自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)澆筑要點(diǎn)研究

【摘要】自密實(shí)混凝土技術(shù)具有高流動(dòng)性、抗離析性和間隙通過性等突出特性，在建筑工程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。文中詳細(xì)闡述了水泥、骨料等原材料的選擇要點(diǎn)，以及遵循相關(guān)原則進(jìn)行配合比計(jì)算與試配調(diào)整的過程。同時(shí)，結(jié)合超高層建筑核心筒、大型地下停車場(chǎng)頂板等項(xiàng)目，介紹了現(xiàn)場(chǎng)澆筑從準(zhǔn)備工作到操作要點(diǎn)再到養(yǎng)護(hù)措施的全流程。研究結(jié)果表明，各環(huán)節(jié)緊密相連，嚴(yán)格把控，才能確保施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)性能。

【關(guān)鍵詞】自密實(shí)混凝土；配合比設(shè)計(jì)；現(xiàn)場(chǎng)澆筑；建筑施工

【中圖分類號(hào)】TU528 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0137-03

0 引言

自密實(shí)混凝土以其無需振搗或僅輕微振搗即可自流平并填充模板空間的特性，在解決鋼筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位混凝土澆筑難題方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。例如，在一些超高層建筑的核心筒施工中，自密實(shí)混凝土能夠有效避免因振搗困難導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷，確保了結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。同時(shí)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》為該技術(shù)在建筑施工中的規(guī)范化應(yīng)用提供了明確的指導(dǎo)與標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，強(qiáng)調(diào)了從原材料選擇到施工全過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵要求[2]。

1 自密實(shí)混凝土技術(shù)概述

1.1 自密實(shí)混凝土的定義與特性

自密實(shí)混凝土是一種具備高流動(dòng)性、優(yōu)異抗離析性和良好間隙通過性的特種混凝土。其高流動(dòng)性表現(xiàn)為在自重作用下能夠像液體一樣自流平，迅速填充模板的各個(gè)角落，從而確?；炷两Y(jié)構(gòu)的密實(shí)性與均勻性[3]。例如，在某大型地下停車場(chǎng)的頂板施工中，由于模板面積大且形狀復(fù)雜，自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性使其能夠順利覆蓋整個(gè)澆筑區(qū)域，避免了因振搗不均而產(chǎn)生的空洞和麻面?？闺x析性則是指在混凝土流動(dòng)過程中，能夠有效防止骨料與漿體分離，保證混凝土內(nèi)部組成的均勻穩(wěn)定。這一特性在豎向結(jié)構(gòu)澆筑中尤為重要，如高層建筑的剪力墻施工，可確保混凝土在垂直方向上的質(zhì)量一致性。間隙通過性使得自密實(shí)混凝土能夠輕松穿越鋼筋間隙等狹小空間，適用于復(fù)雜配筋結(jié)構(gòu)的澆筑。以某大型橋梁的墩柱施工為例，密集的鋼筋網(wǎng)絡(luò)并未阻礙自密實(shí)混凝土的填充，有效保證了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。

1.2 自密實(shí)混凝土的原材料組成

自密實(shí)混凝土的原材料主要包含水泥、骨料、礦物摻合料、外加劑和水。水泥作為主要膠凝材料，為混凝土提供了強(qiáng)度基礎(chǔ)，常見的有普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥等，其品種和強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和環(huán)境條件確定。骨料包括粗骨料和細(xì)骨料，粗骨料的粒徑、形狀和級(jí)配對(duì)混凝土的流動(dòng)性和間隙通過性影響顯著，一般選用粒徑較小、形狀圓潤(rùn)的石子，細(xì)骨料則應(yīng)保證良好的細(xì)度模數(shù)和顆粒級(jí)配，以增強(qiáng)混凝土的工作性。礦物摻合料如粉煤灰、礦渣粉、硅灰等，可改善混凝土的工作性能、降低水化熱、提高耐久性。例如，粉煤灰的微珠效能夠填充水泥顆粒間的空隙，提高混凝土的密實(shí)度；礦渣粉的活性成分可參與水泥水化反應(yīng)，增強(qiáng)后期強(qiáng)度。外加劑主要為高效減水劑，通過降低水泥漿體的表面張力和黏度，大幅提高混凝土的流動(dòng)性，同時(shí)保持其穩(wěn)定性。水的質(zhì)量應(yīng)符合混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)，其用量需要根據(jù)配合比設(shè)計(jì)精確控制，以保證混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

