淺談自密實(shí)混凝土的性能和應(yīng)用技術(shù)

李登贏

摘 要：文章簡(jiǎn)述了自密實(shí)商品混凝土的發(fā)展歷程，以及我國在自密實(shí)混凝土發(fā)展領(lǐng)域的研究。但就國內(nèi)現(xiàn)狀而言，通過對(duì)蘭州地區(qū)某項(xiàng)目試驗(yàn)柱自密實(shí)商品混凝土的配比、澆筑、檢測(cè)等過程進(jìn)行綜合分析，自密實(shí)商品混凝目前技術(shù)并不成熟。其主要原因是：自密實(shí)商品混凝土的工作性能較為敏感，會(huì)受建筑原材料質(zhì)量、配比、以及外加劑等因素波動(dòng)的影響而大幅度變化，從而影響自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度及自密實(shí)性；同時(shí)，在試驗(yàn)檢測(cè)方面國內(nèi)沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；在耐久性能與干縮方面，由于自密實(shí)混凝土膠凝材料用量多、砂率大，所以在澆筑過程中混凝土表面容易出現(xiàn)干縮開裂；這幾個(gè)方面原因造成了本地區(qū)自密實(shí)混凝土仍然被當(dāng)作一種特殊混凝土而謹(jǐn)慎使用。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；工程應(yīng)用；試驗(yàn)檢測(cè)；自密實(shí)性

自密實(shí)混凝土由于具有獨(dú)具特色的性能優(yōu)勢(shì)被各國學(xué)者所看好，其適應(yīng)于各類砼結(jié)構(gòu)和施工條件，被認(rèn)為是混凝土將來的必然發(fā)展趨勢(shì)之一。早在20世紀(jì)70年代早期，歐洲就已經(jīng)開始使用輕微振動(dòng)的混凝土，但直到二十世紀(jì)八十年代后期，日本的學(xué)者首先提出“自密實(shí)商品混凝土”的概念。并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)、研究，同時(shí)將自密實(shí)商品混凝土應(yīng)用在眾多工程實(shí)際中，并取得了成功。而我國自90年代初期開始對(duì)自密實(shí)商品混凝土進(jìn)行研究，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用，在多項(xiàng)工程實(shí)踐中取得了成功，研究成果總體上已達(dá)到國際先進(jìn)水平。但是國內(nèi)由于混凝建筑材料的差異性，自密實(shí)混凝土在自身重力作用下并不能夠完全達(dá)到自密實(shí)，獲得很好的均質(zhì)性。所以自密實(shí)混凝土應(yīng)用于工程中，應(yīng)加強(qiáng)原材料質(zhì)量的控制，選擇合理的施工工藝。

1 自密實(shí)商品混凝土的性能特點(diǎn)

自密實(shí)商品混凝土（也叫做為高流態(tài)商品混凝土，簡(jiǎn)稱SCC），是指在自身重力作用下，能夠流動(dòng)、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動(dòng)的商品混凝土。自密實(shí)商品混凝土屬于高性能商品混凝土的一種。該商品混凝土流動(dòng)性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不離析，商品混凝土硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性。相對(duì)于普通商品混凝土有以下優(yōu)點(diǎn)：①免去振搗工序，靠自重成型，減少施工噪音，改善工人和居民環(huán)境；②解決了不易或無法進(jìn)行振動(dòng)搗實(shí)作業(yè)（如鋼筋過于密集、斷面過深或過于復(fù)雜等）的問題；③提高澆筑速度，加快施工工期；④節(jié)約人工；⑤提高了商品混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。因此自密實(shí)商品混凝土技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合效益顯著，可提高商品混凝土工程質(zhì)量、強(qiáng)度等級(jí)越高費(fèi)用越低、具有綠色環(huán)保性。基于這些優(yōu)點(diǎn)，近年來得到國內(nèi)外廣泛研發(fā)應(yīng)用。

