C80自密實(shí)混凝土在超高復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程中的泵送應(yīng)用

張有燦，高芳勝

（深圳市安托山混凝土有限公司，廣東　深圳　518040）

C80自密實(shí)混凝土在超高復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程中的泵送應(yīng)用

張有燦，高芳勝

（深圳市安托山混凝土有限公司，廣東深圳518040）

本文通過(guò)C80自密實(shí)混凝土配合比的設(shè)計(jì)和配合比驗(yàn)證，采用雙摻技術(shù)配制出一次性泵送可到達(dá)200米高度的C80自密實(shí)混凝土。生產(chǎn)供應(yīng)的C80自密實(shí)混凝土具有良好的和易性、流動(dòng)性、填充性、可泵性能和力學(xué)性能，在深圳市漢京金融中心超高泵送、復(fù)雜勁性鋼結(jié)構(gòu)工程的施工應(yīng)用效果良好，很好地解決了高強(qiáng)混凝土超高泵送、復(fù)雜勁性結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)難題。

C80；自密實(shí)；超高泵送；復(fù)雜勁性結(jié)構(gòu)

0　前言

自密實(shí)混凝土是指具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)無(wú)需外力振搗，在自身重力作用下能夠流動(dòng)并充滿模板空間的混凝土。自密實(shí)混凝土拌合物具有良好的填充性、間隙通過(guò)性和抗離析性，硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性能等優(yōu)點(diǎn)，自密實(shí)混凝土多用于復(fù)雜的柱、梁和剪力墻不易振搗施工的結(jié)構(gòu)。

1　工程概況

漢京金融中心工程位于深圳市南山區(qū)，占地面積11017m2，總建筑面積165014.4m2，地下室5層、地上結(jié)構(gòu)61層，建筑物高度350m，是目前世界上最高的全鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的在建建筑物。該工程的鋼結(jié)構(gòu)連接復(fù)雜，巨型鋼管柱截面尺寸為1.2m×3.2m，鋼管柱內(nèi)部配置有豎向和橫向交錯(cuò)連接的鉤狀或環(huán)狀鋼板。負(fù)5層（標(biāo)高-24.6m）～36層（標(biāo)高196m）的巨型鋼管柱采用 C80混凝土，混凝土用量14000m3；37～51層巨型鋼管柱采用 C70混凝土，混凝土用量2000m3；52～61層(標(biāo)高350多米)巨型鋼管柱采用 C60混凝土，混凝土用量1000m3。

2　工程混凝土的技術(shù)要求

深圳市漢京金融中心工程采用創(chuàng)新性的全鋼結(jié)構(gòu)體系，巨型鋼管柱為復(fù)雜勁性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因鋼管柱內(nèi)部配置有豎向和橫向交錯(cuò)連接的鉤狀或環(huán)狀鋼板復(fù)雜勁性連接構(gòu)造使混凝土施工存在不易振搗或振搗不到位的風(fēng)險(xiǎn)。為保證并提高混凝土施工質(zhì)量，施工單位選用自密實(shí)混凝土施工，要求自密實(shí)混凝土拌合物具有良好的可泵性能、抗離析性能和無(wú)振搗自填充密實(shí)性能。C80混凝土的施工技術(shù)指標(biāo)要求為：擴(kuò)展度SF2（660～755mm）等級(jí)，擴(kuò)展時(shí)間T500=4～7s，坍落度倒置排空時(shí)間4～7s，混凝土拌合物的保水性、流動(dòng)性、填充性、粘聚性和抗離析性良好，滿足自密實(shí)混凝土超高泵送的施工技術(shù)要求。

3　原材料情況

水泥：P·II52.5R硅酸鹽水泥，性能檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　水泥性能指標(biāo)

粉煤灰： F類(lèi)I級(jí)，性能檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表2。

礦粉：S95級(jí)，性能檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3　礦粉性能指標(biāo)

細(xì)集料：細(xì)度模數(shù)2.7的河砂，河砂顆粒級(jí)配為 II 區(qū)，含泥量0.6%，表觀密度2630kg/m3。

粗集料：5～20mm 連續(xù)級(jí)配花崗巖反擊破碎石，粒型較好，性能檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4　粗集料性能指標(biāo)

減水劑：含固量20% 聚羧酸型緩凝高性能減水劑，氯離子含量0.07%，摻量1.7% 時(shí)的減水率30%。檢驗(yàn)指標(biāo)符合GB8076－2008《混凝土外加劑規(guī)范》性能質(zhì)量要求。

4　配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)依據(jù) JGJ55－2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)》、JGJ/T281－2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和 JGJ/T283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。

配制強(qiáng)度 fcu.o：根據(jù)JGJ/T281－2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求，fcu,o≥1.15fcu,k=92MPa，為確?；炷量箟簭?qiáng)度的保證率，宜適當(dāng)?shù)靥岣甙踩ＷC系數(shù)，本配比設(shè)計(jì)選用配制強(qiáng)度95MPa。

水膠比 W/B：按高強(qiáng)混凝土水膠比經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選用水膠比 W/B =0.27。

用水量 W0：根據(jù) JGJ55－2011設(shè)計(jì)規(guī)程用水量參考值，摻量1.7%減水劑減水率30%，用水量為W0=225×(1-30%)=158kg/m3。

膠凝材料用量B：B= W0÷(W/B)=585kg/m3。

粉煤灰F：根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，粉煤灰摻量宜為15%，F(xiàn)=88kg/m3。

礦渣粉Ks：根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，礦粉摻量宜為25%，Ks=146kg/m3。