1.3 自密實(shí)混凝土的工作原理

自密實(shí)混凝土的工作原理主要基于其獨(dú)特的流變特性和材料組成的協(xié)同作用。外加劑中的高效減水劑吸附在水泥顆粒表面，使水泥顆粒帶上相同電荷，相互排斥，從而釋放出包裹在顆粒表面的自由水，從而降低水泥漿體的屈服應(yīng)力，使其在自重作用下能夠流動(dòng)。同時(shí)，合理的骨料級(jí)配和適量的礦物摻合料調(diào)整了漿體的黏度和穩(wěn)定性，確保混凝土在流動(dòng)過程中既能夠保持良好的流動(dòng)性，又不會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象。在狹窄空間或復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，混凝土內(nèi)部的壓力差驅(qū)動(dòng)其自動(dòng)填充各個(gè)部位，實(shí)現(xiàn)自密實(shí)效果。例如，在通過鋼筋間隙時(shí)，混凝土受到擠壓，壓力升高，促使其向壓力較低的區(qū)域流動(dòng)，直至填滿整個(gè)模板空間。

2 建筑施工中自密實(shí)混凝土技術(shù)的配合比設(shè)計(jì)

2.1 配合比設(shè)計(jì)的基本原則

自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循多方面的基本原則。首先，要確?；炷辆哂凶銐虻牧鲃?dòng)性，以滿足自流平與填充模板空間的要求。通常采用坍落度和擴(kuò)展度作為流動(dòng)性指標(biāo)，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和澆筑方式確定合適的數(shù)值范圍。例如，對(duì)于一般水平結(jié)構(gòu)澆筑，坍落度可控制在240～260 mm，擴(kuò)展度在550～650 mm；而對(duì)于豎向結(jié)構(gòu)或配筋密集部位，坍落度宜提高至260～280 mm，擴(kuò)展度在650～750 mm。其次，要保證良好的抗離析性，需要通過控制骨料粒徑、級(jí)配和漿體黏度來實(shí)現(xiàn)[4]。漿體黏度可借助外加劑和礦物摻合料進(jìn)行調(diào)節(jié)，使混凝土在流動(dòng)過程中保持穩(wěn)定。同時(shí)，填充性也是關(guān)鍵因素，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的最小間隙尺寸，選擇合適的骨料粒徑和形狀，確保其能夠順利通過鋼筋間隙等狹小空間。此外，還應(yīng)考慮混凝土的強(qiáng)度、耐久性等性能要求，綜合平衡各方面因素，確定最佳配合比。

2.2 原材料選擇與質(zhì)量控制

水泥的選擇應(yīng)綜合考慮工程需求和環(huán)境條件。對(duì)于一般建筑結(jié)構(gòu)，可選用普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度確定，通常為42.5或52.5級(jí)。在有抗硫酸鹽侵蝕要求的環(huán)境中，應(yīng)選用抗硫酸鹽水泥。骨料方面，粗骨料的最大粒徑不宜超過20 mm，且應(yīng)具有連續(xù)級(jí)配，針片狀含量不超過5%。例如，在某海洋工程結(jié)構(gòu)中，采用5～16 mm的連續(xù)級(jí)配碎石作為粗骨料，可以有效保證混凝土的耐久性。細(xì)骨料宜選用中砂，細(xì)度模數(shù)在2.6～3.0之間，含泥量不超過3%。礦物摻合料的質(zhì)量控制至關(guān)重要，粉煤灰應(yīng)符合Ⅱ級(jí)或Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，礦渣粉的比表面積應(yīng)在400～500 m2/kg之間。外加劑應(yīng)選擇與水泥相容性良好的高效減水劑，減水率不低于25%，且應(yīng)通過試驗(yàn)確定最佳摻量。同時(shí)，水中不含有害雜質(zhì)，pH值在6～8之間[5]。

