自密實(shí)混凝土工程應(yīng)用技術(shù)探討

郭惠明

（杭州龍銀建材有限公司，浙江 杭州 310024）

自密實(shí)混凝土是一種高流動(dòng)性且具有適當(dāng)粘度的混凝土，它不離析，即使在密集配筋和復(fù)雜形狀的條件下，僅依靠自重而無需振搗便能均勻密實(shí)填充成型，為施工操作帶來極大方便。同時(shí)兼有提高混凝土質(zhì)量、改善施工環(huán)境、加快施工進(jìn)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，被稱為“最近幾十年中混凝土技術(shù)最具革命性的發(fā)展”。

我國雖然對(duì)自密實(shí)混凝土的研究及應(yīng)用相對(duì)較晚，但近年隨著《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的制定及標(biāo)準(zhǔn)宣貫、聚羧酸高性能減水劑的推廣使用，自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)得到了較快發(fā)展。然而就自密實(shí)混凝土目前實(shí)際生產(chǎn)數(shù)量來看，其應(yīng)用并不廣泛，究其主要原因是一方面目前商品混凝土攪拌站并沒有解決自密實(shí)混凝土成本高的問題，特別是低標(biāo)號(hào)自密實(shí)混凝土的成本控制；另外一方面商品混凝土攪拌站主要重心在廠內(nèi)配置，沒有與工程部位實(shí)際情況有效結(jié)合，缺乏實(shí)時(shí)技術(shù)服務(wù)工作，限制了自密實(shí)混凝土的廣泛推廣。本文以杭州國際金融會(huì)展中心三層地下室柱子自密實(shí)混凝土生產(chǎn)供應(yīng)澆筑為實(shí)例，詳細(xì)介紹了自密實(shí)混凝土工程應(yīng)用中存在的技術(shù)控制難點(diǎn)和成本控制難點(diǎn)，針對(duì)這些難點(diǎn)采取了一系列的措施及解決方案，實(shí)際應(yīng)用取得非常好的效果。

杭州國際金融會(huì)展中心位于杭州之江國家旅游度假區(qū)，項(xiàng)目占地288畝，總建筑面積83.28萬平方米，工程設(shè)整體3層地下室，地下室長(zhǎng)度644.3m,寬度244.7m,地下室平面近似矩形，地下室層高分別為地下3層3.8m,地下2層6.2m,地下1層5.1m,框架柱為800mm*800mm,地下室柱子數(shù)量約13000根，C30強(qiáng)度等級(jí)柱子約為7000根。該工程采用逆作法施工。

1 技術(shù)控制難點(diǎn)

1.1 逆作法施工，面積大，無法采用泵送或者攪拌車直接卸料方式，僅柱頂部開150mm圓孔加小型卸料管進(jìn)行混凝土灌注，柱子內(nèi)部鋼柱與外層鋼筋間距小，無法使用振搗器，也無法將放料管深入柱內(nèi)，要求混凝土最高垂直下落6.2m后仍能保證將整個(gè)柱子流實(shí)；

1.2 數(shù)量多，施工期長(zhǎng)，整個(gè)地下室柱子澆筑時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3年，無法保證原材料的穩(wěn)定性；生產(chǎn)業(yè)務(wù)繁忙，供應(yīng)時(shí)間緊，車數(shù)多，無法每車都去用儀器檢測(cè)好混凝土的間隙通過性、抗離析性等指標(biāo)再讓混凝土出廠；

1.3 受限于施工方式，地下一層澆筑時(shí)，混凝土車停在消防車道上，倒入人工翻斗車后再人工拉至每個(gè)柱頂處；地下二層和地下三層澆筑時(shí)，混凝土攪拌車停放在一層消防車道上，先倒入小型三輪翻斗車，通過三輪翻斗車?yán)两┕^(qū)域，再用人工翻斗車?yán)撩總€(gè)柱頂處灌注。這樣的施工方式導(dǎo)致自密實(shí)混凝土的澆筑時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)自密實(shí)混凝土的工作保持性提出了非常高的要求，且翻斗車經(jīng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸震動(dòng)后極易造成混凝土的不均勻性，給下階段的自密實(shí)混凝土灌注造成極大的困難。

