，保持混凝土的流動性、合適的凝結時間與泌水率、良好的泵送性，同時還不能對混凝土力學性質、干縮和徐變無壞影響，多采用高性能引氣型減水劑，同時摻抗離析劑或增稠劑來解決自密實混凝土離析的問題。

2.1.2 配合比設計

自密實混凝土的配合比應滿足施工性能的要求，關鍵是良好的流變性能。根據性能要求，對水膠比、用水量、砂率、粉煤灰、外加劑等主要參數進行精心設計，再經過性能試驗，反復調整原材料參數來最終確定自密實混凝土的配合比。在某核電工程中，某自密實混凝土的設計擴展度（610±50）mm；設計強度C35；設計含氣量3.5%～6.5%；水灰比=0.55；水膠比=0.42。主要配合比參數如下：

中砂∶小碎石∶中碎石∶水泥∶粉煤灰∶高效減水劑∶水=833:291:588:345:110:3.64:190。

2.2 模型試驗驗證

為有效論證施工性能是否夠滿足設計和施工要求，對自密實混凝土進行模擬試驗驗證。截取結構模塊中具有代表性的一段鋼板結構作為試驗件，進行流動性模擬試驗。通過測定混凝土經過隔斷間隙，從模型一側流入另一側時的流動狀態，并在試驗件內部人為制造空鼓或氣泡區域，綜合評價流動性、間隙通過性和填充性。通過對澆筑試驗前后過的對比分析，得出以下結論：

1）自密實混凝土的流動性和填充性滿足澆筑要求，最大水平流動距離不大于10m；

2）抗離析性滿足對自密實混凝土澆筑高度的要求；

3）密實性滿足結構模塊對自密實混凝土的設計要求。

通過上述試驗論證，為自密實混凝土的工程應用提供了有效的試驗論證依據。

2.3 自密實混凝土在結構模塊工程中的應用

核島廠房通常采用多個結構模塊，每個結構模塊以鋼板、槽鋼、角鋼、錨固釘等先拼接形成墻體等結構構件后，再吊裝就位，最后在其鋼板墻中間澆筑自密實混凝土。三門核電工程中的結構模塊主要以鋼板、槽鋼、角鋼、錨固釘等拼接形成墻體、樓板等結構構件，吊裝就位后，再對其墻體和樓板等灌注混凝土，典型的結構模塊如圖1所示。

圖1 CA01結構模塊示意圖

結構模塊的特點對混凝土的性能提出更具體的要求，表現為：①混凝土要具有良好的流動性和填充性，來充滿結構復雜的門洞和貫穿件區域；②混凝土從高處下落后保證不產生離析；③需要嚴格控制由于混凝土澆筑過程中產生的側壓力對鋼板造成的變形。

為滿足結構模塊對混凝土的性能要求，可采用自密實混凝土進行灌注。結合模塊特點，合理布置多個固定下料點，用多個輸送直管組裝成整體下料泵管，使自密實混凝土在下料點處下落后水平流動，每個下料點負責其流動范圍（不大于10m）內的混凝土布料。為避免離析，注意保證泵管的下端離澆筑面自由下落高度小于1.8m。

按照待澆注的結構模塊的結構特點和自密實混凝土水平流動距離布置澆筑下料點，以相鄰2個下料點的間距不大于10m為原則，則對于圖1所示的結構模塊，其下料點的布置如圖2所示，其共有19個下料點，分別為下料點1至下料點19。在每個下料點內架設垂直方向泵管，垂直方向泵管的內/外徑可為125mm/134mm，依靠自密實混凝土自身的擴展性澆筑到設計部位，在垂直方向泵管的下部端頭上加設了逐步縮小的管頭，該管頭與澆筑面高度不大于1.83m。

對于由于其他原因可能會造成模塊墻體局部位置將留設混凝土施工縫。對留設的施工縫可采用壓痕法進行處理。其具體方法為：在澆筑完畢8h后開始檢查混凝土的凝固情況，在澆筑完畢后10～16h開始施工縫的處理，應保證在終凝前完成對施工縫的處理，其中：對于施工縫表面的浮漿或積水，采用工具將其吸出，搜集到預先準備好的空容器中，并將盛有浮漿或積水的容器運出結構模塊外進行清空處理，工具每次使用前應將其清理干凈；若施工縫區域表面有可見的粗骨料，則

