應(yīng)變監(jiān)測(cè)在自密實(shí)混凝土填充性能檢測(cè)中的應(yīng)用研究

李傳凱　於龍　李恒　諶忠園

摘 要：采用埋設(shè)混凝土應(yīng)變計(jì)檢測(cè)混凝土應(yīng)變來反應(yīng)自密實(shí)混凝土的填充性能，通過比對(duì)試驗(yàn)和驗(yàn)證，探索采用監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)變的方式來表征自密實(shí)混凝土填充性能的可行性。

關(guān)鍵詞：應(yīng)變監(jiān)測(cè)；自密實(shí)混凝土；填充性能；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）07-0068-02

自密實(shí)混凝土為具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)無需外力振搗，能夠在自重作用下流動(dòng)并充滿模板空間的混凝土。日本20世紀(jì)80年代開始研究提出“免振搗的耐久性混凝土”為自密實(shí)混凝土最早的研究。無論混凝土配比設(shè)計(jì)多好，也無論混凝土拌制生產(chǎn)控制多好，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求和好的耐久性，所有澆筑形成的混凝土都必須是質(zhì)量均勻和完全搗實(shí)。但這常常存在困難，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土整個(gè)施工過程進(jìn)行有效監(jiān)理也有困難。有些結(jié)構(gòu)物鋼筋密集，斷面狹窄，有的待澆筑的混凝土處于已有結(jié)構(gòu)的下方，無法有效澆筑，這些結(jié)構(gòu)混凝土常常不易得到完全搗實(shí)而形成缺陷，對(duì)搗實(shí)不良的混凝土缺陷進(jìn)行修補(bǔ)不易得到滿意的結(jié)果， 混凝土的耐久性不能得到保證，造成結(jié)構(gòu)物的過早損壞，這些結(jié)構(gòu)物的施工澆筑就需要應(yīng)用自密實(shí)混凝土，即混凝土自己流滿整個(gè)模板無需震動(dòng)搗實(shí)依靠自重密實(shí)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，自密實(shí)混凝土已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)家各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。

1 自密實(shí)混凝土性能指標(biāo)及檢測(cè)方法

目前，自密實(shí)混凝土性能主要檢測(cè)其填充性、間隙通過性及抗離析性等指標(biāo)，其中填充性為控制指標(biāo)，由坍落擴(kuò)展度（mm）和擴(kuò)展時(shí)間（T500）（s）組成。坍落擴(kuò)展度的定義為自坍落度筒提起至混凝土拌合物停止流動(dòng)后，測(cè)量坍落擴(kuò)展面最大直徑和與最大直徑呈垂直方向的直徑的平均值；用坍落度筒測(cè)量混凝土坍落擴(kuò)展度時(shí)，自坍落度筒提起開始計(jì)時(shí)，至拌合物坍落擴(kuò)展面直徑達(dá)到500mm的時(shí)間為擴(kuò)展時(shí)間。目前自密實(shí)混凝土填充性能試驗(yàn)都是采用檢測(cè)混凝土拌合物來實(shí)現(xiàn)。

2 采用檢測(cè)混凝土拌合物來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自密實(shí)混凝土填充性能存在的局限性

試驗(yàn)室檢測(cè)時(shí)，試驗(yàn)室檢測(cè)用混凝土拌合物樣品主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式，其一為試驗(yàn)室按混凝土配合比自行拌合，其二為施工單位從現(xiàn)場(chǎng)采集混凝土拌合物用盛樣器具送樣至試驗(yàn)室。實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)使用的混凝土一般是由攪拌樁機(jī)械拌合后采用混凝土罐車（運(yùn)輸過程能保證一直攪拌）運(yùn)送至澆筑點(diǎn)。采用第一種實(shí)現(xiàn)方式時(shí)，自行拌合的混凝土與施工現(xiàn)場(chǎng)大型機(jī)械拌合的混凝土是存在一定差異的，而采用現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌合物送樣至試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，又無法保證運(yùn)輸過程混凝土性能不發(fā)生改變。所以，無論采用哪種實(shí)現(xiàn)方式，在試驗(yàn)室檢測(cè)時(shí)，其檢測(cè)樣品都與現(xiàn)場(chǎng)使用的混凝土拌合物存在一定的差異，未能準(zhǔn)確的反映混凝土密實(shí)性能，目前，只有在對(duì)自密實(shí)混凝土性能等級(jí)不是很高的工程中采用在試驗(yàn)室對(duì)混凝土拌合物進(jìn)行檢測(cè)。

采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，試驗(yàn)人員可以從混凝土運(yùn)輸車上采集樣品進(jìn)行試驗(yàn)，能準(zhǔn)確的檢測(cè)自密實(shí)混凝土拌合物的填充性能，此種方法也較多的應(yīng)用于實(shí)際中。但是，采用此種方法時(shí)，試驗(yàn)人員需將試驗(yàn)儀器搬運(yùn)至工程現(xiàn)場(chǎng)，然后在工程現(xiàn)場(chǎng)開辟一塊場(chǎng)地專門用于試驗(yàn)，而且，混凝土澆筑一般選擇在溫差不是很大的晚上進(jìn)行澆筑，試驗(yàn)人員必須整晚的守在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。故采用此種方法進(jìn)行試驗(yàn)也存在一定的局限性。

