自密實混凝土在AP系列核電核島工程建設(shè)中的應(yīng)用

武偉，趙建忠

（國核工程有限公司，上海 200233）

自密實混凝土在AP系列核電核島工程建設(shè)中的應(yīng)用

武偉，趙建忠

（國核工程有限公司，上海 200233）

自密實混凝土具有很高的流動性，能不經(jīng)振搗或少振搗而自動流平并充滿模塊墻體或密級鋼筋區(qū)域，可降低施工噪聲、加快施工速度和提高施工質(zhì)量。結(jié)合AP系列核電工程建設(shè)，介紹了自密實混凝土的工程應(yīng)用，探討了其施工要點和關(guān)鍵質(zhì)量控制措施，為其他類似項目提供參考。

自密實混凝土；工程應(yīng)用；施工要點；質(zhì)量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.047

1 引言

自密實混凝土是一種具有高流動度且不離析、不泌水，能在免振搗的情況下，完全依靠自身重力作用，充滿模板內(nèi)空間，達到充分密實和獲得最佳性能的混凝土[1-4]。自密實混凝土區(qū)別于普通混凝土的最大特點在于其以流動性、黏聚性、通過性、抗離析性為主的工作性能。其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：可降低漏振、過振等施工中的人為因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜等不利條件對施工質(zhì)量的影響，最大程度的減少因振搗不足而造成的質(zhì)量缺陷，提高混凝土的密實性和耐久性；同時，能夠顯著降低作業(yè)強度，消除振搗噪聲，改善環(huán)境等。

采用AP技術(shù)的第三代壓水堆核電工程，其結(jié)構(gòu)緊湊，并采用模塊化理念進行施工。自密實混凝土由于其獨特的優(yōu)勢，及在施工方面無可比擬的優(yōu)越性，在AP系列核電核島工程中有較廣泛的應(yīng)用。

2 工程應(yīng)用特點

2.1 自密實混凝土的配合比

2.1.1 原材料要求

1）膠凝材料。除要求溫升很低的中熱或低熱水泥外，還應(yīng)考慮與高效減水劑的相容性；而摻用礦物細摻料的目的是調(diào)節(jié)混凝土的施工性能，提高混凝土耐久性，降低其溫升。

2）骨料。骨料的粒形、尺寸和級配對自密實混凝土的施工性，尤其是對其間隙通過性影響很大。自密實混凝土需要有較大的漿骨比，由于砂率大，粗骨料用量較小，砂子宜選用中

粗砂，且應(yīng)嚴(yán)格控制砂中粉細顆粒的含量和石子的含泥量。

3）外加劑。外加劑要求要有優(yōu)質(zhì)的流化性能，保持混凝土的流動性、合適的凝結(jié)時間與泌水率、良好的泵送性，同時還不能對混凝土力學(xué)性質(zhì)、干縮和徐變無壞影響，多采用高性能引氣型減水劑，同時摻抗離析劑或增稠劑來解決自密實混凝土離析的問題。

2.1.2 配合比設(shè)計

自密實混凝土的配合比應(yīng)滿足施工性能的要求，關(guān)鍵是良好的流變性能。根據(jù)性能要求，對水膠比、用水量、砂率、粉煤灰、外加劑等主要參數(shù)進行精心設(shè)計，再經(jīng)過性能試驗，反復(fù)調(diào)整原材料參數(shù)來最終確定自密實混凝土的配合比。在某核電工程中，某自密實混凝土的設(shè)計擴展度（610±50）mm；設(shè)計強度C35；設(shè)計含氣量3.5%～6.5%；水灰比=0.55；水膠比=0.42。主要配合比參數(shù)如下：

中砂∶小碎石∶中碎石∶水泥∶粉煤灰∶高效減水劑∶水=833:291:588:345:110:3.64:190。

2.2 模型試驗驗證

為有效論證施工性能是否夠滿足設(shè)計和施工要求，對自密實混凝土進行模擬試驗驗證。截取結(jié)構(gòu)模塊中具有代表性的一段鋼板結(jié)構(gòu)作為試驗件，進行流動性模擬試驗。通過測定混凝土經(jīng)過隔斷間隙，從模型一側(cè)流入另一側(cè)時的流動狀態(tài)，并在試驗件內(nèi)部人為制造空鼓或氣泡區(qū)域，綜合評價流動性、間隙通過性和填充性。通過對澆筑試驗前后過的對比分析，得出以下結(jié)論：

