混凝土新技術(shù)的應(yīng)用成果

蔣賢龍，劉榮民

（晟元集團有限公司，浙江 金華 321000）

近年來，隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，超高層建筑的大量涌現(xiàn)，超大超深地下工程的日益增多都對作為建筑業(yè)重要組成部分的混凝土提出新要求。一大批現(xiàn)代混凝土新技術(shù)被研究并應(yīng)用于工程實踐。本文結(jié)合典型工程實例，介紹了超大面積耐磨地面混凝土控制技術(shù)、高耐久性海水環(huán)境高性能混凝土技術(shù)、防輻射超厚大體積墻板混凝土防裂技術(shù)。

1 超大面積耐磨地面混凝土控制技術(shù)

1.1 工程案例

杭州哈爾斯實業(yè)有限公司工業(yè)園工程工業(yè)廠房總建筑面積 122206m2，主廠房全部為混凝土框架結(jié)構(gòu)，其中聯(lián)合廠房一，地上四層；聯(lián)合廠房建筑面積約為98576m2，地面做法采用 2～3 厚金屬骨料耐磨地面，200 厚 C25 細石混凝土，內(nèi)配雙向 ￠6.5＠150 單層，廠房中精密的生產(chǎn)設(shè)備對地面結(jié)構(gòu)整體性要求很高。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 工藝流程

基層驗收→準備工作→測量放線→支?！炷涟柚啤⑦\輸、攤鋪→混凝土振搗→平整度檢查及提漿→第一次撒布耐磨材料→機械鏝磨→第二次撒布耐磨材料→機械鏝磨→養(yǎng)護→切縫→分倉縫施工施工。

1.2.2 原材料選擇

（1）選用低熱、低收縮品種水泥控制混凝土水化熱。（2）選用大粒徑骨料以保證混凝土耐久性，選用連續(xù)級配、且級配良好的中粗砂，并控制其細度模數(shù)滿足要求。（3）摻加粉煤灰、減水劑、膨脹劑和抗裂劑。應(yīng)控制粉煤灰級別和細度。

1.2.3 操作要點

（1）基層驗收：碎石墊層施工完畢經(jīng)監(jiān)理檢驗合格，滿足設(shè)計和規(guī)范要求，預留足夠地面面層厚度并具備作業(yè)條件。

（2）準備工作：模板采用［20槽鋼，每次使用前，均對槽鋼進行修整，保證鋼模翼緣平整度偏差≤2mm，翼緣對腹板垂直度偏差≤b/80（b——翼緣寬度），模板應(yīng)清渣打油，均勻涂脫膜劑后整齊堆放；地面縮縫設(shè)置原則：設(shè)縱橫向縮縫，縱向縮縫采用企口縫，橫向縮縫采用假縫，間距均為 6m，假縫寬5～8mm，深度為地面厚度的 1/3；混凝土采用分段跳倉法澆筑，混凝土坍落度控制在 10～30mm 范圍內(nèi)；采用耐腐蝕彩色干撒式地面硬化劑，進場后應(yīng)進行必要的檢驗；準備必備的施工機具和成品保護材料，對施工人員進行技術(shù)交底和成品保護交底。

（3）測量放線：按照設(shè)計要求，放出模板安裝位置，劃分好施工區(qū)段，應(yīng)與設(shè)置的縱橫向縮縫間距吻合。

（4）支模：按照放線位置安裝模板，采用鋼釬打入基層以固定槽鋼位置，鋼釬間距為 @2.5～3.0m。槽鋼支設(shè)中，隨時用水準儀進行找平，并檢查相鄰槽鋼間的平整度。墻邊處用墨線彈出地面標高控制線，并貼1～2cm 厚高度與地面厚度一致的聚苯板。立模的平面位置與高程應(yīng)符合設(shè)計要求，位置準確牢固，接頭嚴密平順、不漏漿，其高度同地面厚度。

（5）混凝土拌制、運輸、攤鋪：混凝土拌制前，應(yīng)測定砂、石含水率并根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整施工配合比，準確計量。采用強制式混凝土攪拌機拌合混合料，用小型自卸機動車運至施工現(xiàn)場。裝運混凝土拌合物要做到不漏漿，出料及卸料高度控制在 1.5m 以內(nèi)，以防產(chǎn)生離析，若發(fā)現(xiàn)離析，應(yīng)重新拌合。

