C60鋼管自密實(shí)高性能混凝土在工程中的應(yīng)用

邱有貞

摘要：由于施工條件和要求的差異，建筑工程的施工通常對材料的性能會提出不同的要求，相比于普通混凝土，自密實(shí)高性能混凝土在流動性、黏聚性、保水性、充填性、通過性、抗離析性、耐久性等方面的性能均更勝一籌，在實(shí)際工程中備受青睞。文章介紹了C60自密實(shí)混凝土的原材料選擇和配合比的確定。

關(guān)鍵詞：鋼管柱；自密實(shí)混凝土；C60；高性能混凝土；建筑工程 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU528 文章編號：1009-2374（2016）22-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.053

混凝土材料性能的發(fā)揮，成型和密實(shí)是兩個基本的過程。拌和后的混凝土澆灌入模，密實(shí)后就會形成預(yù)期的結(jié)構(gòu)形狀，其中普通混凝土的密實(shí)成型需要施加振動作用，使得混凝土內(nèi)部顆粒在沖擊影響下產(chǎn)生流動，并達(dá)到密實(shí)要求。而自密實(shí)高性能混凝土的成型主要利用化學(xué)外加劑的分散作用以及精心控制外加劑、膠凝材料、粗細(xì)骨料的配比，在澆筑后，在不需要機(jī)械振搗的條件下，就能夠自主克服屈服應(yīng)力，并使得混凝土出現(xiàn)流動。值得一提的是，拌和后的自密實(shí)高性能混凝土，由于材料本身具有充分的塑性黏度，可有效克服普通混凝土材料離析和泌水問題。自密實(shí)混凝土充分填充模板和鋼筋空隙，形成密實(shí)、均勻的混凝土結(jié)構(gòu)，可用于澆筑成型形狀復(fù)雜、薄壁和配筋密集的結(jié)構(gòu)。

1 工程概況及技術(shù)要求

某高層建筑的鋼管柱，鋼管柱截面為圓形，鋼管柱外框?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，外框鋼筋密集，鋼管柱內(nèi)混凝土下落高度有5m。為保證混凝土的施工質(zhì)量，工程結(jié)合有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)資料，由建設(shè)單位、承包單位和混凝土供應(yīng)商商榷，根據(jù)建筑的鋼管柱結(jié)構(gòu)形式，使用自密實(shí)高性能混凝土，在澆筑后，在自重作用下填充密集鋼筋的各個位置和鋼管柱內(nèi)，達(dá)到預(yù)期的密實(shí)效果。

C60自密實(shí)高性能混凝土技術(shù)要求：配制強(qiáng)度為69.9MPa，擴(kuò)展度為700±50mm，坍落擴(kuò)展度與J環(huán)擴(kuò)展度差值在25～50mm之間，表現(xiàn)出混凝土的間隙通過率、離析率不大于15%，倒坍排空時間不大于10秒。

2 自密實(shí)高性能混凝土配合比的制定

為達(dá)到以上的施工成效，本工程在施工前，通過優(yōu)先原材料，配合比計(jì)算，配合比優(yōu)化，大量的模擬試驗(yàn)，最終確定C60自密實(shí)高性能混凝土的配合比。

2.1 配制原理

配制自密實(shí)混凝土的原理是通過外加劑、膠結(jié)材料和粗細(xì)骨料的選擇與搭配和精心的配合比設(shè)計(jì)，將混凝土的屈服應(yīng)力減小到足以被因自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力克服，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性黏度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現(xiàn)離析和泌水問題，能自由流淌并充分填充鋼管柱和模板內(nèi)的空間，形成密實(shí)且均勻的膠凝結(jié)構(gòu)。因此，在配制中主要應(yīng)采取以下措施：借助以高性能減水劑為主要組分的外加劑，可對水泥粒子產(chǎn)生強(qiáng)烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服應(yīng)力和塑性黏度降低。高性能減水劑的減水率應(yīng)不低于25%，并且應(yīng)具有一定的保塑功能。摻加適量礦物摻合料能調(diào)節(jié)混凝土的流動性能，提高塑性黏度，改善混凝土的和易性，使混凝土勻質(zhì)性得到改善，并減少粗細(xì)骨料顆粒之間的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。適當(dāng)增加砂率和控制粗骨料粒徑不超過20mm，以減少遇到阻力時漿骨分離的可能，增加拌合物的抗離析穩(wěn)定性。

2.2 原材料的優(yōu)先

C60自密實(shí)混凝土原材料選擇：

2.2.1 水泥。選擇廣東云浮“中材”普硅42.5R，該水泥質(zhì)量穩(wěn)定，水化熱較低，堿含量低，有效降低堿骨料反應(yīng)。

2.2.2 外加劑。外加劑為深圳五山高強(qiáng)混凝土專用聚羧酸WS-PC系列減水劑。該外加劑具有減水增強(qiáng)、緩凝、引氣、增塑等效果，與廣東云浮“中材”普硅42.5R水泥具有良好的適應(yīng)性，外加劑是自密實(shí)混凝土配制的關(guān)鍵原材料，要求既具有高減水率又不造成拌合物離析、泌水，可以在對漿體黏性影響很小的情況下，明顯改善混凝土的工作性能。

