C 60自密實(shí)混凝土的配制及應(yīng)用

張學(xué)龍，周侗

（甘肅祁連山商砼總公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

自密實(shí)混凝土是具有高流動性，能不經(jīng)振搗依靠自重流平填充結(jié)構(gòu)和包裹鋼筋的高性能混凝土。該混凝土具有良好的施工性能，而且不離析、不泌水，混凝土硬化后能夠滿足規(guī)范要求的力學(xué)性能和耐久性能；相對于普通混凝土靠振搗來達(dá)到密實(shí)的特征，自密實(shí)混凝土利用其自身優(yōu)良的工作性能，有效地解決了因振搗而造成的混凝土強(qiáng)度低和蜂窩、麻面、漏筋等質(zhì)量缺陷。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

以蘭州某項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)要求及施工需求為依據(jù),進(jìn)行了配合比和應(yīng)用管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；該項(xiàng)目是蘭州目前在建規(guī)模最大的城市綜合體項(xiàng)目，占地 127 畝，總建筑面積約 60 萬平方米，由商貿(mào)中心、公寓和酒店組成，最高設(shè)計(jì)層高 40 層，高 229m 的超高層綜合建筑，建筑物具有整體結(jié)構(gòu)布筋密集，墻、柱和梁貫穿連續(xù)，澆筑斷面長，設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度等級 C60 的泵送混凝土。

2 配合比設(shè)計(jì)及選定

自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)和普通混凝土配合比設(shè)計(jì)要求有較大的不同，普通混凝土設(shè)計(jì)以強(qiáng)度為主要指標(biāo)，但自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)時(shí)需著重考慮改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在確保強(qiáng)度的前提下，還要滿足耐久性和高流態(tài)的工作性和良好的抗離析性等；同時(shí)在配合比設(shè)計(jì)時(shí)為保證自密實(shí)混凝土性能要求。原材料的品質(zhì)對混凝土的拌合物和易性、施工性能、強(qiáng)度等均有極大影響，故對原材料做了相應(yīng)的檢驗(yàn)、分析和篩選。

2.1 原材料

2.1.1 水泥

水泥的細(xì)度、礦物質(zhì)組成及其強(qiáng)度等級對混凝土的工作性能影響較大，水泥中的堿含量和SO3會影響混凝土的坍損，選用堿含量和 SO3含量低和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低的水泥更適宜配制自密實(shí)混凝土。水泥采用祁連山水泥，其性能見表 1。

表 1 水泥性能

2.1.2 礦物摻合料（粉煤灰、礦粉）

粉煤灰采用蘭州西固電廠Ⅰ級粉煤灰，其性能指標(biāo)見表 2，礦渣粉采用酒鋼集團(tuán) S95 級，其性能指標(biāo)見表3。

2.1.3 細(xì)骨料

細(xì)骨料的選用以含泥量低、級配良好、細(xì)度模數(shù)在2.8～3.0 范圍的天然中砂最優(yōu)，細(xì)骨料在混凝土中主要起填充效應(yīng)，它會影響混凝土的包裹性、流動性、可泵性、保塑性，要含有適量的細(xì)顆粒（0.315mm 以下），可以有效的克服混凝土的泌水和離析和改善混凝土的保水性和黏聚性。砂采用臨洮河砂，其性能指標(biāo)見表 4。

表 2 粉煤灰性能指標(biāo) %

表 3 礦渣粉性能指標(biāo)

表 4 砂性能指標(biāo)

2.1.4 粗骨料

粗骨料在混凝土中起到骨架作用，其最大粒徑、顆粒級配均很大程度的會影響到混凝土的拌合物質(zhì)量，而自密實(shí)混凝土又用于鋼筋密集及薄壁結(jié)構(gòu)，因此選用粗骨料的粒徑不宜超過 20mm，粗骨料的針片狀含量、含泥量和石粉等含量要嚴(yán)格控制，并選用級配連續(xù)，緊密密度小的碎石為宜。采用 5～20mm 碎石，其性能指標(biāo)見表 5。