（6）混凝土振搗：靠邊角應(yīng)先用插入式振動棒順序振搗，再用功率不小于 2.2kW 平板振搗器縱橫交錯全面振搗?？v橫振搗時，應(yīng)重疊 10～20cm，振搗時嚴禁振搗器碰撞立模；然后用振動梁振搗拖平。經(jīng)用振動梁整平后，可再用特制 Φ150鐵滾筒進一步整平。使混凝土表面泛漿趕出氣泡，不平之處應(yīng)及時挖填補齊，填補時要用碎石較細的混凝土拌合料，禁用砂漿填補找平?？恐⒒驂叺炔课挥媚灸ɑ蛩芰夏ㄗ优臐{?；炷凉纹胶笏酀{浮出表面至少 3mm 厚。混凝土澆筑完畢后，用真空吸水設(shè)備泌去多余的積水。

（7）平整度檢查及提漿：在混凝土初凝前（一般在澆筑后 3～4 小時，此時人踩上去的腳印深度不超過1cm），用 6m 長鋁合金方管將地面再次找平。地面的邊、角部位硬結(jié)較快，須用人工將其提前找平。稍后0.5～1.0h，施工人員應(yīng)穿平底膠鞋進入（后期作業(yè)應(yīng)穿防水紙質(zhì)鞋進入），用浮動圓盤的重型抹面機（以下簡稱抹面機）對地面找平和提漿，邊抹邊退。

（8）第一次撒布耐磨材料：應(yīng)在混凝土即將初凝時均勻撒布耐磨材料，撒布過早會使耐磨材料沉入混凝土中而失去效果，浪費材料；撒布太晚混凝土已凝固，會失去粘結(jié)力，造成耐磨材料無法與其結(jié)合而出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。現(xiàn)場判定耐磨骨料撒布時間的方法：腳踩到上面有腳印，約下沉 5mm。即可開始第一次撒布，撒料一定要均勻、適量，不能用力拋撒，撒布后立即用木抹子抹平。

（9）機械鏝磨（粗磨）：待第一次干撒的耐磨骨料吸收水分顏色均勻變深，表面將近全部變黑，用抹面機碾磨分散并與基層混凝土漿結(jié)合在一起。墻、柱、門和模板等處水分散失較快，宜先撒布施工。碾磨分散后進行粗光磨平?？v橫磨平 3～4 次以上，邊角部位提前用鋼抹子抹平。

（10）機械鏝磨、精光、養(yǎng)護及拆模、切縫、分倉縫施工。

第二次撒布耐磨材料：第二次撒布時，先用靠尺或平直刮桿檢查水平度，并調(diào)整第一次撒布不平處，第二次撒布量為總量的 40/100，其撒布方向應(yīng)與第一次垂直。撒布后立即抹平，泛漿部位應(yīng)加大布撒量，有缺陷的部分第三次撒料修補。

機械鏝磨（粗磨）：第二次布撒的耐磨材料吸收水分變黑后，再用抹面機作業(yè)至少兩遍，作業(yè)時應(yīng)縱橫向交錯進行，均勻有序，防止材料聚集；邊角處用鋼抹子處理。稍后，改用抹光機進行大面積粗光。機器抹平角度逐漸調(diào)高，越往后抹刀角度越高，粗光一般進行兩次。此時邊角部位可進行精光。

機械鏝磨（精光）： 粗光后用抹光機進行精光三遍以上。抹光機作業(yè)后面層的抹紋比較較凌亂，為消除抹紋最后用薄鋼抹子對面層進行有序、同向的人工壓光，完成修飾工序。

養(yǎng)護及拆模：耐磨地面施工完畢后 5～6 小時后噴灑養(yǎng)護劑養(yǎng)護，用量為 0.2L/m2。冬季施工時還應(yīng)進行保溫覆蓋，進行保養(yǎng)混凝土地面，把混凝土與外部隔離，在養(yǎng)護期間，嚴禁上人及堆物；模板應(yīng)在耐磨面層施工完畢 24h 后拆除，但應(yīng)注意不得損傷地面邊緣棱角。

