自密實混凝土在城市地下綜合管廊中的應用技術及施工要點

陳飛，王寶君，張先博

（1. 黑龍江宇輝新型建筑材料有限公司，黑龍江 哈爾濱 150025；2. 黑龍江省建筑材料工業規劃設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 前言

2015 年，我公司承攬了哈爾濱市紅旗大街區域約13km 的地下綜合管廊項目。該項目采用了我公司自主研發的預制裝配整體式混凝土綜合管廊技術，即將預制混凝土疊合式構件（簡稱雙 P 板）通過鋼筋連接，再結合現場澆筑混凝土形成整體的綜合管廊（見圖 1）。由于雙 P 板夾層空間比較狹窄，最窄處不到 14cm，而且其內部橫向連接鋼筋、螺旋筋、豎向插筋等縱橫交錯，致使鋼筋間距比較密集（見圖 2）。普通混凝土不易澆筑密實，難以達到防水抗滲性能要求。另外，如果采用全疊合式底板，普通混凝土的流動性不易充滿底板空間，由于預拌混凝土的沉縮作用，極易與預制底板上皮底部相脫離。因此，我們決定采用 C40 無收縮免振自密實混凝土進行澆筑，以期達到最佳自密實程度，同時又可起到抗裂防滲作用。

圖 1 預制裝配整體式混凝土綜合管廊

1 原材料的選取

（1）水泥：黑龍江省賓州水泥有限公司虎鼎牌P·O42.5 水泥。其主要性能指標見表 1。

（2）礦粉：吉林東晟礦粉廠 S95 級礦粉。其主要性能指標見表 2。

圖 2 雙 P 板內部構造

表 1 水泥主要性能指標

表 2 礦粉主要性能指標

（3）粉煤灰：哈爾濱市第三發電廠 Ⅱ 級粉煤灰。細度 17%，燒失量 3.1%，需水量比 95%，28d 活性指數 80%。

（4）細骨料：天然江砂。細度模數 2.3，表觀密度2640kg/m3。

（5）粗骨料：5～16mm 連續級配反擊破碎石，表觀密度 2670kg/m3。

（6）外加劑：采用聚羧酸減水劑。減水率 26%，密度 1050kg/m3，含固量 18%。

（7）膨脹劑：天津豹鳴公司生產的 UEA 膨脹劑。限制膨脹率：水中 7d 為 0.035%，空氣中 21d 為-0.015%。

（8）水：地下水。

2 混凝土拌合物技術性能指標的確定

自密實混凝土（Self Compacting Concrete 簡稱SCC）的自密實性能主要包括填充性、間隙通過性和抗離析性。根據地下綜合管廊工程結構特點，混凝土雙 P板內側并非光滑的表面，而是干燥、粗糙的，易吸收部分混凝土中的水份，從而會影響混凝土流動性；此外，雙 P 板夾層空間比較狹窄，其中各種鋼筋相互交織，較為密集，要求自密實混凝土的間隙通過性要好。基于以上考慮，混凝土拌合物的自密實性能應適中，不宜太小，也不宜過大，其性能指標確定如下：

坍落擴展度(mm)：SF2=660～755；

擴展時間 T500(s)：VS1≥2；

坍落擴展度與 J 環擴展度差值(mm)：0≤PA2≤25

離析率(%)：SR2≤15

3 混凝土配合比確定及試驗結果分析

配制自密實混凝土的原理是通過膠凝材料、粗細骨料和外加劑的選擇與精心設計，將混凝土的屈服應力減小到足以克服因自重產生的剪應力，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性粘度，使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模板內的空間，形成密實且均勻的膠凝結構。配合比設計需要充分考慮自密實混凝土流動性、自填充性、抗離析性、漿體用量和體積穩定性之間的相互關系。