2.2.3 砂。選用東莞河砂，該砂細(xì)度模數(shù)為2.6～2.8，屬二區(qū)中砂，含泥量不大于2%、氯離子含量不大于0.06%，篩分試驗(yàn)0.315mm以下篩余不小于15%，可有效地改善混凝土工作性能。

2.2.4 粉煤灰。選擇媽灣電廠二級粉煤灰。通過粉煤灰超量代替部分水泥，降低水膠比，同時降低混凝土溫差，可有效地改善混凝土工作性能。粉煤灰是自密實(shí)混凝土最常用的礦物摻合料。品質(zhì)優(yōu)良的粉煤灰可以改善混凝土的工作性能，降低混凝土拌合物流動性的經(jīng)時損失率，并且可以提高混凝土的后期強(qiáng)度和耐久性。

2.2.5 礦渣粉。選擇首鋼S95級礦粉。

2.2.6 碎石。選擇5～20mm反擊破碎石，該顆粒形狀好，連續(xù)級配，針片狀含量少，壓碎指標(biāo)4%左右，堿活性低。

2.2.7 水。選擇潔凈自來水。

2.3 配合比的確立

配合比計(jì)算、試驗(yàn)依據(jù)：按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）、《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS203：2006）、《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283-2012）、《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2002）、《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50080-2002）進(jìn)行。我們通過大量的試驗(yàn)工作，模擬高拋免振成型自密實(shí)試塊，最后確定使用的配合比（見表1），其各項(xiàng)主要性能檢測結(jié)果見表2。

3 混凝土施工質(zhì)量控制

3.1 原材料質(zhì)量控制

高強(qiáng)度自密實(shí)混凝土屬于高性能混凝土，對原材料的質(zhì)量要求和混凝土的生產(chǎn)過程與普通混凝土是不同的，原材料的性能偏差將會影響自密實(shí)混凝土的性能。自密實(shí)混凝土所用的外加劑、水泥、石子，與我們公司正常生產(chǎn)所用的水泥和外加劑不同，為避免混倉，建立外加劑、水泥和石子專用料倉。同時對原材料加強(qiáng)復(fù)檢，確保每一批原材料都符合國家標(biāo)準(zhǔn)和自密實(shí)混凝土專用原材料的要求。

3.2 生產(chǎn)過程控制

定期檢查檢定配料計(jì)量系統(tǒng)，確保系統(tǒng)計(jì)量偏差控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。試驗(yàn)人員在生產(chǎn)前應(yīng)對生產(chǎn)配合比進(jìn)行復(fù)核。裝過萘系砼的運(yùn)輸車，在裝聚羧酸砼前，要清洗干凈并將車內(nèi)的積料及余水排凈。由于聚羧酸外加劑與常規(guī)使用的萘系和氨基磺酸系外加劑不同，它需要更多的攪拌時間來打開它的高分子聚合物結(jié)構(gòu)，以便于充分利用較少的用水量來保持混凝土的高流動性和良好的坍落度保持性。攪拌時間一般情況下用聚羧酸比用萘系需延長50～70s，這有利于分散效果的發(fā)揮及C60自密實(shí)混凝土的拌勻，C60自密實(shí)混凝土攪拌時間至少80s。開盤前試驗(yàn)室要做好砂石含水率的測試工作，確保生產(chǎn)含水與實(shí)際砂石含水一致。開盤第一車混凝土要留樣，按技術(shù)要求對坍落度、擴(kuò)展度、V型漏斗通過時間等幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，確?；炷涟韬闲阅苓_(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

3.3 混凝土施工現(xiàn)場質(zhì)量控制

公司派出現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)員到工地現(xiàn)場進(jìn)行全程監(jiān)控，與施工人員溝通，做到信息的及時反饋、及時處理，確保自密實(shí)混凝土正常澆筑。外框柱拆模后，及時用塑料薄膜包裹并保濕養(yǎng)護(hù)。

4 自密實(shí)混凝土的應(yīng)用和分析

混凝土到達(dá)現(xiàn)場后，和易性良好，混凝土出廠擴(kuò)展度在710mm×700mm，2h后擴(kuò)展度還保持在680mm×670mm，保證了工地現(xiàn)場的正常施工。試驗(yàn)室混凝土試件28d強(qiáng)度如表3所示，現(xiàn)場用HT550-A型高強(qiáng)回彈儀檢測實(shí)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，強(qiáng)度平均換算值

mfcu=72.0MPa，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)場結(jié)構(gòu)拆模后，表面光潔，無肉眼可見裂縫，表面極少有氣泡。C60自密實(shí)混凝土工作性滿足施工要求，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

綜上所述，對原材料進(jìn)行優(yōu)選，通過配合比的優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了性能優(yōu)異的C60自密實(shí)混凝土。自密實(shí)高性能混凝土，由于材料本身具有充分的塑性黏度，可有效克服普通混凝土材料離析和泌水問題。自密實(shí)混凝土從試驗(yàn)到現(xiàn)場使用情況來看，配合比參數(shù)合理，各項(xiàng)工作性能和力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。隨著高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的發(fā)展，將會給各類管狀構(gòu)件、高密集鋼筋結(jié)構(gòu)等帶來更高的綜合效益。

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（責(zé)任編輯：小 燕）