切縫：當碎石混凝土的抗壓強度達到 6.0～12.0MPa時，即可進行橫向縮縫切割。切割前應(yīng)統(tǒng)一彈線，軌道要直，確保切縫整齊順直，切縫寬度 5～8mm，切割深度為地面厚度的 1/3。切縫后應(yīng)盡快灌注填縫料。

分倉縫施工：混凝土縮切割完成后，開始分倉后余留部分填倉施工，施工前，彈線切割接頭縫不順直的部分，深度至少 1/2。耐磨面層施工方法同上，薄鋼抹子對面層進行有序、同向的人工壓光的同時，用鋼抹子鏟掉接頭縫處已施工的附加耐磨材料。同時加強對已完成耐磨地面的成品保護。

2 高耐久性海水環(huán)境高性能混凝土技術(shù)

2.1 工程案例

杭州灣海域的跨海大橋，設(shè)計壽命為 100 年，全長36km，海上段長度達 32km。全橋總計混凝土 245 萬立方，由于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)處于非常惡劣的海水環(huán)境，保護層不足以及氯離子滲透導致鋼筋銹蝕引起的。為此對杭州灣跨海大橋在建過程確定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以耐久性為目標，全橋采用高性能海工耐久性混凝土，以氯離子擴散系數(shù)為混凝土耐久性主要技術(shù)指標，試驗方法采用 RCM 快速測定法，抗裂性采用日本平板試件法。

杭州灣大橋承臺混凝土設(shè)計強度 C40，84d 氯離子擴散系數(shù)不大于 2.5×10-12m2/s，含氣量 4%～6%，水膠比最大允許值浪濺區(qū)應(yīng)為 0.35，其它應(yīng)為 0.40；最低膠凝材料用量浪濺區(qū)不宜小于 400kg/m3，其它區(qū)域不宜小于 380kg/m3，且膠凝材料最高用量不宜超過500kg/m3；混凝土結(jié)構(gòu)不得超過膠凝材料總量的0.1%；第三次優(yōu)化的承臺海工混凝土配合比，通過精心施工、科學管理，經(jīng)持續(xù)試配、調(diào)整優(yōu)化后，選定施工配合比，經(jīng)檢測全部達到一類樁標準，樁的施工質(zhì)量滿足要求。質(zhì)量好，滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

由于混凝土所用建筑用料的海水復雜下會發(fā)生水化硬化反應(yīng)，所以海洋環(huán)境下對混凝土的耐久性提出了更高的要求。超高耐久性海水環(huán)境混凝土是通過對原材料的質(zhì)量控制、優(yōu)選及施工工藝的優(yōu)化控制，合理摻加優(yōu)質(zhì)礦物摻合料或復合摻合料，采用高效（高性能）減水劑制成的具有良好工作性、滿足結(jié)構(gòu)所要求的各項力學性能、且耐久性優(yōu)異的混凝土。

原材料的質(zhì)量控制、優(yōu)選：

（1）水膠比（W/B）≤0.38。

（2）水泥選用必須符合現(xiàn)行國家標準規(guī)定的水泥，比表面積宜小于 350m2/kg，不應(yīng)大于 380m2/kg。

（3）選用堅硬、高強、密實而無孔隙的優(yōu)質(zhì)骨料，對細骨料要求使用中粗砂，且級配良好、含泥量少。細集料采用堅固的石英砂，級配優(yōu)良，細度模數(shù)大多在 2.6～2.9 范圍，各項指標均滿足規(guī)范要求。

（4）粉煤灰選用優(yōu)質(zhì)Ⅰ級低鈣灰。

（5）礦粉選用上海寶田“海工Ⅰ型”礦粉。

（6）減水劑：選擇了與膠凝材料相容性好、減水率高、質(zhì)量穩(wěn)定的高效緩凝減水劑。

（7）采用鋼筋阻銹劑。

（8）拌合用水：采用飲用水。

3 防輻射超厚大體積墻板混凝土防裂技術(shù)

