C70大流態混凝土在工字梁中的應用研究

陶煜峰，董自前，何 濤，鄢生全

(保利長大工程有限公司，廣州 510620)

隨著我國交通事業的快速發展，高強大流態混凝土應用越來越普遍。蒲建明等[1]對貴陽花果園項目N區雙子塔外框-核心筒結構采用當地混凝土原材料配置了C70高強大流態免振機制砂混凝土，并通過多種試驗方法對C70混凝土工作性能進行了試驗研究，確定了混凝土配合比參數，并成功應用于工程施工。黎明[2]采用常規混凝土投料工藝措施，研究生產了C80～C100大流態機制砂高強混凝土，并實現泵送施工，泵送高度達到166 m。韓濤等[3]研究了在不采用硅灰的情況下，配制高強大流態混凝土技術路線，同時對于混凝土原材料、配合比參數等提出了技術要求。通過調研發現，目前高強大流態混凝土多采用高標號水泥，粉煤灰和礦粉復摻[4-7]，有些研究也采用硅灰或者微珠[8-10]。論文借鑒現有研究成果，開展C70大流態混凝土配合比和施工工藝研究。

1 工程概況

該工程為中山西環高速公路，其預制梁設計為工字梁，采用先張法施工工藝，混凝土設計強度等級為C70。斷面結構如圖1所示。

相對常規混凝土預制裝配式T梁，其下翼緣馬蹄寬度較大，且因預應力鋼絞線集中布置于下馬蹄處，振動棒無法深入振搗。如采用普通混凝土，則會因工字梁特殊的結構，預應力鋼絞線與鋼筋占據著工字梁下馬蹄內的大部分空間，混凝土無法充盈模板內的各個角落。因此，為保證工程施工質量，提高施工效率，需配制自流性良好、抗離散性高、保水性優良的混凝土來滿足實際施工需要。

2 混凝土性能要求與原材料

2.1 混凝土工作性能的確定

根據CECS 104：99《高強混凝土結構技術規程》的規定及結合此工程實際情況，采用摻高活性礦物材料礦渣粉和粉煤灰、高性能減水劑、優質的中粗砂和5～20 mm連續級配的碎石，在低水灰比的情況下配制坍落度在250 mm、擴展度在600 mm以上的大流動性高強度混凝土，初凝時間為6～8 h,終凝時間10～12 h。

2.2 配制強度的確定

依據JGJ55—2011《普通混凝土配合比設計規程》4.0.1要求，≥C60混凝土配制強度按式(1)確定。

fcu,0≥1.15fcu,k=1.15×70 MPa=80.5 MPa

(1)

所以C70高強度混凝土試配強度需要按照80.5 MPa。

2.3 原材料情況

2.3.1 水泥

水泥采用廣東廣信青洲的金鷹牌PⅡ52.5R水泥及海螺水泥廠的海螺PⅡ52.5R水泥進行試驗，水泥技術指標見表1。

表1 兩種水泥的技術指標情況

2.3.2 集料

1)細集料采用Ⅱ區中粗砂，細度模數2.6～2.9。

2)粗集料采用開平百信石場5～10 mm和10～20 mm碎石摻配成5～20 mm連續級配碎石，壓碎值9.2%。

2.3.3 摻和料

1)礦粉采用唐山曹妃甸盾石S95級?；郀t礦渣粉。

2)粉煤灰采用臺山電廠、恒運電廠生產的F類Ⅰ級粉煤灰。

2.3.4 外加劑

外加劑為聚羧酸高性能減水劑，減水率>25%，采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司及廣東強仕建材有限公司生產的聚羧酸高性能減水劑。

3 工程實體施工試驗

通過前期的室內試驗室配合比設計及試配，初步確定C70混凝土的配合比。開展了二次實體施工確定C70大流態混凝土在工字梁施工中應采用的配合比和采取的澆筑振搗方法。

3.1 第一次澆筑

3.1.1 配合比

第一次工程實體施工試驗采用的C70混凝土配合比見表2，工字梁編號4-2采用金鷹水泥，工字梁編號4-3采用海螺水泥，粉煤灰和礦粉復摻，膠凝材料用量為570 kg，水膠比0.22，砂率37%。

表2 第一次工程實體試驗C70工字梁混凝土配合比表

3.1.2 澆筑過程

1)環境溫濕度

工字梁第一次澆筑時間為2021年7月31日20點～2021年8月1日04點，施工現場施工期間溫度為26～30 ℃、濕度為75%～80%。

2)模板處理

現場模板潔凈后涂抹脫模劑，使用的脫模劑為湖南金華達公司“一品”牌EP-1型脫模劑，涂刷涂膜劑后靜置超過24 h。

3)澆筑工藝

工字梁施工現場混凝土澆筑采用吊斗裝卸料進行澆筑，兩片梁同時進行，混凝土分三層進行澆筑(底板→腹板→頂板)，施工順序為先澆筑預制梁底板(馬蹄部分)，采用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗一遍，然后采用附著式輔助振動器進行振搗20 s；第二層澆筑為梁的腹板混凝土，用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗一遍，第三層澆筑為梁的頂面板混凝土，用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗密實。