表 5 碎石性能指標(biāo)

2.1.5 減水劑

自密實(shí)混凝土所需的高流動、高穩(wěn)定和間隙通過能力和填充能力均需借助減水劑來實(shí)現(xiàn)，減水劑要求具備與水泥有著較好的相容性，高減水率、緩凝、保塑等性能，含氣量控制在 4.5%～5.5% 之間，同時(shí)還需摻入增粘組份等。聚羧酸高性能減水劑其性能見表 6。

表 6 減水劑性能指標(biāo)

2.2 配合比設(shè)計(jì)

依據(jù) JGJ 55—2011《混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，并結(jié)合實(shí)際材料狀況、理論計(jì)算配合比數(shù)據(jù)，初步確定了三個(gè)水膠比的 C60 自密實(shí)混凝土配合比如表 7 所示。

表 7 C 60自密實(shí)混凝土配合比 kg/m3

2.3 拌合物性能

通過試拌試驗(yàn)，從 A、B、C 配合比的 3 組拌合物出機(jī)試驗(yàn)狀態(tài)判定， A 配合比出機(jī)和易性、流速、可泵性良好，但漿體黏度不如 B、C 配合比；B、C 配合比出機(jī)的漿體黏度、和易性、流速、可泵性均良好。

分析其主要原因?yàn)椋築、C 配合比的膠材用量高，粉料比表面積大，在同體積下，A 配合比由于粉料比表面積小對骨料包裹不足，造成骨料表面漿體厚度小，粘結(jié)力差；從而造成了 A 配合比粘聚性差，故放棄 A 配合比，選 B、C 配合比持續(xù)試拌試驗(yàn)，最終拌合物的坍落度均達(dá)到在 260mm 以上，擴(kuò)展度 700～720mm 之間，坍落度 1h 和 2h 經(jīng)時(shí)損失分別為10mm 和 30mm，混凝土含氣量 5%，倒流時(shí)間 8s，中邊高差 15mm，拌合物的間隙通過性、填充性和保塑性良好，實(shí)測容重與計(jì)算容重相差小于 2%，不需校正，其各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.4 拌合物力學(xué)性能

依據(jù) GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求，對上述 B、C 配合比分別留置 3d、7d、28d 試件，不同之處是試件成型未經(jīng)過振搗，依次通過編號、拆模、標(biāo)養(yǎng)、破型試驗(yàn)，強(qiáng)度見表 8。

表 8 混凝土強(qiáng)度檢測結(jié)果

2.5 配合比選定

通過出機(jī)混凝土拌合物的性能和抗壓強(qiáng)度試件分析，B 組配合比抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到：3d 強(qiáng)度 36.6MPa，達(dá)到配制強(qiáng)度 53%；7d 強(qiáng)度 62.5MPa，達(dá)到配制強(qiáng)度90%；28d 強(qiáng)度 69.9MPa，達(dá)到配制強(qiáng)度 101%。C 組配合比抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到：3d 強(qiáng)度 36.6MPa，達(dá)到配制強(qiáng)度 53%；7d 強(qiáng)度 62.5MPa，達(dá)到配制強(qiáng)度 90%； 28d強(qiáng)度 69.9MPa，達(dá)到配制強(qiáng)度 101%。判定出抗壓強(qiáng)度值均超過配制強(qiáng)度，滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)結(jié)合配合比合理經(jīng)濟(jì)性的選用原則，故選用性能指標(biāo)符合要求，又經(jīng)濟(jì)合理的 B 配合比為確定配合比。

3 施工及應(yīng)用

在配合比的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)完成后，對配合比在實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用要求和組織管理等做了具體措施和要求，以確保在實(shí)際應(yīng)用中的性能和指標(biāo)滿足施工和設(shè)計(jì)要求。