1）自密實混凝土的流動性和填充性滿足澆筑要求，最大水平流動距離不大于10m；

2）抗離析性滿足對自密實混凝土澆筑高度的要求；

3）密實性滿足結(jié)構(gòu)模塊對自密實混凝土的設(shè)計要求。

通過上述試驗論證，為自密實混凝土的工程應(yīng)用提供了有效的試驗論證依據(jù)。

2.3 自密實混凝土在結(jié)構(gòu)模塊工程中的應(yīng)用

核島廠房通常采用多個結(jié)構(gòu)模塊，每個結(jié)構(gòu)模塊以鋼板、槽鋼、角鋼、錨固釘?shù)认绕唇有纬蓧w等結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，再吊裝就位，最后在其鋼板墻中間澆筑自密實混凝土。三門核電工程中的結(jié)構(gòu)模塊主要以鋼板、槽鋼、角鋼、錨固釘?shù)绕唇有纬蓧w、樓板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，吊裝就位后，再對其墻體和樓板等灌注混凝土，典型的結(jié)構(gòu)模塊如圖1所示。

圖1 CA01結(jié)構(gòu)模塊示意圖

結(jié)構(gòu)模塊的特點對混凝土的性能提出更具體的要求，表現(xiàn)為：①混凝土要具有良好的流動性和填充性，來充滿結(jié)構(gòu)復(fù)雜的門洞和貫穿件區(qū)域；②混凝土從高處下落后保證不產(chǎn)生離析；③需要嚴(yán)格控制由于混凝土澆筑過程中產(chǎn)生的側(cè)壓力對鋼板造成的變形。

為滿足結(jié)構(gòu)模塊對混凝土的性能要求，可采用自密實混凝土進行灌注。結(jié)合模塊特點，合理布置多個固定下料點，用多個輸送直管組裝成整體下料泵管，使自密實混凝土在下料點處下落后水平流動，每個下料點負(fù)責(zé)其流動范圍（不大于10m）內(nèi)的混凝土布料。為避免離析，注意保證泵管的下端離澆筑面自由下落高度小于1.8m。

按照待澆注的結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)特點和自密實混凝土水平流動距離布置澆筑下料點，以相鄰2個下料點的間距不大于10m為原則，則對于圖1所示的結(jié)構(gòu)模塊，其下料點的布置如圖2所示，其共有19個下料點，分別為下料點1至下料點19。在每個下料點內(nèi)架設(shè)垂直方向泵管，垂直方向泵管的內(nèi)/外徑可為125mm/134mm，依靠自密實混凝土自身的擴展性澆筑到設(shè)計部位，在垂直方向泵管的下部端頭上加設(shè)了逐步縮小的管頭，該管頭與澆筑面高度不大于1.83m。

對于由于其他原因可能會造成模塊墻體局部位置將留設(shè)混凝土施工縫。對留設(shè)的施工縫可采用壓痕法進行處理。其具體方法為：在澆筑完畢8h后開始檢查混凝土的凝固情況，在澆筑完畢后10～16h開始施工縫的處理，應(yīng)保證在終凝前完成對施工縫的處理，其中：對于施工縫表面的浮漿或積水，采用工具將其吸出，搜集到預(yù)先準(zhǔn)備好的空容器中，并將盛有浮漿或積水的容器運出結(jié)構(gòu)模塊外進行清空處理，工具每次使用前應(yīng)將其清理干凈；若施工縫區(qū)域表面有可見的粗骨料，則

先將粗骨料上所附的浮漿清除，然后將表面的水泥漿掃除，并將掃除的渣收集到一起后運出結(jié)構(gòu)模塊，在整個過程中不要擾動粗骨料；若施工縫區(qū)域表面無水泥漿，則利用施工縫處理工具下壓形成壓槽，壓槽深度至少為6mm，相鄰壓槽之間的凈間距不大于50mm。

圖2 CA01結(jié)構(gòu)模塊混凝土下料點位置示意圖

以上所述施工縫的驗收采用如下標(biāo)準(zhǔn)：（1）表面無可見的碎渣，碎渣至少包括施工后殘留碎渣以及用施工縫處理工具處理后產(chǎn)生的碎渣；（2）用施工縫處理工具處理后的施工縫表面形成的壓槽朝一個方向，且平行于結(jié)構(gòu)模塊的墻體方向；（3）無可見的積水或水泥漿殘留在混凝土表面。

