C60自密實混凝土在大體積0#塊施工中的應用

閆 韡 彭文祥

中南大學地球科學與信息物理學院 湖南 長沙 410083

正文：

1.工程概況

鄭州市四環線及大河路快速化工程是鄭州市十大民生工程之一，為保證2019年9月鄭州市順利舉辦全國少數民族運動會，制定“2019年6月30日主線通車，2019年12月30日全線通車”的總體工期目標，工期緊、任務重。東四環位于鄭州市主城區的東部，呈南北走向，北起大河路，南至南四環，全長17.828km，東四環以航海東路為界，以北段為地面快速路，長約15.505km，道路標準橫斷面組成為：地面快速路（雙向十車道）+輔路；航海東路以南段為：高架橋快速路+地面主干路路段，長約2.323km，道路標準橫斷面組成為：高架快速路（雙向六車道）+地面主干路（雙向八車道）+輔路。東四環規劃控制總寬度180m，設計速度為80km/h。

2.工程施工要點及技術難度

2.1 節段拼裝梁0#塊部分采用現澆的形式，尺寸為長*寬*高4.5*16.6*2.1混凝土方量為57立方米，施工設計鋼筋型號多，分部密集，綁扎工序繁雜，鋼筋及預應力孔道精準定位高，施工難度大；主梁采用節段預制工藝，節段預制梁精度誤差不大于1mm，精準度高，施工工藝嚴謹；

2.2 C60自密實混凝土技術難度大，原材要求高，介于該項目為市政工程的特殊性，無法自行建設拌合站，故原材料的指標控制亦是本工程的重點之一，加之現代混凝土原材料復雜化、劣質化，結構與施工要求復雜多樣，惡劣環境氣候等直接影響C60自密實混凝土各項性能指標；

2.3 墩頂現澆0#塊分為中墩和邊墩0#塊，中墩0#塊砼一次澆筑，邊墩0#塊分兩次澆筑。0#塊鋼筋綁扎密集，要求混凝土塌落度不小于200mm，擴展度不低于600mm。

3.原材料、配合比 與施工過程控制

3.1 原材料對C60自密實砼配比的影響

3.1.1 兼顧大流動性與穩健性

由圖3-1可知，降低膠材用量，流變性能劣化，骨料運動能力降低，增加膠材用量，骨料沉降，穩健性降低；

圖3-1 粘度和塑性粘度與屈服應力的關系

3.1.2 兼顧大流動性與抗裂性

由圖3-2可知，降低膠材用量，流變性能劣化，骨料運動能力降低，增加膠材用量，水化溫度升高，收縮增加，抗裂性降低；

圖3-2 砼齡期與自密實砼體積變形的關系

3.1.3 水泥

由圖3-3和圖3-4可知，水泥細度變大，需水量減小，流動度增加，保水性下降，水泥中C3A含量增加，自密實混凝土工作性損失變大；

圖3-3 水泥主要礦物組分的水化熱

圖3-4 C3A含量對水泥砼工作性的影響

3.1.4 礦物摻合料

應選用滿足國家標準要求的粉煤灰和礦粉，顯微形態差異大、玻璃體含量低的粉煤灰強烈吸附減水劑，顯著劣化自密實砼工作性，由圖3-5和圖3-6可知，礦粉品質較為穩定，對砼工作性負面影響小為降低SCC混凝土收縮，宜多用粉煤灰、石粉等惰性摻合料少用水泥、礦粉；

圖3-5 粉煤灰品種對自密實砼工作性影響

圖3-6 粉煤灰摻量對自密實砼收縮的影響

3.1.5 細骨料-砂

由圖3-7和圖3-8可知，流動度隨粘土含量的增加呈線性降低，蒙脫土對流動度劣化程度最大，摻入1%，流動度降低40%，高嶺土次之，伊利土影響相對最小，摻入6%，流動度僅降低15%，黏土在水泥基材料中形成薄弱環節，強度低、收縮大，是增加水泥基材料收縮變形的主要原因；

圖3-7 蒙脫石流動性與粘土含量的關系

圖3-8 伊利土流動性與粘土含量的關系

3.1.6 粗骨料-石子

由表3-1，圖3-9和圖3-10可知，良好的級配有利于提升自密實混凝土工作性與密實性，應優選骨料級配，實現分級供應與配比，盡可能降低堆積孔隙率；

表3-1 級配與堆積孔隙率

圖3-9 自密實砼與同配比砂漿工作性能

圖3-10 粗骨料級配與擴展度的關系

3.1.7 混凝土減水劑

由表3-2可知，砂漿可以更清晰反應性能波動，用于外加劑性能評價必要補充，同配比的水泥（含摻和料）砂漿新拌性能應滿足要求，且不泌水、離析。

表3-2 砂漿參數表

3.2 原材料選配

本項目考慮以上幾大因素并結合現場實際情況，采用以下幾種材料進行該項目配比工作的適配工作。

3.2.1 水泥;采用孟電水泥廠生產的P·O 52.5級水泥，其部分性能如表3-3所示；

表3-3 孟電水泥廠水泥部分性能指標

3.2.2 砂：采用信陽河沙，具體性能指標如表3-4所示；

表3-4 細骨料各項性能指標

3.2.3 卵（碎）石：采用賈峪卵（碎）石，具體性能指標如表3-5所示；

表3-5 粗骨料各項性能指標

3.2.4 混凝土外加劑：采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司PCA*-Ⅰ聚羧酸高性能減水劑，具體性能指標如表3-6所示；