3 采用埋設(shè)傳感器的方法檢測(cè)自密實(shí)混凝土填充性能檢測(cè)方法研究

為了解決準(zhǔn)確檢測(cè)出自密實(shí)混凝土填充性能指標(biāo)，且不占用施工場(chǎng)地和盡可能縮短試驗(yàn)人員在工程現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)時(shí)間的問題，研究小組決定采用埋設(shè)混凝土應(yīng)變傳感器的方法來檢測(cè)自密實(shí)混凝土填充性，為此，小組成員進(jìn)行了大量的比對(duì)試驗(yàn)。

3.1 制定方案

課題組采用將混凝土應(yīng)變傳感器埋入現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土中，定期觀測(cè)混凝土的應(yīng)變，以混凝土應(yīng)變達(dá)到特定值和達(dá)到特定值所需時(shí)間來表征自密實(shí)混凝土的填充性。課題組采用三種方案進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

方案一：在工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定混凝土拌合物坍落擴(kuò)展度和擴(kuò)展時(shí)間T500用來對(duì)自密實(shí)混凝土進(jìn)行性能分級(jí)。

方案二：在工程現(xiàn)場(chǎng)將同樣的混凝土拌合物裝入直徑為800mm，深度為1200mm的塑料桶后，將混凝土應(yīng)變傳感器埋入塑料桶中每天進(jìn)行混凝土應(yīng)變監(jiān)測(cè)。

方案三：在澆筑點(diǎn)事先埋入混凝土應(yīng)變傳感器，然后采用同樣的混凝土拌合物進(jìn)行澆筑，每天進(jìn)行混凝土應(yīng)變監(jiān)測(cè)。

為了保證試驗(yàn)的精度和準(zhǔn)確性，混凝土拌合物采用從同一運(yùn)輸罐車?yán)锾崛。炷羵鞲衅鞑捎猛粡S家，同一精度的應(yīng)變傳感器。

3.2 方案實(shí)施

方案制定后，研究小組對(duì)武漢新港金口港某碼頭正在采用自密實(shí)混凝土澆筑的工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，選用兩種不同性能的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如下：

方案一：采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)對(duì)混凝土拌合物的填充性進(jìn)行試驗(yàn)得出第一組混凝土拌合物的坍落擴(kuò)展度等級(jí)為SF3，擴(kuò)展時(shí)間為VS2；第二組混凝土拌合物的坍落擴(kuò)展度等級(jí)為SF2，擴(kuò)展時(shí)間為VS1。

方案二：對(duì)塑料桶中的混凝土應(yīng)變傳感器進(jìn)行應(yīng)變值監(jiān)測(cè)情況如圖1。

方案三：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆筑點(diǎn)的混凝土應(yīng)變傳感器進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)情況如圖2。

3.3 效果分析

同一性能等級(jí)混凝土在塑料桶中和澆筑點(diǎn)的混凝土應(yīng)變對(duì)比圖如圖3、圖4：

由方案二和方案三采集到的應(yīng)變值發(fā)展情況和應(yīng)變穩(wěn)定時(shí)間對(duì)比發(fā)現(xiàn)，埋設(shè)在塑料桶中的傳感器和埋設(shè)在澆筑點(diǎn)的應(yīng)變傳感器所采集到的數(shù)據(jù)具有較好的再現(xiàn)性和一致性，因此可以斷定采用混凝土應(yīng)變傳感器在精度和穩(wěn)定性上可以滿足試驗(yàn)要求。而由方案一現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定拌合物的坍落擴(kuò)展度和擴(kuò)展時(shí)間能獲得混凝土填充性能等級(jí)。為此，可以證明埋設(shè)混凝土應(yīng)變傳感器在檢測(cè)自密實(shí)混凝土填充性能上可行。由于采用的是埋設(shè)傳感器的檢測(cè)方式，試驗(yàn)人員只要每天到工程現(xiàn)場(chǎng)采集一次應(yīng)變值就可以完成，而不用守著工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，采用傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)還能夠通過應(yīng)變情況檢測(cè)到混凝土的應(yīng)力發(fā)展情況，可以進(jìn)一步的指導(dǎo)下一階段的施工。

4 實(shí)際應(yīng)用

“武漢新港陽(yáng)邏港區(qū)三作業(yè)區(qū)一期工程起步階段工程”為湖北省水運(yùn)重點(diǎn)建設(shè)工程，該工程樁基采用自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑，研究小組對(duì)該工程采用了埋設(shè)混凝土應(yīng)變傳感器檢測(cè)方式對(duì)其混凝土填充性進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)效果良好，未占用工程場(chǎng)地，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，由于采用傳感器監(jiān)測(cè)方式，還能進(jìn)一步了解混凝土應(yīng)力發(fā)展情況，指導(dǎo)下一步施工，受到了工程參建方的一致好評(píng)。