先將粗骨料上所附的浮漿清除，然后將表面的水泥漿掃除，并將掃除的渣收集到一起后運出結構模塊，在整個過程中不要擾動粗骨料；若施工縫區域表面無水泥漿，則利用施工縫處理工具下壓形成壓槽，壓槽深度至少為6mm，相鄰壓槽之間的凈間距不大于50mm。

圖2 CA01結構模塊混凝土下料點位置示意圖

以上所述施工縫的驗收采用如下標準：（1）表面無可見的碎渣，碎渣至少包括施工后殘留碎渣以及用施工縫處理工具處理后產生的碎渣；（2）用施工縫處理工具處理后的施工縫表面形成的壓槽朝一個方向，且平行于結構模塊的墻體方向；（3）無可見的積水或水泥漿殘留在混凝土表面。

2.4 自密實混凝土在鋼筋混凝土工程中的應用

在核島建設中，有一些鋼筋密集、幾何形狀復雜等澆筑部位，采用傳統混凝土施工技術無法澆筑或澆筑困難，也可采用自密實混凝土。自密實混凝土由于其獨特的特點和優勢，對于這些鋼筋密集、幾何形狀復雜等的部位，特別適合，可以保證鋼筋和混凝土的整體性，保證澆筑質量。

3 施工要點及質量控制

3.1 施工要點

自密實混凝土的優越性是否能夠體現，關鍵在于其施工性能要求。結合核電工程應用實踐，為保證施工性能要求，自密實混凝土重要的施工要點有以下幾個方面：

1）施工開始之前應認真熟悉施工圖紙等設計文件，確保圖紙的有效性和準確性，并做好安全和技術交底工作；做好分層分段設計，合理安排施工邏輯，確保分層澆筑的間隔時間略短于混凝土的初凝時間。

2）澆筑前，確保管道、埋件、鋼筋等均已施工完畢，各種預留洞口、鋼筋、套筒與模塊及鋼板與底板之間的連接處都已密封完畢，提前2h濕潤混凝土接觸面，并先澆筑一層100～200mm厚與混凝土強度等級相同的水泥砂漿，以防止下落的混凝土粗骨料產生彈跳。

3）應結合工程結構特點選用適當機具與澆筑方法，澆筑不宜過快，但應保持連續性，避免形成孔洞和蜂窩麻面；澆筑最大自由落下高度和最大水平流動距離要進行嚴格控制，不宜超過限值，避免混凝土離析分層；泵管的上下部應采用鋼管夾緊并連接牢固，以防澆筑時晃動；采用固定下料點方式，下料時要保證只從一個方向下料，有利于混凝土在模塊內水平流動。

4）自密實混凝土一般不允許振搗，但對于結構復雜難以排出氣泡、混凝土流動困難時，可謹慎采用輕微輔助性振搗。同時自密實混凝土的流動度較大，要求模板具有更高的剛度和堅固程度，并嚴格控制自密實混凝土一次澆筑高度和下料順序來避免墻體模板的側壓力超過設計允許值。

5）由于自密實混凝土膠凝材料含量較高、水灰比較小，在終凝前易失水造成早期收縮開裂，因此，早期養護尤為重要，以防止早期收縮裂縫。同時，為防因氣泡溢出而導致自密實混凝土沉降，可在澆筑最上層混凝土時適當提升標高。

3.2 質量控制措施

為保證自密實混凝土的施工性能，選擇合理的質量控制措施是至關重要的。除選擇具有資質和實力的混凝土供應商，不定期對混凝土原材料進行抽查外；澆筑前應對坍落度、擴展度和卸料溫度等進行實測；同時配備強有力的施工項目管理班組，在施工前制定切實可行的澆筑方案，對施工人員進行交底，確保質量。而對于結構模塊等不易外觀檢查的含有密閉空間的構件，對于澆筑完成之后的質量檢查極其困難，目前尚未有有效的手段來檢測澆筑質量，只能在過程中嚴格控制并檢查澆筑質量。