施工混凝土和易性檢測：4-2梁坍落度260 mm，坍落擴展度780 mm；4-3梁坍落度240 mm，坍落擴展度600 mm。

4)拆模效果

工字梁拆模后外觀顏色不均，一是混凝土外觀有水痕；二是脫模劑涂刷后雨水沖刷、灰塵占附，有明顯脫模劑痕跡；三是施工時間過長，有明顯的施工縫，上下層混凝土色差較明顯。

3.1.3 混凝土強度

1)混凝土試件強度

混凝土試件強度進行同條件養護試件抗壓強度(蒸養)及試驗室標準養護強度的檢測，見表3，蒸養后混凝土的抗壓強度達到放張要求(強度≥60 MPa)。

表3 第一次工程實體試驗C70工字梁混凝土抗壓強度

2)混凝土無損檢測強度

工字梁拆模后對梁體進行了回彈強度檢測，回彈檢測依據《高強混凝土強度檢測技術規程》JGJ/T 294—2013。具體回彈強度值見表4。

表4 第一次工程實體試驗C70工字梁混凝土回彈強度表

3.2 第二次澆筑

3.2.1 配合比

第二次工程實體施工試驗采用的C70混凝土配合比見表5，工字梁編號4-4采用金鷹水泥，工字梁編號4-5采用海螺水泥，粉煤灰和礦粉復摻，膠凝材料用量為570 kg，水膠比0.22，砂率37%。

表5 第二次C70工字梁混凝土配合比表

3.2.2 澆筑過程

1)環境溫濕度

工字梁第二次澆筑時間為2021年10月3日19點50分～2021年10月4日03點，施工現場施工期間溫度為26～31 ℃、濕度為75%～82%。

2)模板處理

現場模板潔凈后涂抹脫模劑，使用的脫模劑為湖南金華達公司“一品”牌EP-1型脫模劑。

3)澆筑工藝

工字梁施工現場混凝土澆筑采用吊斗裝卸料進行澆筑，兩片梁分先后連續澆筑?；炷练秩龑舆M行澆筑(底板→腹板→頂板)，施工順序為先澆筑預制梁底板(馬蹄部分)，采用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗一遍，然后采用附著式輔助振動器進行振搗20 s；第二層澆筑為梁的腹板混凝土，用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗一遍，第三層澆筑為梁的頂面板混凝土，用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗密實。

施工混凝土和易性檢測：4-4梁坍落度235 mm，坍落擴展度560 mm；4-5梁坍落度230 mm，坍落擴展度540 mm。

4)拆模效果

工字梁拆模后外觀顏色不均，混凝土坍落擴展度偏小，底板倒角處氣泡較多，局部出現蜂窩現象，主要原因是混凝土工作性能控制不佳，有一定的泌水現象。

3.2.3 混凝土強度

1)混凝土試件強度

混凝土試件強度進行同條件養護試件抗壓強度(蒸養)及試驗室標準養護強度的檢測，見表6，蒸養后混凝土的抗壓強度達到放張要求(強度≥60 MPa)。

表6 第二次試驗抗壓強度

2)混凝土無損檢測強度

工字梁拆模后對梁體進行了回彈強度檢測，回彈檢測依據《高強混凝土強度檢測技術規程》JGJ/T 294—2013。具體回彈強度值見表7。

表7 第二次試驗回彈強度

4 施工分析總結

在二次工字梁施工中，對各種脫模劑、施工工藝、外加劑、混凝土和易性等進行對比，檢驗了大流態混凝土配合比在工字梁實體中的實用性、可操作性，通過上述工字梁的混凝土施工，得出如下結論：

1)大流態混凝土應按4-2、4-5梁的配合比進行施工，膠凝材料以570 kg/m3(470+40+60)為宜；

2)施工混凝土和易性的控制：坍落度240～260 mm，坍落擴展度600～700 mm。底板混凝土的坍落度控制在(255±5)mm、坍落擴展度控制在650～700 mm，易于填充底板倒角空間，減少倒角面大氣泡的形成。工字梁頂面設計橫坡，頂板混凝土的坍落度控制在240～245 mm、坍落擴展度控制在600～630 mm，利于頂板混凝土施工橫坡的澆筑形成，保證結果尺寸滿足設計要求。

3)嚴格控制進場原材料的質量，細集料Ⅱ區中粗砂，細度模數2.6～2.9，含泥量<2%；粗集料5～20 mm連續級配，壓碎值<10%，含泥量<0.5%。

4)混凝土生產過程的控制，保證足夠的攪拌時間，生產攪拌時間需≥150 s；保證供應及時，避免施工現場等料的現象。

5)混凝土施工過程施工時間的控制，需現場改進施工工藝，縮短混凝土施工時間，避免施工縫的產生，避免布料時殘留于模板的水泥漿風干，而產生色差，從而改善混凝土外觀質量。

6)混凝土振搗工藝的控制，遵循分層澆筑、附著式與插入式結合方式，并采用快插慢提工藝，充分引出混凝土中的氣泡?；炷烈朔秩龑舆M行澆筑(底板→腹板→頂板)，施工順序為先澆筑預制梁底板(馬蹄部分)，采用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗一遍，然后采用附著式輔助振動器進行振搗20 s(附著式振搗采用間隔式振搗，先振搗10 s停10 s后再振搗10 s)；第二層澆筑為梁的腹板混凝土，用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗一遍；第三層澆筑為梁的頂面板混凝土，用ZN-50型行星式高頻振動棒進行振搗密實，振搗位置間隔不超過30 cm，避免漏振出現蜂窩麻面的現象。

5 結 語

通過在廣東省中山市西環高速公路的工字梁施工的工程總結以及一系列的試驗數據可以看出，C70大流態混凝土配合比在預制工字梁實體中的實用性高，強度穩定，可操作性強，施工工藝簡單，具備較高的推廣應用價值，也可以應用于其他內部空間狹窄的結構物中，具有較強的借鑒、參考意義。但是混凝土外觀質量尚存在缺陷，需進一步研究提高。