2.4 自密實混凝土在鋼筋混凝土工程中的應(yīng)用

在核島建設(shè)中，有一些鋼筋密集、幾何形狀復(fù)雜等澆筑部位，采用傳統(tǒng)混凝土施工技術(shù)無法澆筑或澆筑困難，也可采用自密實混凝土。自密實混凝土由于其獨特的特點和優(yōu)勢，對于這些鋼筋密集、幾何形狀復(fù)雜等的部位，特別適合，可以保證鋼筋和混凝土的整體性，保證澆筑質(zhì)量。

3 施工要點及質(zhì)量控制

3.1 施工要點

自密實混凝土的優(yōu)越性是否能夠體現(xiàn)，關(guān)鍵在于其施工性能要求。結(jié)合核電工程應(yīng)用實踐，為保證施工性能要求，自密實混凝土重要的施工要點有以下幾個方面：

1）施工開始之前應(yīng)認(rèn)真熟悉施工圖紙等設(shè)計文件，確保圖紙的有效性和準(zhǔn)確性，并做好安全和技術(shù)交底工作；做好分層分段設(shè)計，合理安排施工邏輯，確保分層澆筑的間隔時間略短于混凝土的初凝時間。

2）澆筑前，確保管道、埋件、鋼筋等均已施工完畢，各種預(yù)留洞口、鋼筋、套筒與模塊及鋼板與底板之間的連接處都已密封完畢，提前2h濕潤混凝土接觸面，并先澆筑一層100～200mm厚與混凝土強度等級相同的水泥砂漿，以防止下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳。

3）應(yīng)結(jié)合工程結(jié)構(gòu)特點選用適當(dāng)機具與澆筑方法，澆筑不宜過快，但應(yīng)保持連續(xù)性，避免形成孔洞和蜂窩麻面；澆筑最大自由落下高度和最大水平流動距離要進行嚴(yán)格控制，不宜超過限值，避免混凝土離析分層；泵管的上下部應(yīng)采用鋼管夾緊并連接牢固，以防澆筑時晃動；采用固定下料點方式，下料時要保證只從一個方向下料，有利于混凝土在模塊內(nèi)水平流動。

4）自密實混凝土一般不允許振搗，但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以排出氣泡、混凝土流動困難時，可謹(jǐn)慎采用輕微輔助性振搗。同時自密實混凝土的流動度較大，要求模板具有更高的剛度和堅固程度，并嚴(yán)格控制自密實混凝土一次澆筑高度和下料順序來避免墻體模板的側(cè)壓力超過設(shè)計允許值。

5）由于自密實混凝土膠凝材料含量較高、水灰比較小，在終凝前易失水造成早期收縮開裂，因此，早期養(yǎng)護尤為重要，以防止早期收縮裂縫。同時，為防因氣泡溢出而導(dǎo)致自密實混凝土沉降，可在澆筑最上層混凝土?xí)r適當(dāng)提升標(biāo)高。

3.2 質(zhì)量控制措施

為保證自密實混凝土的施工性能，選擇合理的質(zhì)量控制措施是至關(guān)重要的。除選擇具有資質(zhì)和實力的混凝土供應(yīng)商，不定期對混凝土原材料進行抽查外；澆筑前應(yīng)對坍落度、擴展度和卸料溫度等進行實測；同時配備強有力的施工項目管理班組，在施工前制定切實可行的澆筑方案，對施工人員進行交底，確保質(zhì)量。而對于結(jié)構(gòu)模塊等不易外觀檢查的含有密閉空間的構(gòu)件，對于澆筑完成之后的質(zhì)量檢查極其困難，目前尚未有有效的手段來檢測澆筑質(zhì)量，只能在過程中嚴(yán)格控制并檢查澆筑質(zhì)量。

3.2.1 澆筑過程中的檢試驗

按照76.5m3進行一次的檢驗頻率，在入泵口處進行入模溫度、含氣量、密度、擴展度的檢驗和標(biāo)準(zhǔn)試塊取樣。單次澆筑量不足76.5m3的，也按照上述要求進行一次檢驗和取樣。

3.2.2 相關(guān)性試驗

試驗項目有：溫度、含氣量、塌落擴展度。分為澆筑前相關(guān)性試驗和澆筑過程中的相關(guān)性試驗。根據(jù)設(shè)計要求，澆筑前在現(xiàn)場對混凝土進行相關(guān)性試驗，所取得的數(shù)據(jù)作為正式施工的參考，再在澆筑過程中，在下料處和泵車泵管出口處（澆筑到墻體或樓板之前）進行檢測。