3.2.1 澆筑過程中的檢試驗

按照76.5m3進行一次的檢驗頻率，在入泵口處進行入模溫度、含氣量、密度、擴展度的檢驗和標準試塊取樣。單次澆筑量不足76.5m3的，也按照上述要求進行一次檢驗和取樣。

3.2.2 相關性試驗

試驗項目有：溫度、含氣量、塌落擴展度。分為澆筑前相關性試驗和澆筑過程中的相關性試驗。根據設計要求，澆筑前在現場對混凝土進行相關性試驗，所取得的數據作為正式施工的參考，再在澆筑過程中，在下料處和泵車泵管出口處（澆筑到墻體或樓板之前）進行檢測。

3.2.3 澆筑過程監控

監控主要采用百分表進行監測，采用懸垂法作為輔助。測點位置由澆筑高度來布置，但需要布置在墻體鋼板外側，應盡量避免被外部因素干擾。

自密實混凝土澆筑完成后，除按規定對表觀質量、平整度和標高常規檢測外，還應對標養試塊和同條件試塊檢驗報告進行混凝土強度檢驗評定。

3.3 應用展望

工程實踐表明，與傳統混凝土施工方法相比，自密實混凝土施工速度快，避免了長時間的混凝土施工帶來的疲勞作業，有利于保護施工人員的勞動安全和身體健康，且可避免漏振、過振等人為因素對施工質量的影響，并通過擺脫振搗工序，直接成型形狀復雜、配筋密集或特殊結構，增加結構設計的自由度，經濟和社會效益十分顯著，具有很好的可推廣性。但為了更好地提升自密實混凝土應用效果，還應關注以下兩個方面：

1）初凝時間和塑性的關系。自密實混凝土澆筑時，為減少流動混凝土的側壓力，宜適當減少初凝時間來減小下層混凝土側壓力，但同時，還必須保證流動性和可塑性。自密實凝土的設計，應在滿足混凝土流動性和可塑性的前提下，通過添加早凝劑，盡量減少初凝時間。

2）耐久性和流動性的關系。為增強自密實混凝土的流動性，其含氣量設計值一般較大，會在混凝土內部形成小氣眼。為提高混凝土耐久性，尚需降低含氣量?？赏ㄟ^控制引氣性高效減水劑的使用，適當提高優質粉煤灰的含量來實現自密實混凝土的流動性和耐久性的平衡。

4 結語

自密實混凝土技術適合于澆筑量大、鋼筋密集、有特殊形狀等的工程，特別是用于密筋、形狀復雜等無法澆筑或澆筑困難的部位。本文結合AP系列核電工程建設，介紹了自密實混凝土的工程應用，探討了其施工要點和質量控制措施，通過采取必要的施工措施，能保證工程質量，為其他類似項目提供參考。

【1】羅素蓉，鄭建嵐.自密實高性能混凝土在工程中的應用[J].建筑施工，2006，28（1）:54.

【2】劉運華，謝友均，龍廣成.自密實混凝土研究進展[J].硅酸鹽學報，2007，35（5）:671.

【3】周啟帆，曾力，李建成.自密實混凝土技術的應用[J].水利水電工程設計，2009，28（1）:49.

【4】齊永順，楊玉紅.自密實混凝土的研究現狀分析及展望[J].混凝土，2007（1）:25

Application of Self-compacting Concrete in AP Nuclear Power Station Project

WU Wei，ZHAO Jian-zhong
（StateNuclearPowerEngineeringCompany，Shanghai 200233，China）

Withveryhighfluidity,self-compactingconcretecanautomaticlevelandfillthemodulewallordensereinforcedarea,through novibrationorlessvibration,whichcanreduceconstructionnoise,speedupthepaceofconstruction,andimprovethequalityofconstruction. Withengineeringconstruction ofAPNuclear Power Station project,the engineeringapplication ofself-compacting concrete isintroduced, andtheconstructionpointsandqualitycontrolmeasuresarediscussed,whichcanprovidereferencetoothersimilarprojectconstruction.

self-compactingconcrete;engineeringapplication;keypointsofconstruction;qualitycontrol

TM623;TU528.31

B

1007-9467（2016）07-0171-04

2016-01-04

武偉（1984～），男，安徽蚌埠人，高級工程師，從事核電廠項目管理研究，（電子信箱）wuwei_china@163.com。