2 成本控制難點(diǎn)

2.1 面對(duì)自密實(shí)混凝土配置，常規(guī)思路是嚴(yán)格按《自密實(shí)混凝土技術(shù)應(yīng)用規(guī)程》執(zhí)行，首先會(huì)同材料部去市場(chǎng)中尋找符合規(guī)程要求的5-20或5-16的水洗精品碎石及精品中砂，膠凝材料至少提高至450kg/m3以上，然后擴(kuò)展度、間隙通過性試驗(yàn)指標(biāo)完全按規(guī)程控制。但考慮到杭州地區(qū)的實(shí)際材料情況，目前在售碎石基本為5-25碎石及5-31.5碎石，5-20或5-16的水洗精品碎石生產(chǎn)廠家非常稀少，資源極其稀缺，每噸價(jià)格比普通在售碎石至少高45-50元，精品天然中砂價(jià)格較普通混凝土用砂每噸高30-35元，依據(jù)杭州地區(qū)原材料價(jià)格計(jì)算，C30自密實(shí)混凝土（總膠凝材料450）相對(duì)于C30普通混凝土（總膠凝材料360）材料直接成本至少增加90元/m3。

2.2 選擇好砂石水泥外加劑原材料、做好混凝土配合比試驗(yàn)樣后固定思維方式一般是把這些原材料固定下來固定配合比進(jìn)行下階段的生產(chǎn)，這樣的方式對(duì)于短期內(nèi)供應(yīng)是完全可以適用的，但如果以此工程施工周期長(zhǎng)達(dá)3年的情況，如何固定選擇原材料？如何做好倉位存儲(chǔ)？同地區(qū)曾有一工程需要用到清水混凝土，使用量在一萬方左右，但工期長(zhǎng)達(dá)三年，生產(chǎn)方為保證原材料的材質(zhì)統(tǒng)一，在砂石碼頭租了一個(gè)場(chǎng)地一次性把所需砂石材料量全部購入存儲(chǔ)，待清水混凝土澆筑完畢后僅僅倉儲(chǔ)費(fèi)就高達(dá)120萬元。面對(duì)如此高的倉儲(chǔ)成本非一般工程項(xiàng)目所能承擔(dān)。而且公司生產(chǎn)任務(wù)緊，粉料倉儲(chǔ)噸位有限，固定材料倉儲(chǔ)將給公司生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。

因此公司給技術(shù)部下達(dá)的任務(wù)：1、不能固定原材料廠家，必須能隨時(shí)利用場(chǎng)地內(nèi)用于生產(chǎn)普通混凝土的材料配置出符合要求的自密實(shí)混凝土；2、成本目標(biāo)控制是C30自密實(shí)混凝土單方成本較C30普通混凝土提高幅度在35元以內(nèi)。

3 采取的措施及解決方案

從施工不利條件中找出有利條件，制定技術(shù)方案：①在逆作法施工中，地下室的承重柱為鋼管柱（柱內(nèi)已澆筑C60自密實(shí)混凝土）和格構(gòu)鋼柱，對(duì)于鋼管柱外包澆筑的自密實(shí)混凝土早期強(qiáng)度沒有高的要求；且因頂板先期澆筑，柱子施工期間場(chǎng)地整潔，柱子拆模后有利于帶膜養(yǎng)護(hù)，因此在自密實(shí)混凝土的配比設(shè)計(jì)中可以大幅度提高粉煤灰摻量及礦粉摻量，礦物摻合料摻量提高后提高了膠凝材料體積，有利于降低總膠凝材料的用量，同時(shí)大幅度降低了混凝土的單方成本；②現(xiàn)階段各建筑工程施工速度都非常快，按順作法施工柱子混凝土在澆筑完畢后第二天基本都進(jìn)行了拆模，對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度有較高的要求，但逆作法施工時(shí)所有地下室柱子單獨(dú)澆筑，工期上對(duì)拆模時(shí)間沒有明確要求，可以根據(jù)氣溫情況和實(shí)際混凝土的凝結(jié)時(shí)間與工地協(xié)調(diào)拆模時(shí)間，因此配合比設(shè)計(jì)中可以讓外加劑摻量范圍適度放寬。綜合這些因素，技術(shù)部就制定了以大摻量礦物摻合料技術(shù)控制成本、以外加劑摻量的調(diào)整作為自密實(shí)混凝土工作性關(guān)鍵控制點(diǎn)的技術(shù)方案。