2 自密實(shí)商品混凝土的應(yīng)用范圍

自密實(shí)商品混凝土多應(yīng)用于：

（1）澆筑量大，澆筑深度及澆筑高度高的高層及超高層結(jié)構(gòu)中。

（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配筋緊密，施工空間狹小等施工不便的工程中。

（3）鋼管商品混凝土中；既有建筑、橋梁的加固工程中。

（4）應(yīng)用在降低噪音污染，簡(jiǎn)化工序，縮短工期，提高效率的工程中。

3 自密實(shí)商品混凝土性能測(cè)試

為保證自密實(shí)商品混凝土澆筑施工質(zhì)量和工藝水平，蘭州某項(xiàng)目進(jìn)行了 1：1鋼管試驗(yàn)柱自密實(shí)混凝土澆筑試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)分別加工制作1.4m×1.8m的GZ1和GZ2兩根模擬鋼管柱，柱高為8.5m，鋼管壁厚為50mm，為更好地模擬鋼管混凝土的實(shí)際施工情況，在鋼管柱間留設(shè)2道隔板，上設(shè)有排氣孔；試驗(yàn)柱混凝土標(biāo)號(hào)為C60自密實(shí)混凝土，采用兩種品牌水泥，擬用高拋法和高拋+人工輔助振搗的澆筑方式成型。

3.1 試驗(yàn)柱的目的

（1）對(duì)混凝土溫度進(jìn)行跟蹤測(cè)試，依據(jù)溫度增長(zhǎng)曲線采取保溫措施并比較兩種水泥水化熱的關(guān)系。

（2）查看剖切面混凝土的質(zhì)量、氣泡聚集和混凝土—鋼板結(jié)合情況。

（3）通過鉆芯取樣檢測(cè)鋼管試驗(yàn)柱混凝土強(qiáng)度，比較同條件試塊和鉆芯取樣試塊強(qiáng)度關(guān)系。

（4）通過超聲波檢測(cè)鋼管試驗(yàn)柱管內(nèi)混凝土密實(shí)度、均勻性及鋼管與混凝土結(jié)合面的密實(shí)情況。

（5）對(duì)比兩組試驗(yàn)柱結(jié)果，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合當(dāng)?shù)卦牧蟽?yōu)化配合比設(shè)計(jì)，制作出能夠滿足設(shè)計(jì)要求和施工需求的自密實(shí)混凝土。

（6）結(jié)合國內(nèi)外高拋混凝土施工的成功經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范，總結(jié)出一套行之有效的施工方法，應(yīng)用于適合本地地材特性的自密實(shí)混凝土澆筑施工。

3.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）鋼管柱混凝土由商品混凝土有限公司提供，前期已完成配合比設(shè)計(jì)和試配工作并確定配合比。經(jīng)對(duì)比分析不同品牌水泥和外加劑性能的差異，已確定選定兩種廠家水泥和西卡外加劑；此外，根據(jù)試驗(yàn)配比將粗骨料粒徑放寬至 25mm，控制混凝土擴(kuò)展度在 650mm 左右并優(yōu)化混凝土收縮率。各原材料準(zhǔn)備均已到位，具備澆筑條件。配合比如下：水泥+粉煤灰+礦粉：380+120+70；水：155；粗骨料：765；細(xì)骨料：945；外加劑：17.7。

（2）試驗(yàn)柱施工為11月中旬，當(dāng)日天氣狀況多云，9～0℃；現(xiàn)場(chǎng)采用保溫棉被對(duì)鋼管混凝土進(jìn)行保溫。

3.3 施工工藝

GZ1鋼管柱混凝土采用高拋法；GZ2鋼管柱混凝土采用高拋法+人工輔助振搗進(jìn)行施工。

（1）先澆筑一層 100～200mm 厚與混凝土強(qiáng)度同等級(jí)的水泥砂漿，增強(qiáng)粘接性并封堵柱腳縫隙，此外還可防止自由下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳。

（2）將泵管出料口伸入鋼管柱內(nèi)，管口離澆筑面≥3m，出料口在管內(nèi)隨著澆筑時(shí)間水平移動(dòng)，以提高混凝土勻質(zhì)性。

（3）GZ1采用高拋法施工；GZ2每澆筑完一層混凝土振搗振≥30s，其中下一層澆筑前對(duì)上一層混凝土二次振搗≥10s 后澆筑。第一道橫肋板下方 5-10cm，用人工輔助振搗按方案分層澆搗，其中，分層面用振動(dòng)棒微振，上下層澆搗間隔時(shí)間不少于10分鐘。

（4）鋼管柱的混凝土澆筑到離鋼管柱頂端 500mm 處，待混凝土初凝前在浮漿層撒同粒徑粗骨料，并用振動(dòng)棒振搗 30s。同粒徑粗骨料添加的劑量根據(jù)浮漿層深度通過配合比計(jì)算而來。