3.1 配合比管理

在生產(chǎn)過程中攪拌機(jī)操作員、質(zhì)量人員在各自的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行控制及調(diào)整，嚴(yán)禁在生產(chǎn)過程中隨意對配合比進(jìn)行調(diào)整，并規(guī)定了生產(chǎn)配合比的調(diào)整辦法及權(quán)限，以保證生產(chǎn)過程高效及質(zhì)量穩(wěn)定。

3.1.1 調(diào)整依據(jù)

（1）骨料含水率、顆粒級配或粒徑發(fā)生明顯變化。

（2）膠凝材料需水量比出現(xiàn)較大波動。

（3）減水劑減水率或其他性能發(fā)生變化。

（4）混凝土拌合物坍落度發(fā)生明顯變化。

（5）其他原因?qū)е律a(chǎn)的混凝土拌合物狀態(tài)不能滿足施工要求。

3.1.2 調(diào)整原則

（1）調(diào)整要有足夠的理由和依據(jù)，嚴(yán)禁無依據(jù)的隨意調(diào)整。

（2）調(diào)整時(shí)，嚴(yán)格控制水膠比不能發(fā)生變化，不得影響混凝土拌合物質(zhì)量。

（3）要做好調(diào)整記錄，以便后續(xù)分析和總結(jié)。

3.2 生產(chǎn)管理

在試驗(yàn)員確定生產(chǎn)配合比和進(jìn)行了開盤鑒定后，攪拌機(jī)操作員保證按生產(chǎn)操作規(guī)程配制每盤混凝土，準(zhǔn)確均勻地將拌合物投入到罐車滾筒內(nèi)。在配料過程中，操作員必須通過觀察攪拌機(jī)電流表的示數(shù)、拌合物在罐車進(jìn)料口下落狀態(tài)及試驗(yàn)人員提供的坍落度情況，保證混凝土坍落度的穩(wěn)定性；試驗(yàn)人員也必須密切關(guān)注混凝土拌合物狀態(tài)以及砂石含水率，適當(dāng)調(diào)整用水量，且為保證混凝土攪拌均勻?qū)嚢钑r(shí)間調(diào)整至 90s。

3.3 運(yùn)輸管理

為保證混凝土產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中的質(zhì)量，確保產(chǎn)品滿足顧客的要求，事前對攪拌運(yùn)輸車輛的行走路線進(jìn)行考查，并要求攪拌運(yùn)輸車裝料前必須清洗攪拌罐，并放凈攪拌罐內(nèi)積水。在運(yùn)輸途中，必須保證攪拌罐正轉(zhuǎn)，并保持一定的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，攪拌車卸料時(shí)，必須先快速正轉(zhuǎn) 60s，以避免混凝土拌合物不均勻現(xiàn)象，車輛在工地等待卸料時(shí)，必須保持?jǐn)嚢韫拚＿\(yùn)轉(zhuǎn)，以減少坍落度的損失等。

3.4 泵送和澆筑管理

施工現(xiàn)場的泵送及澆筑工作也是質(zhì)量管理不可缺少的環(huán)節(jié)，需根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，合理的配制和布置了泵送設(shè)備，泵送操作人員嚴(yán)格按泵送操作要求進(jìn)行作業(yè)，并需對泵送下料點(diǎn)位和施工作業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)交底和技術(shù)指導(dǎo)和要求，確保施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求。

4 結(jié)論

通過在該項(xiàng)目工程中的實(shí)際驗(yàn)證及應(yīng)用，C60 自密實(shí)混凝土有效地解決了布筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泵送難度大的難題，拆模后的混凝土結(jié)構(gòu)均勻密實(shí)、外觀質(zhì)量良好，得到了建設(shè)方及同行的好評，并從應(yīng)用中總結(jié)出自密實(shí)混凝土配制和應(yīng)用過程中的技術(shù)要點(diǎn)和管理重點(diǎn)，驗(yàn)證了只要通過優(yōu)選適宜的原材料、科學(xué)合理的配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，并通過規(guī)范的生產(chǎn)、運(yùn)輸、泵送和澆筑，就能夠保證自密實(shí)混凝土的工作性能和力學(xué)性能。