水泥用量C：C=351kg/m3。

外加劑用量Ad ：摻量1.7%，用量為 Ad=10.0kg/m3，其中外加劑含水量為10×(1-20%)=8kg/m3，修正后實(shí)際用水量W=150kg/m3。

粗骨料G用量：根據(jù)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)粗骨料的體積要求，擴(kuò)展度SF2等級(jí)的自密實(shí)混凝土的粗骨料體積宜選用0.30～0.33m3,本配合比設(shè)計(jì)選用0.33m3，粗骨料的用量為G=871kg/m3。

細(xì)骨料 S 用量：采用重量法，假定混凝土容重為2400kg/m3，計(jì)算得出河砂用量為 S=784kg/m3，砂率47.4%。

試驗(yàn)用基準(zhǔn)配合比為 ：水:水泥:粉煤灰:礦渣粉:碎石:河砂:外加劑=150:351:88:146:871:784:10.0。

5　設(shè)計(jì)配合比試驗(yàn)及結(jié)果

配合比試驗(yàn)按0.26、0.27、0.28的水膠比進(jìn)行，見(jiàn)表5，三組試拌的混凝土拌合物0h、1h 、2h、3h 的擴(kuò)展度及經(jīng)時(shí)3h 的倒置坍落度筒排空時(shí)間、T500、離析性測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6，三組拌合物的保水性、粘聚性、泌水性、流動(dòng)性、均勻性、抗離析性良好。三組試配拌合物分別成型試塊后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，并進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表7。

表5　試驗(yàn)配合比　kg/m3

從試驗(yàn)結(jié)果表6、表7可以看出，A215、AS216、A217配合比的混凝土拌合物擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失都很小，符合高強(qiáng)混凝土拌合物坍落度、擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失小的技術(shù)要求。A215配合比的混凝土擴(kuò)展度不符合工程的技術(shù)要求，同時(shí)抗壓強(qiáng)度過(guò)高造成了材料的浪費(fèi)；A216配合比的混凝土拌合物性能指標(biāo)、力學(xué)指標(biāo)滿足工程施工技術(shù)及混凝土配合比設(shè)計(jì)的要求；A217配合比的混凝土抗壓強(qiáng)度偏低不能滿足工程技術(shù)及混凝土配合比設(shè)計(jì)的要求。

表6　試驗(yàn)配合比的混凝土拌合物性能

表7　試驗(yàn)配合比的混凝土力學(xué)性能

為了使 C80自密實(shí)混凝土能順利在工程中泵送施工應(yīng)用，在漢京金融中心大廈工程混凝土澆筑施工前，試驗(yàn)室進(jìn)行了6次不同批次原材料的 A216配合比驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表8和表9。

表8　驗(yàn)證 A216配合比的混凝土拌合物性能檢測(cè)結(jié)果

表9　驗(yàn)證 A216配合比的混凝土力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

從驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果表8、表9數(shù)據(jù)來(lái)看，6組混凝土28d 標(biāo)養(yǎng)試塊平均強(qiáng)度96.9MPa ，最低一組強(qiáng)度為94.3MPa（≥1.15fcu.o），且混凝土拌合物的擴(kuò)展度及其經(jīng)時(shí)損失的檢驗(yàn)結(jié)果都符合混凝土施工的技術(shù)要求，完全能滿足 C80自密實(shí)混凝土超高泵送施工的需要。

6　C80自密實(shí)混凝土的應(yīng)用

深圳市漢京金融中心工程復(fù)雜勁性巨柱 C80自密實(shí)混凝土自2015年6月開(kāi)始泵送施工，目前結(jié)構(gòu)高度已達(dá)150m 以上?；炷潦┕て陂g，攪拌站嚴(yán)格控制混凝土拌合物的擴(kuò)展度720～750mm 出廠，到施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土拌合物擴(kuò)展度保持在680～740mm，所以混凝土泵送作業(yè)非常順利，混凝土拌合物從泵管流出順暢，沒(méi)發(fā)生過(guò)一起混凝土堵泵現(xiàn)象（泵送的壓力15～20MPa）。C80自密實(shí)混凝土生產(chǎn)期間抽檢混凝土拌合物成型試塊129組，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 試塊平均抗壓強(qiáng)度為96.1MPa，最大值為102.2MPa，最小值為92.6MPa。檢測(cè)巨型鋼管柱內(nèi)硬化的混凝土與鋼板粘結(jié)性良好，沒(méi)發(fā)現(xiàn)有空鼓現(xiàn)象，混凝土的質(zhì)量得到建設(shè)單位和施工單位的好評(píng)。

7　結(jié)論

（1）采用雙摻配合比技術(shù)，充分發(fā)揮活性摻合料的超疊加效應(yīng)，不摻硅灰的前提下可配制能泵送的 C80自密實(shí)混凝土。

（2）所配制的 C80自密實(shí)混凝土拌合物具有剪應(yīng)力小和流動(dòng)性好的工作性能，滿足超高泵送的要求。

（3）生產(chǎn)的 C80自密實(shí)混凝土在工程中使用時(shí)泵送順利，混凝土拌合物流動(dòng)性好、施工方便，具有良好的工作性、力學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。

[1]JGJ55－2011．普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．

[2]JGJ283－2012．自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[3]JGJ/T281－2012．高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[4]GB50119－2013．混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[5]CCES02－2004．自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南[S]．

［通訊地址］廣東省深圳市福田區(qū)北環(huán)路南側(cè)（518040）

張有燦，男（1966—），1988年7月山東建材學(xué)院本科畢業(yè)，一直從事建筑行業(yè)工作。