根據以上原理，結合實踐經驗，我們設定水膠比為0.38，總膠材和用水量不變，僅改變砂率大小，并用減水劑調整流動性，設計的 C40 自密實混凝土配合比見表 3。

表 3 自密實混凝土的配合比

試驗結果以混凝土的流動性和強度作為評價指標，其結果見表 4。

表 4 自密實混凝土性能試驗結果

從表 4 試驗結果可知，隨著砂率增加，坍落擴展度亦隨之增大，但超過 0.51 時又會有所減小，混凝土強度隨之降低。經綜合考慮，S-04 配合比比較合適，且 T500＝5s、PA＝15＜25mm、離析率＝10.3%＜15%、28d 抗壓強度＝50.1MPa，達到 125%，滿足設計強度要求。采用該配合比應用在地下綜合管廊項目中，總共澆筑了近 12 萬立方米自密實混凝土，取得了良好的應用效果，既保證了工程質量，又加快了施工進度，較之其他管廊施工方法，具有無可比擬的優越性。

4 自密實混凝土在地下綜合管廊中的施工要點

城市地下綜合管廊的終極質量目標是不滲水。因此在施工過程中，應特別注意消除影響混凝土密實性及引起混凝土開裂的各種因素。施工注意要點如下：

（1）在雙 P 板安裝時，應使兩塊板之間留有約(40±5)mm 的間隙，混凝土澆筑后會自然填滿間隙。由于自密實混凝土具有微膨脹功能，使板縫間產生了后澆帶效應，從而避免了混凝土開裂，減少了通常處理板與板接縫處的復雜的傳統止水工序。我們無意中發現，這幾乎解決了長墻結構現澆混凝土易產生令人頭痛的豎向開裂問題，極大地降低了混凝土滲漏的風險。

（2）根據地下綜合管廊工程結構特點，混凝土雙P 板內表面是干燥、粗糙的，雖然自密實混凝土的和易性很好，其流動性、保水性和粘聚性都很優良，但是一旦接觸到干燥的墻面，就會被墻面吸收一部分水份，導致流動性降低，影響混凝土的自密實性能；此外，由于自密實混凝土流動性大，澆筑后也會像普通預拌混凝土一樣產生一定的沉降，易在鋼筋和接觸墻面處出現塑性沉縮裂縫，降低混凝土的密實度和抗滲性能。因此，為消除以上缺陷，在混凝土澆筑后，待混凝土沉降趨于穩定時（約 30～60min），進行一次適當的振搗，便可消除以上缺陷。這就要求施工單位應改變原有的施工模式和習慣，采取新的施工工法，嚴格按照新要求進行操作，才會達到理想效果。

（3）混凝土冬期施工技術措施

1）冬期施工時，應事先做好保溫防凍措施，如：扣大棚、生焦炭爐子、備足保溫材料等。

2）混凝土施工前，應清除墻內及板面上的積雪和雜物。

3）在負溫環境下澆筑混凝土時，由于鋼筋遇到混凝土會即刻吸附混凝土中的部分水份而結冰，待冰解凍以后，會在鋼筋與混凝土之間形成間隙，影響混凝土對鋼筋的握裹力，甚至形成滲水通道。另外，鋼筋上結冰后會減小混凝土對鋼筋保護層的厚度，嚴重時會阻礙混凝土通過，硬化后出現孔洞露筋（見圖 3）。

同時，干燥的混凝土板面也會吸收一部分水份，使混凝土流動性降低，因此，混凝土澆筑后還需進行適當的振搗，并且在澆筑上一層時，鋼筋上的結冰有可能會融化，因此一定要對下層混凝土進行二次振搗，以消除鋼筋周圍多余的水份。

4）冬季施工板面上易帶進雜草、雪塊、土坷垃等雜物，安裝構件前應清理干凈。

5）澆筑完的混凝土應即刻封閉保溫棚，覆蓋保溫材料，開啟焦炭爐子等保溫設施，防止混凝土受凍，加快混凝土強度增長。

5 結語

城市地下綜合管廊的終極質量目標是不滲水。我公司采用的預制裝配整體式混凝土綜合管廊技術，將預制混凝土疊合式構件與自密實混凝土相結合的方式，解決了長墻結構現澆混凝土易產生豎向開裂問題，從而極大地減少了混凝土的滲漏現象。然而，這項技術的實施，還需施工單位施工方法得當，進行二次復振，改變固有的施工模式和習慣，嚴格按照自密實混凝土的施工要求進行操作，才會獲得理想的質量效果。