淺析自密實(shí)混凝土試驗(yàn)檢測(cè)控制

王瑞

（長(zhǎng)春大學(xué)旅游學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130000）

1 工程概況

本制梁預(yù)制的后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土小箱梁，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，箍筋凈保護(hù)層厚度2.5cm，鋼筋間距10～15cm，箱室內(nèi)高度1～1.1m、寬度0.9～1.2m。因其較小的保護(hù)層厚度及狹小的箱室空間，普通混凝土無(wú)法保證其填充密實(shí)程度，箱室內(nèi)部作業(yè)極其不便利，存在較大的安全、質(zhì)量隱患，故需配制自密實(shí)混凝土以克服上述問(wèn)題。

2 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

2.1 較強(qiáng)的流動(dòng)性

自密實(shí)混凝土坍落擴(kuò)展度較大，流動(dòng)性強(qiáng)，施工中無(wú)需人工或機(jī)械輔助振搗引流，便可迅速流動(dòng)至所需位置，且流動(dòng)過(guò)程漿、料不分散離析。

2.2 較好的穩(wěn)定性

自密實(shí)混凝土膠凝材料用量較大，粘聚性能及均勻程度出眾，膠凝材料對(duì)粗、細(xì)骨料的握裹能力較強(qiáng)，靠其自重達(dá)到密實(shí)效果。故在其澆筑成型后，可立即形成自穩(wěn)，不會(huì)對(duì)外側(cè)模板產(chǎn)生較大的側(cè)向壓力，及對(duì)內(nèi)芯模板產(chǎn)生較大的上浮力。

2.3 優(yōu)良的填充性

自密實(shí)混凝土所用細(xì)骨料細(xì)度適中，粗骨料級(jí)配連續(xù)，并使用“雙摻”技術(shù)，造就了其優(yōu)越的和易性能，配合其自身的強(qiáng)大流動(dòng)性能，能夠自行填充薄壁或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無(wú)法或不易振搗的邊角等特殊位置，靠其自重達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。

3 自密實(shí)配合比設(shè)計(jì)

自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)采用絕對(duì)體積法，水膠比小于0.45，膠凝材料用量控制在400kg/m3～550kg/m3，并符合下列規(guī)定：

配合比設(shè)計(jì)確定拌合物中粗骨料的體積，砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)，水膠比，膠凝材料用量，礦物摻合料的比例參數(shù)。

據(jù)擴(kuò)展度要求，每立方米混凝土中粗骨料的體積（Vg）按《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》選用，等級(jí)選定SF（0.30～0.33）。

通過(guò)大量試驗(yàn)，測(cè)得碎石表觀密度pg=2672kg/m3、砂的表觀密ps=2630kg/m3。

碎石每立方混凝土選取vg=0.315m3，即粗骨料的用量為：

mg=pg×vg=2672×0.315=842kg

砂漿體積（Vm）按式Vm=1-Vg=0.685m3計(jì)算。砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)（ф）取0.42～0.45，為使砂率更好，取0.45。故每立方米混凝土中砂的用量為：

Vs=Vm×0.45=0.685×0.45=0.308m3

Ms=ps×vs=2600×0.308=810kg

漿體的體積（Vp）可按式Vp=Vm-Vs=0.685-0.308=0.377m3計(jì)算。膠凝材料所用水泥選用P. Ⅱ-52.5 等級(jí)，表觀密度3100kg/m3，礦粉選用S95 級(jí)，密度2800kg/m3，粉煤灰選用Ⅰ級(jí)灰，密度2800kg/m3。按《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》計(jì)算出膠凝材料表觀密度pb, 而礦粉及粉煤灰選用膠凝材料的分?jǐn)?shù)取0.1，即pb=3010kg/m3。

自密實(shí)混凝土配制強(qiáng)度（fcu.0）按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配比設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)程進(jìn)行計(jì)算：

fcu.0=fcu.k+1.646fб=50+1.645×4=56.58MPa

水膠比根據(jù)《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》計(jì)算得mw/mb=0.39，則每立方米自密實(shí)混凝土膠凝材料用量為mb=508.2kg。

每立方混凝土中水的質(zhì)量為：

mw=mb×(mw/mb)=508.2×0.39=198.2kg

每立方混凝土中礦粉的質(zhì)量為：

m礦粉=mb×β=508.2×0.1=50.82kg

每立方混凝土中粉煤灰的質(zhì)量為：

m粉煤灰=mb×β=508.2×0.1=50.82kg

每立方混凝土中水泥的質(zhì)量為：

mc=mb-m礦粉-m粉煤灰=508.2-50.82-50.82=406.56kg

每立方混凝土中外加劑質(zhì)量為：

mca=mb×a=508.2×0.01=5.082kg

根據(jù)水膠比，自密實(shí)混凝土適配時(shí)，首先進(jìn)行試拌。先檢查拌合物自密實(shí)性能必控指標(biāo)，再檢查拌合物自密實(shí)性能可選指標(biāo)。當(dāng)試拌得出的拌合物自密實(shí)性能不能滿足要求時(shí)，在水膠比不變、膠凝材料用量和外加劑用量合理的原則下調(diào)整膠凝材料用量、外加劑用量或砂的體積分?jǐn)?shù)等，直到符合要求，確定基準(zhǔn)配比：