表3-6 混凝土外加劑各項性能指標

3.2.5 水：采用自來水。

3.3 配合比

優選各種材料后，設計依據JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》。鄭州地區首次采用節段梁預制拼裝工藝，并且0#塊現澆部分采用C60自密實混凝土，技術標準高，操作難度大。甲方要求高強度、高水泥用量，經過多次試配，強度富余很高，但混凝土的工作性能不理想，主要表現為混凝土表面裂紋較多、氣泡較多、粘性大、混凝土擴展度損失大。

3.3.1 在實際試配時采用了多種配合比進行反復試驗，并在整個施工過程中總結出相關注意事項：

3.3.1.1 如有條件建議自行建站，保證材料與工藝統一；

3.3.1.2 依據實驗室試配初步確定外加劑摻量，拌合樓生產時摻量取低值，流動性通過微調拌合水量調節；

3.3.1.3 攪拌時間較普通混凝土有所延長，尤其是出現反向增長、低溫、低水膠比時，一般不宜低于90 s；

3.3.1.4 控制計量誤差：粉料、水與外加劑不超過1%，骨料不超過2%；

3.3.1.5 含水率測量頻次≥2次/班，顯著波動時加大；

3.3.1.6 氣溫、砼料溫≤15℃時，注意工作性變化，可適當延長攪拌時間；

3.3.1.7 環境溫度≥20℃時，運輸時間≤60min；環境溫度10～20℃時，運輸時間≤75min；環境溫度＜10℃時，運輸時間≤145min；

3.3.1.8 自密實砼入模溫度不宜高于30℃；

3.3.1.9 應配備適宜的泵送設備，理論輸送壓力（低壓/高壓）≥10/18MPa，柴油驅動，額定功率≥140kW,根據工況及時調整排量，盡量采用高壓低排，排量不超過80%；

3.3.1.10 自密實混凝土從出機到入模完成，時間不宜超過90min，泵后混凝土性能仍能滿足設計要求；

3.3.1.11 施工過程實時監測混凝土工作性，必要時可采取輔助振搗措施；

3.3.2 通過現場試澆、拆模觀測、強度回彈等多種檢驗方式，最終達到設計及規范要求的相關指標的配合比如表3-7所示：

表3-7 混凝土配合比情況

3.4 混凝土的澆筑

3.4.1 墩頂0#塊采用單箱單室等梁高斜腹板預應力混凝土箱梁。中墩0#塊采用一次澆筑；邊墩A類0#塊分二次澆筑，第一次澆筑除錨槽段外砼，張拉完縱向預應力鋼束后，第二次澆筑錨槽段砼并墩梁固結；邊墩B1類級B2類0#塊分二次澆筑，第一次澆筑除錨槽段外砼，第二次澆筑錨槽段砼，錨槽段后澆砼采用C60自密實補償收縮混凝土，澆筑過程中，C60自密實混凝土依靠自身高流動性、間隙通過性和抗離析性自動形成密實混凝土，需局部輔助振搗；

3.4.2 冬季澆筑0#塊時采取保溫保濕、防風等措施保證混凝土澆筑質量；炎熱氣候下澆筑混凝土時，入模前盡量降低模板、鋼筋溫度以及附近的氣溫，混凝土的入模溫度不宜高于氣溫且不宜超過90℃；

3.4.3 控制混凝土的運輸時間及擴展度，現場嚴禁加水；

3.4.4 混凝土澆筑工程中考慮外加劑粘結性與石子自重的相對關系，為了減小泵送時泵送壓力對混凝土的影響，澆筑時的不了高度不宜超過2m；

3.4.5 為消除混凝土表面裂紋，澆筑工程中不斷調整混凝土的拓展度，由底部向頂部澆筑時，拓展度逐步減小并控制在700mm-600mm之間；

3.4.6 合理安排混凝土澆筑時間，避免在低溫、大風和干燥高溫等時間段澆筑。

4.混凝土的養護

4.1 對墩頂0#塊混凝土養護進行專門的技術交底，并實施實名責任制，保證專人進行養護；

4.2 采用保溫性能好的模板，拼縫嚴密、加固可靠、定位準確，澆筑前要澆水濕潤；

4.3 混凝土養護期間，混凝土內部的最高溫度不宜高于65℃，混凝土表面的養護水溫度與混凝土表面溫度之間的溫差不大于15℃。混凝土結構或構件在任一養護時間內的內部最高溫度與表面溫度之差不宜大于20℃，當周圍大氣溫度與養護中混凝土表面溫度之差超過20℃時，混凝土表面必須覆蓋保溫層；

4.4 混凝土拆模時，芯部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環境之間的溫度均不得大于20℃。在炎熱和大風干燥季節，應采取有效措施防止混凝土在拆模過程中開裂。

5.結語

5.1 通過對東四環0#塊的工程查驗，工程建設、監理、施工單位未發現0#塊混凝士有裂縫；

5.2 科學合理的澆筑施工和養護是確保0#塊無裂縫的關鍵；

5.3 28d強度混凝土配合比設計通過工程驗收，能滿足設計要求，不僅保證了工程質量，同時節約成本，結構觀感受到工程建設與監理的一致好評，取得了良好的經濟效益和社會效益；

5.4 由于鄭州地區C60自密實混凝土首次使用，要充分改變傳統混凝土操作觀念，積累經驗細化操作，確保此次C60自密實混凝土順利澆筑，并為鄭州地區首次采用節段預制梁梁新工藝保駕護航。

6.結論

通過加強原材料的控制，生產過程控制和施工現場施工單位的配合，配合比需在實際應用過程中不斷優化，使C60自密實混凝土的強度得到充分保證，混凝土和易性、可泵性及耐久性大大改善。在實際施工過程中，完全滿足了施工要求，后期混凝土表面光滑平整，試塊強度及實體回彈檢測均滿足設計、施工要求。