2.3 配合比計(jì)算與參數(shù)確定

配合比計(jì)算可采用絕對(duì)體積法或假定容重法。在計(jì)算過程中，水膠比是關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接影響著混凝土的強(qiáng)度和耐久性。一般情況下，水膠比可根據(jù)工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，參照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后通過試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。例如，對(duì)于C30～C50的自密實(shí)混凝土，水膠比可控制在0.35～0.45之間。漿骨比決定了混凝土的流動(dòng)性和填充性，通常漿體體積占混凝土總體積的30%～40%為宜。砂率的選擇需要考慮骨料的特性和混凝土的工作性，一般在40%～50%之間調(diào)整。例如，當(dāng)粗骨料粒徑較小、形狀不規(guī)則時(shí)，可適當(dāng)提高砂率，以保證混凝土的和易性。在確定各參數(shù)后，通過計(jì)算得出水泥、骨料、礦物摻合料、外加劑和水的用量，并制備混凝土試件進(jìn)行性能測(cè)試。

2.4 配合比的試配與調(diào)整

試配是配合比設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)。首先，依據(jù)計(jì)算所得的初步配合比制備混凝土試件。測(cè)試內(nèi)容包括坍落度、擴(kuò)展度、T500時(shí)間（混凝土擴(kuò)展至500 mm直徑所需時(shí)間）、抗離析性（可采用跳桌試驗(yàn)或U型箱試驗(yàn)測(cè)定）以及不同齡期的強(qiáng)度等指標(biāo)。例如，在某工程試配中，發(fā)現(xiàn)初始配合比下混凝土的T500時(shí)間過長(zhǎng)，表明流動(dòng)性不足，需要通過適當(dāng)增加外加劑摻量，將T500時(shí)間縮短至合理范圍。若抗離析性不滿足要求，可調(diào)整骨料級(jí)配或礦物摻合料用量。例如，減少粗骨料中的大粒徑顆粒比例，增加粉煤灰摻量，以提高漿體的包裹性和穩(wěn)定性。根據(jù)試配結(jié)果，對(duì)配合比進(jìn)行反復(fù)調(diào)整優(yōu)化，直至混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足工程設(shè)計(jì)要求。一般需要進(jìn)行3～5次試配調(diào)整，才能確定最終的配合比方案。

3 建筑施工中自密實(shí)混凝土的現(xiàn)場(chǎng)澆筑要點(diǎn)

3.1 澆筑前的準(zhǔn)備工作

澆筑前的準(zhǔn)備工作對(duì)于自密實(shí)混凝土的澆筑質(zhì)量至關(guān)重要。首先，對(duì)模板進(jìn)行嚴(yán)格檢查與清理，確保模板的強(qiáng)度、剛度和密封性滿足要求。模板拼接處應(yīng)嚴(yán)密無縫，防止漏漿。例如，在模板接縫處可粘貼密封膠帶，并在澆筑前進(jìn)行壓力水試驗(yàn)，檢查模板的密封性。對(duì)模板內(nèi)部進(jìn)行徹底清理，清除雜物、灰塵和積水，以免影響混凝土的質(zhì)量。其次，對(duì)鋼筋布置進(jìn)行詳細(xì)復(fù)核，確保鋼筋的間距、數(shù)量和位置符合設(shè)計(jì)要求。鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)準(zhǔn)確控制，避免因鋼筋過密或保護(hù)層不足影響混凝土的流動(dòng)和填充。同時(shí)，準(zhǔn)備好澆筑設(shè)備，如混凝土泵車、輸送管道等，并進(jìn)行全面調(diào)試和檢查。輸送管道應(yīng)布置合理，避免出現(xiàn)急彎和管徑突變，確?；炷凛斔晚槙场４送?，還應(yīng)制定詳細(xì)的澆筑方案，明確澆筑順序、分層厚度、澆筑速度等參數(shù)，并對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