依據(jù)技術(shù)方案前期進(jìn)行大量的試驗(yàn)，試驗(yàn)出滿足工作性能的混凝土配合比，記錄詳細(xì)的數(shù)據(jù)，同時(shí)培訓(xùn)出至少2名對(duì)自密實(shí)混凝土控制調(diào)整經(jīng)驗(yàn)豐富的試驗(yàn)員。①試驗(yàn)初期因受限于原材料的粒型問題，單一的使用5-16碎石試驗(yàn)配置自密實(shí)混凝土黏度偏大，灌注時(shí)下落速度慢，成型后外觀質(zhì)量達(dá)不到要求。經(jīng)大膽突破，5-16碎石摻配30%-50%的5-25碎石混凝土流動(dòng)性明顯提高（實(shí)際澆筑中沒有影響到間隙通過性），混凝土黏度對(duì)應(yīng)外加劑的摻量處于可控狀態(tài)；②把唯一能固定型號(hào)的原材料混凝土外加劑作為主控材料予以控制，要求外加劑減水率高、保坍好、含氣量低、保水性能好、不易板結(jié)、摻量可調(diào)整范圍大；③試驗(yàn)中大量模擬工地施工狀態(tài)，自各材料加水?dāng)嚢?小時(shí)后攪拌機(jī)放料倒入人工翻斗車，人工翻斗車來回推近100米后觀察混凝土狀態(tài)有沒有發(fā)生變化，有沒有發(fā)生混凝土抓底或者骨料沉底現(xiàn)象，之后再進(jìn)行擴(kuò)展度檢測(cè)；再采取同樣的方法檢測(cè)混凝土在出機(jī)1個(gè)半小時(shí)、2個(gè)小時(shí)、2個(gè)半小時(shí)的狀態(tài)；同時(shí)制作一批200mm*500mm*700mm的木模，觀察成型時(shí)混凝土的充盈速度、混凝土中氣泡逸出情況、拆模后外觀質(zhì)量；④在試驗(yàn)出最理想狀態(tài)后，探索當(dāng)原材料發(fā)生變化或者當(dāng)由于工地施工因素延長(zhǎng)施工時(shí)間后混凝土流動(dòng)度損失過大等情況后如何進(jìn)行調(diào)整，這是整個(gè)自密實(shí)混凝土供應(yīng)工程最困難也是最為重要的環(huán)節(jié)。試驗(yàn)時(shí)，由兩位指定試驗(yàn)員不停對(duì)各種級(jí)配碎石比例及外加劑摻量進(jìn)行調(diào)整，每一次調(diào)整數(shù)據(jù)及結(jié)果都做好詳細(xì)記錄并全程視頻記錄，然后集中討論分析原因。經(jīng)不間斷的兩個(gè)月試驗(yàn)，面對(duì)不同的碎石，兩名試驗(yàn)員已經(jīng)能快速?zèng)Q策出摻配比例進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)自密實(shí)混凝土發(fā)生坍落度損失流動(dòng)度損失時(shí)，兩名試驗(yàn)員能準(zhǔn)確計(jì)算出二次流化所需的外加劑用量，憑目測(cè)能準(zhǔn)確判斷出混凝土的坍落度流動(dòng)度等。