3.4 試驗(yàn)柱澆筑完成后的檢測(cè)

（1）鋼管柱測(cè)溫檢測(cè)。（2）鋼管試驗(yàn)柱采用繩鋸剖切檢測(cè)。（3）自密實(shí)混凝土鉆芯取樣檢測(cè)和混凝土試塊檢測(cè)；（4）超聲波檢測(cè)；（5）目測(cè)檢測(cè)。

3.5 試驗(yàn)過程現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)

3.5.1 通過試驗(yàn)柱測(cè)溫記錄表明：C60自密實(shí)鋼管混凝土里表溫差≤25℃，保溫措施可行，柱內(nèi)砼水化熱都在規(guī)范內(nèi)。

3.5.2 通過繩鋸剖切面目測(cè)及超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)表明：

（1）C60自密實(shí)鋼管混凝土GZ2基本密實(shí)、均勻，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷；混凝土與鋼管結(jié)合處目測(cè)無縫隙；柱頂混凝土表面有氣泡，在肋板外圈存在細(xì)微裂縫。對(duì)表面裂縫深度鑿除觀測(cè)，裂縫深度為0.5～1.5cm，表面細(xì)微裂縫存在于浮漿層。屬浮漿層收縮細(xì)微裂縫，需在方案中增加優(yōu)化措施。

（2）C60自密實(shí)鋼管混凝土GZ1中有小氣泡，且水平肋板下四角氣泡較中心區(qū)域多；柱頂混凝土表面有氣泡，在肋板內(nèi)圈存在細(xì)微裂縫。對(duì)表面裂縫深度鑿除觀測(cè)，裂縫深度為0.5～2.0cm，表面細(xì)微裂縫存在于浮漿層。

3.5.3 通過測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)、剖切面目測(cè)、鋼板剝離目測(cè)、超聲波檢測(cè)、鉆芯取樣檢測(cè)、同條件試塊等的綜合分析，GZ1與GZ2砼強(qiáng)度無明顯差異；GZ2砼與鋼柱側(cè)壁及隔板結(jié)合面粘結(jié)情況優(yōu)于GZ1，GZ2砼剖面較為密實(shí)，氣孔少。

4 自密實(shí)商品混凝土應(yīng)用存在的問題

從上述自密實(shí)商品砼鋼管柱試驗(yàn)結(jié)果來看，目前自密實(shí)商品混凝土在我國雖然已經(jīng)應(yīng)用于眾多大型工程項(xiàng)目。但在推廣應(yīng)用過程中仍有一些問題有待解決。

4.1 試驗(yàn)檢測(cè)

目前對(duì)自密實(shí)商品混凝土流動(dòng)性的檢測(cè)方法尚未統(tǒng)一。坍落度和坍落流動(dòng)度是檢測(cè)自密實(shí)商品混凝土流動(dòng)性的常規(guī)方法；另外U型箱試驗(yàn)檢測(cè)在本地區(qū)由于自密實(shí)混凝土原材料的差異性檢測(cè)結(jié)果是很難達(dá)到要求，因此需要規(guī)范自密實(shí)商品混凝土的流動(dòng)性檢測(cè)試驗(yàn)方法。

4.2 自密實(shí)混凝土收縮的控制

由于自密實(shí)混凝土水膠比較低，膠凝材料用量較高，使得混凝土早期的收縮較大，尤其是早期的自收縮。

4.3 通過對(duì)自密實(shí)鋼管試驗(yàn)柱的分析

由于本地區(qū)自密實(shí)商品混凝土原材料的差異性，則在澆筑過程中仍需人工輔助振搗來實(shí)現(xiàn)密實(shí)較為理想，所以，目前還有待進(jìn)一步研究解決。

5 結(jié)語

自密實(shí)混凝土具有良好的施工性能，在不需要振搗或輔助振搗的條件下能依靠自重填充模板，得到充分密實(shí)。因此，可以提高施工進(jìn)度，降低振搗成型造成的環(huán)境污染，改善工作環(huán)境和安全性。但是，自密實(shí)混凝土在推廣應(yīng)用中，為了適應(yīng)工程的需要，在混凝土的檢測(cè)方法，收縮特性以及在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝方面仍需進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

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