3.2.3 澆筑過程監(jiān)控

監(jiān)控主要采用百分表進行監(jiān)測，采用懸垂法作為輔助。測點位置由澆筑高度來布置，但需要布置在墻體鋼板外側(cè)，應(yīng)盡量避免被外部因素干擾。

自密實混凝土澆筑完成后，除按規(guī)定對表觀質(zhì)量、平整度和標(biāo)高常規(guī)檢測外，還應(yīng)對標(biāo)養(yǎng)試塊和同條件試塊檢驗報告進行混凝土強度檢驗評定。

3.3 應(yīng)用展望

工程實踐表明，與傳統(tǒng)混凝土施工方法相比，自密實混凝土施工速度快，避免了長時間的混凝土施工帶來的疲勞作業(yè)，有利于保護施工人員的勞動安全和身體健康，且可避免漏振、過振等人為因素對施工質(zhì)量的影響，并通過擺脫振搗工序，直接成型形狀復(fù)雜、配筋密集或特殊結(jié)構(gòu)，增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度，經(jīng)濟和社會效益十分顯著，具有很好的可推廣性。但為了更好地提升自密實混凝土應(yīng)用效果，還應(yīng)關(guān)注以下兩個方面：

1）初凝時間和塑性的關(guān)系。自密實混凝土澆筑時，為減少流動混凝土的側(cè)壓力，宜適當(dāng)減少初凝時間來減小下層混凝土側(cè)壓力，但同時，還必須保證流動性和可塑性。自密實凝土的設(shè)計，應(yīng)在滿足混凝土流動性和可塑性的前提下，通過添加早凝劑，盡量減少初凝時間。

2）耐久性和流動性的關(guān)系。為增強自密實混凝土的流動性，其含氣量設(shè)計值一般較大，會在混凝土內(nèi)部形成小氣眼。為提高混凝土耐久性，尚需降低含氣量?？赏ㄟ^控制引氣性高效減水劑的使用，適當(dāng)提高優(yōu)質(zhì)粉煤灰的含量來實現(xiàn)自密實混凝土的流動性和耐久性的平衡。

4 結(jié)語

自密實混凝土技術(shù)適合于澆筑量大、鋼筋密集、有特殊形狀等的工程，特別是用于密筋、形狀復(fù)雜等無法澆筑或澆筑困難的部位。本文結(jié)合AP系列核電工程建設(shè)，介紹了自密實混凝土的工程應(yīng)用，探討了其施工要點和質(zhì)量控制措施，通過采取必要的施工措施，能保證工程質(zhì)量，為其他類似項目提供參考。

【1】羅素蓉，鄭建嵐.自密實高性能混凝土在工程中的應(yīng)用[J].建筑施工，2006，28（1）:54.

【2】劉運華，謝友均，龍廣成.自密實混凝土研究進展[J].硅酸鹽學(xué)報，2007，35（5）:671.

【3】周啟帆，曾力，李建成.自密實混凝土技術(shù)的應(yīng)用[J].水利水電工程設(shè)計，2009，28（1）:49.

【4】齊永順，楊玉紅.自密實混凝土的研究現(xiàn)狀分析及展望[J].混凝土，2007（1）:25

Application of Self-compacting Concrete in AP Nuclear Power Station Project

WU Wei，ZHAO Jian-zhong
（StateNuclearPowerEngineeringCompany，Shanghai 200233，China）

Withveryhighfluidity,self-compactingconcretecanautomaticlevelandfillthemodulewallordensereinforcedarea,through novibrationorlessvibration,whichcanreduceconstructionnoise,speedupthepaceofconstruction,andimprovethequalityofconstruction. Withengineeringconstruction ofAPNuclear Power Station project,the engineeringapplication ofself-compacting concrete isintroduced, andtheconstructionpointsandqualitycontrolmeasuresarediscussed,whichcanprovidereferencetoothersimilarprojectconstruction.

self-compactingconcrete;engineeringapplication;keypointsofconstruction;qualitycontrol

TM623;TU528.31

B

1007-9467（2016）07-0171-04

2016-01-04

武偉（1984～），男，安徽蚌埠人，高級工程師，從事核電廠項目管理研究，（電子信箱）wuwei_china@163.com。