3.1 供應(yīng)過程做好全方位技術(shù)服務(wù)工作。指定對(duì)自密實(shí)混凝土已具備豐富經(jīng)驗(yàn)的兩位試驗(yàn)員為專項(xiàng)負(fù)責(zé)人，全程負(fù)責(zé)與施工單位聯(lián)系供應(yīng)時(shí)間、供應(yīng)方量、自密實(shí)混凝土配置、自密實(shí)混凝土運(yùn)輸及澆搗及養(yǎng)護(hù)。

3.2 施工中技術(shù)交底，協(xié)調(diào)做好幾項(xiàng)工作：①依據(jù)小試經(jīng)驗(yàn)，如果同一柱子施工間隔一個(gè)小時(shí)以上，此柱子后期澆筑自密實(shí)混凝土很難保證充盈性，極易造成大量蜂窩麻面，因此必須在合理的時(shí)間范圍內(nèi)澆搗完畢，堅(jiān)決杜絕因用餐等情況中斷澆筑；②必須保證模板拼縫嚴(yán)密，支模穩(wěn)固，整個(gè)澆筑期間不得有漏漿脹模現(xiàn)象；③混凝土澆筑過程中在模板側(cè)面安排專人使用橡皮錘進(jìn)行反復(fù)敲打，這樣一方面加快空氣的排出速度，減少混凝土柱側(cè)及內(nèi)部的氣泡，另外一方面能觀察到混凝土的密實(shí)充盈速度以便控制混凝土灌入速度。④柱子與頂板接縫處是施工難度最大的區(qū)域，因?yàn)榇藚^(qū)域自密實(shí)混凝土失去自重作用，大量氣泡上浮，且受制于下部混凝土的表面張力，水平流淌力有限，造成混凝土導(dǎo)管的反面一側(cè)不易充實(shí)，容易產(chǎn)生空鼓，因此最后收口階段采取側(cè)壁加強(qiáng)橡皮錘敲打外加小型插入式震動(dòng)棒在入口處予以少量振搗，以錘擊估計(jì)密實(shí)情況且入口混凝土高度不再下降為結(jié)束點(diǎn)。

3.3 施工完畢后做好以下工作：①專項(xiàng)負(fù)責(zé)試驗(yàn)員對(duì)整個(gè)拆模過程旁站，對(duì)拆模后柱子的感官質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)記錄，一旦發(fā)現(xiàn)有稍許異常，立即對(duì)該批次混凝土配合比的調(diào)整情況與施工記錄進(jìn)行技術(shù)分析，找出原因，下次澆筑時(shí)予以調(diào)整；②拆模完畢后，立即噴水進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，隨即對(duì)整個(gè)柱子用薄膜覆蓋加膠帶紙纏實(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.4 實(shí)際生產(chǎn)供應(yīng)中C30自密實(shí)混凝土單方配合比如下：PO42.5水泥224 kg、二級(jí)粉煤灰100 kg、S95礦粉126kg，外加劑10.8-12.6 kg（區(qū)間），砂率依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，單方材料成本較普通混凝土成本提高約30元，達(dá)到了成本控制目標(biāo)。截止目前現(xiàn)場(chǎng)施工成型近6000根柱子，公司內(nèi)部成型標(biāo)準(zhǔn)試件404組，強(qiáng)度保證率99.5%，施工現(xiàn)場(chǎng)拆模后外觀均符合要求，無一柱子有蜂窩麻面問題，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)回彈檢測(cè)合格率100%。

4 結(jié)語

隨著建筑結(jié)構(gòu)的多樣化及建筑技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)自密實(shí)混凝土的需求將越來越廣泛，對(duì)其成本控制及性能要求也將越來越高，因而對(duì)自密實(shí)混凝土的工程應(yīng)用技術(shù)的探討具有十分重要的意義。作為混凝土從業(yè)者，只有開拓思維，不斷實(shí)踐并總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，才能更快的推動(dòng)混凝土技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。