水泥：水：砂：碎石（5-10:10:20=32%：68%）：外加劑：粉煤灰：礦粉400:155:848:848:5.25:50:75

自密實(shí)混凝土的自密實(shí)性能及要求需符合表1 中規(guī)定。

表1 自密實(shí)混凝土自密實(shí)性能及要求表

4 自密實(shí)混凝土原材料質(zhì)量控制

4.1 水泥質(zhì)量控制

自密實(shí)混凝土中水泥用量較多，致使其水化反應(yīng)速率較高、水化熱量較大，混凝土芯部及表面溫差明顯。依據(jù)設(shè)計(jì)，水泥采用等級(jí)為P.Ⅱ-52.5 硅酸鹽水泥，需符合表2 中水泥性能指標(biāo)的要求。

表2 水泥性能指標(biāo)

4.2 骨料質(zhì)量控制

骨料粒徑越大，配制出混凝土的屈服剪應(yīng)力也越大。另外一方面，骨料料粒徑越小，它在混凝土中的沉降速度也越慢，有利于保持混凝土的穩(wěn)定性。因此，在配制自密實(shí)混凝土?xí)r應(yīng)控制集料的最大粒徑。

4.2.1 粗骨料

粗骨料采用連續(xù)級(jí)配或者2 個(gè)及以上單粒級(jí)配搭配使用，上述配合比設(shè)計(jì)中最大粒徑為20mm，并且對(duì)粗骨料使用雙級(jí)配5-10mm 和10-20mm 進(jìn)行參配。對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密的豎向結(jié)構(gòu)、復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)以及特殊要求的公稱粒徑，粗骨料的最大公稱粒徑≤16mm。其針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量需符合表3 中規(guī)定。

表3 粗骨料的針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量

4.2.2 細(xì)骨料

細(xì)骨料宜采用級(jí)配Ⅱ區(qū)的中砂，并且砂的實(shí)際顆粒級(jí)配除4.75mm 和600um 篩擋外，可以略有超出，但各級(jí)累計(jì)篩余超出值總和應(yīng)不大于5%，而且細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.4～2.8 之間。天然砂的含泥量、泥塊含量需符合表4 中規(guī)定。

表4 天然砂的含泥量和泥塊含量

4.3 外加劑

為改善和調(diào)節(jié)自密實(shí)混凝土的性能，采用聚羧酸高性能減水劑作為外加劑。聚羧酸高性能減水劑成分是以聚羧酸鹽為主體的多種高分子有機(jī)化合物，具有較強(qiáng)的減水性能。減水劑對(duì)水泥顆粒有分散作用，將其分子間多余水分排出，以達(dá)到減少單位用水量的效果，故可以改善自密實(shí)混凝土的工作性能，使其具備優(yōu)秀的流動(dòng)性。同時(shí)，排出多余的水分作用于混凝土高速水化熱反應(yīng)所產(chǎn)生的較大熱量，以減少小密實(shí)混凝土成型后產(chǎn)生早起干縮裂縫的可能性。聚羧酸高性能減水劑的技術(shù)指標(biāo)需符合表5 中規(guī)定。

表5 減水劑技術(shù)指標(biāo)

4.4 摻合料

配制自密實(shí)混凝土采用粉煤灰、?；郀t礦渣粉等礦物摻合料，改善自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能及和易性能，包括混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕性及抗碳化能力等。

粉煤灰和?；郀t礦渣粉可替代部分水泥，降低成本，降低自密實(shí)混凝土水化熱和早期強(qiáng)度的速率，并提高混凝土自身強(qiáng)度，以降低其滲透性、提高其耐久性。粉煤灰、粒化高爐礦渣粉技術(shù)指標(biāo)需符合表6 中規(guī)定。

表6 粉煤灰、?；郀t礦渣粉技術(shù)指標(biāo)

4.5 拌和水

自密實(shí)混凝土拌合用水，不能影響混凝土的和易性及凝結(jié)、有損于混凝土強(qiáng)度發(fā)展及降低混凝土的耐久性，致使加快鋼筋腐蝕及導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷，且不能污染混凝土表面。故采用自來(lái)水作為自密實(shí)混凝土的拌和用水。其技術(shù)指標(biāo)需符合表7中規(guī)定。

表7 自密實(shí)混凝土拌和用水技術(shù)指標(biāo)

5 混凝土制備

5.1 拌和設(shè)備

自密實(shí)混凝土在拌合站集中拌和。因自密實(shí)混凝土膠凝材料用量較多，拌和必須均勻、充分，故需采用“雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)”，拌和能力需滿足構(gòu)件所需混凝土澆筑供應(yīng)的連續(xù)性。