3.1 工程案例

某醫(yī)院腫瘤診斷治療中心直線加速器機房項目，該項目機房工程平面尺寸長為 16.8m、寬為 12.8m、高為 5.6m，局部高為 6.8m，直線加速器機房防輻射墻和板維護結(jié)構(gòu)采用超厚鋼筋混凝土設(shè)計，墻厚度為 2.2～2.8m，板厚度為 1.2～1.9m，混凝土設(shè)計強度C40。其主要使用功能是安放 BJ-14 醫(yī)用直線加速器，該工程鋼筋混凝土墻和板結(jié)構(gòu)，必須具有防輻射功能，對防裂指標要求極高，不允許出現(xiàn)有害裂縫，保證其對射線的屏蔽效果。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

由于直線加速器具有高放射性，主要用于腫瘤的治療，該部位墻板厚度均超過 1m，屬于大體積混凝土，且屬于多處截面突變的異形結(jié)構(gòu)，易在截面突變處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導致混凝土開裂；混凝土強度高達C40，施工澆筑環(huán)境溫度低，若養(yǎng)護不當，易產(chǎn)生較大的里表溫度，從而導致混凝土開裂，因此施工中需重點控制混凝土的配制、澆筑，采取專門的保溫養(yǎng)護措施，避免混凝土裂縫。為了實現(xiàn)隔離、屏蔽 X 射線等有害射線，直線加速器防輻射墻板超厚大體積混凝土施工中采用聚丙烯纖維單摻或多摻技術(shù)與成熟度原理相結(jié)合的方法，控制混凝土水化熱和混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，以達到防輻射的目的。通過原材料優(yōu)選、摻加高效減水劑的方法，進行配合比設(shè)計及優(yōu)化（經(jīng)多次試配優(yōu)化，每立方米混凝土最佳施工配合比：水泥∶粉煤灰∶中砂∶碎石∶水∶外加劑∶聚丙烯纖維=310∶60∶802∶1090∶140∶24.8∶1）；降低混凝土出站和入模溫度，增加了混凝土的抗裂性能；現(xiàn)場對模板及支撐系統(tǒng)的控制；由于防輻射混凝土密實性要求較高，采用斜面分層澆筑方案自然流淌，薄層推進，循環(huán)上升，對澆筑聚丙烯纖維混凝土的合理振搗，對下層纖維混凝土進行二次振搗和抹壓的工藝；做好降低混凝土溫度的措施，混凝土拌合采用經(jīng)檢測合格的地下水拌合，降低攪拌溫度，泵機位置搭設(shè)遮陽棚避免太陽直曬。在墻板內(nèi)部預先埋設(shè)循環(huán)冷水管，其體做法是在頂板、側(cè)墻混凝土內(nèi)分別預埋 2 層和 4 層 Φ50 鍍鋅水管作為循環(huán)冷水管，其排距及層距均約 1m，為防止它們在混凝土澆筑時發(fā)生堵塞，在上、下層間采用同一直徑水管連接，采用地下水做自然冷卻循環(huán)水，并定期測量循環(huán)水溫度，必要時投放冰塊。混凝土養(yǎng)護完成可拆除保溫材料后在管道中壓入 52.5 普通硅酸鹽純水泥漿，摻復合微膨脹劑兼減水緩凝作用，嚴禁使用含氯化物的外加劑，強度等級≥M35，灌漿應(yīng)確保飽滿密實；混凝土的養(yǎng)護采取“保溫保濕”的方法，墻體混凝土采用雙模保溫、帶模養(yǎng)護，塑料薄膜接頭處要重疊部分薄膜，保證接縫良好，以確保保溫效果。柱墻插筋處要將薄膜及草墊覆蓋到位，施工時，可將塑料薄膜從插筋上穿透，保證所有的混凝土面覆蓋密實，不得有混凝土面暴露在外面。通過溫度監(jiān)測手段，及時掌控混凝土的溫度變化，以控制混凝土內(nèi)部的溫度階梯和減少收縮裂縫的形成，該項目工程竣工后強度和滲透完全滿足設(shè)計和規(guī)范要求；經(jīng)有資質(zhì)第三方超聲波檢測，已竣工的直線加速器機房防輻射墻和板部位未發(fā)現(xiàn)有害裂縫等質(zhì)量問題。

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[2]王珮云，等.建筑施工手冊（第五版）縮印本[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.