5.2 稱量上料

自密實(shí)混凝土攪拌采用“漿包料”式，即拌和時(shí)，先向攪拌機(jī)投入細(xì)骨料、水泥和礦物摻合料，拌和均勻后，再加入所需用水量和外加劑，待砂漿充分拌和后再投入粗骨料，并繼續(xù)拌和至均勻?yàn)橹梗韬蜁r(shí)間90s～120s。

自密實(shí)混凝土原材料計(jì)量按質(zhì)量計(jì)，計(jì)量允許誤差需符合表8 的規(guī)定。

表8 原材料計(jì)量允許偏差（%）

5.3 拌和質(zhì)量控制

5.3.1 生產(chǎn)過(guò)程中，每臺(tái)班應(yīng)至少檢測(cè)一次骨料含水率。當(dāng)骨料含水率有顯著變化時(shí)，應(yīng)增加測(cè)定次數(shù)，并應(yīng)依據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整材料用量。

5.3.2 高溫施工時(shí)，自密實(shí)混凝土原材料最高入機(jī)溫度應(yīng)符合表9 的規(guī)定。

表9 原材料最高入機(jī)溫度

5.3.3 冬期施工時(shí)，宜對(duì)拌合水、骨料進(jìn)行加熱，但拌合水溫度不宜超過(guò)60℃、骨料不宜超過(guò)40℃；水泥、外加劑、摻和料不得直接加熱。

5.3.4 泵送自密實(shí)輕骨料混凝土所用的輕骨料在使用前，宜采用浸水、灑水或加壓預(yù)濕等措施進(jìn)行預(yù)濕處理。

6 混凝土運(yùn)輸

自密實(shí)混凝土運(yùn)輸采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，并采用防曬，防寒等措施。車中所裝填混凝土體積不應(yīng)超過(guò)車體最大容積的80%，以便于調(diào)整混凝土性能指標(biāo)。

根據(jù)運(yùn)輸距離長(zhǎng)短、及混凝土攪拌完畢至運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)澆筑，合理調(diào)整減水劑，使其未達(dá)到混凝土初凝時(shí)完成澆筑。

自密實(shí)混凝土運(yùn)輸過(guò)程中，攪拌運(yùn)輸車的滾筒需保持均速轉(zhuǎn)動(dòng)，速度控制在3r/min～5r/min。嚴(yán)禁向車內(nèi)混凝土加水，且運(yùn)輸車開(kāi)始接料至卸料完成的時(shí)間不應(yīng)大于120min。

卸料前攪拌運(yùn)輸車需高速運(yùn)轉(zhuǎn)20s 以上方可卸料。如需對(duì)混凝土坍落擴(kuò)展度進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)使用外加劑進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后混凝土攪拌運(yùn)輸車需高速運(yùn)轉(zhuǎn)3min 以上，以保證混凝土均勻。經(jīng)重新檢測(cè)合格后方可卸料，外加劑的種類、參量應(yīng)事先試驗(yàn)確定。

7 自密實(shí)混凝土常見(jiàn)主要質(zhì)量問(wèn)題及控制措施

7.1 浮漿及控制措施

自密實(shí)混凝土澆筑完畢后，表面容易出現(xiàn)較多浮漿。為避免過(guò)多浮漿的出現(xiàn)，應(yīng)在澆筑過(guò)程中，根據(jù)不同部位，控制其相應(yīng)的擴(kuò)展度。如本梁場(chǎng)小箱梁澆筑，在澆筑底板時(shí)，混凝土的坍落擴(kuò)展度控制在690mm～710mm；當(dāng)澆筑頂板時(shí)，混凝土坍落擴(kuò)展度控制在670mm～690mm。

7.2 和易性及控制措施

自密實(shí)混凝土和易性不穩(wěn)定，混凝土在澆筑時(shí)，和易性不良，易出現(xiàn)分散、離析及“假凝”現(xiàn)象。在混凝土拌和前，需嚴(yán)格控制檢測(cè)骨料的含水率、粉料的入機(jī)溫度及運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)攪拌運(yùn)輸車防曬措施及運(yùn)輸時(shí)間的控制。

7.3 骨料含水率及控制措施

自密實(shí)混凝土在澆筑時(shí)，常因擴(kuò)展度偏大或者偏小造成施工困難，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)實(shí)體質(zhì)量問(wèn)題。其主要原因是骨料中所含的水分，尤其陰雨天氣因素，及潮濕環(huán)境因素，使骨料中所含水分發(fā)生較大變化。所以需對(duì)混凝土的骨料含水率通過(guò)“多檢多測(cè)”的方式來(lái)控制骨料中所含水分，以保證混凝土使用時(shí)具有良好的坍落擴(kuò)展度，方便施工，進(jìn)而保證施工成型質(zhì)量。

8 結(jié)論

目前，上述自密實(shí)混凝土試驗(yàn)檢測(cè)控制能使在混凝土澆筑過(guò)程中比普通混凝土更具有良好的流動(dòng)性、填充性及自穩(wěn)性，使不易人工振搗及薄壁結(jié)構(gòu)充分填充，而且在澆筑過(guò)程中節(jié)約施工時(shí)間、人力、物力，從而提高生產(chǎn)效率的作用。