3.2 澆筑過程中的操作要點(diǎn)

在澆筑過程中，應(yīng)遵循分層、分段、連續(xù)澆筑的原則。分層厚度一般控制在300～500 mm為宜，可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和混凝土的流動(dòng)性適當(dāng)調(diào)整。例如，在大體積自密實(shí)混凝土基礎(chǔ)澆筑中，由于混凝土散熱要求，分層厚度可控制在400～500 mm；而在豎向薄壁結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)，為避免混凝土自重過大導(dǎo)致模板變形，分層厚度可減小至300～400 mm。澆筑速度應(yīng)適中，過快可能導(dǎo)致混凝土離析，過慢則可能使混凝土在模板內(nèi)產(chǎn)生冷縫。一般情況下，澆筑速度可控制在30～50 m3/h。在鋼筋密集部位，可采用增加澆筑點(diǎn)、采用小型振搗棒輔助振搗或采用自密實(shí)混凝土專用的輔助流動(dòng)裝置等方式，確?；炷撂畛涿軐?shí)。例如，在某高層建筑的框架柱節(jié)點(diǎn)處，由于鋼筋密集，采用在節(jié)點(diǎn)四周同時(shí)澆筑的方式，并在局部采用小型振搗棒輕輕振搗，有效保證了混凝土的填充質(zhì)量。同時(shí)，在澆筑過程中要密切關(guān)注混凝土的坍落度和擴(kuò)展度變化，每隔一定時(shí)間（如30 min）進(jìn)行1次檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。若發(fā)現(xiàn)坍落度減小，可適當(dāng)添加外加劑進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)嚴(yán)格控制外加劑的添加量和添加方式，避免對(duì)混凝土性能產(chǎn)生不良影響。

3.3 澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施

澆筑完成后，及時(shí)養(yǎng)護(hù)是保證自密實(shí)混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)方式可采用覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)或噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)一般采用塑料薄膜、土工布等材料覆蓋混凝土表面，保持混凝土表面濕潤(rùn)。例如，在夏季高溫季節(jié)，可先在混凝土表面覆蓋1層塑料薄膜，再覆蓋1層土工布，定期灑水保持土工布濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。在冬季低溫季節(jié)，應(yīng)采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，如在覆蓋材料上增加保溫棉被等，防止混凝土受凍。噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)則適用于一些不易覆蓋或?qū)ν庥^質(zhì)量要求較高的部位，養(yǎng)護(hù)劑應(yīng)均勻噴灑在混凝土表面，形成保護(hù)膜，阻止混凝土內(nèi)部水分散失。養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度發(fā)展和環(huán)境條件確定，一般情況下，普通混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d，對(duì)于有抗?jié)B、抗凍要求的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于14 d。在養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土表面溫度與環(huán)境溫度的差值，避免因溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制與問題處理

在現(xiàn)場(chǎng)澆筑過程中，應(yīng)建立完善的質(zhì)量檢測(cè)體系，定期對(duì)混凝土進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性、抗?jié)B性等指標(biāo)。例如，采用回彈法、鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，采用超聲檢測(cè)法檢測(cè)混凝土的密實(shí)性。若發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)裂縫、蜂窩麻面、空洞等質(zhì)量問題，應(yīng)及時(shí)分析原因并采取相應(yīng)處理措施。對(duì)于輕微裂縫，可采用表面封閉處理，如涂刷環(huán)氧樹脂膠泥。對(duì)于蜂窩麻面，可先將缺陷部位鑿除，然后用高強(qiáng)度水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)于空洞較大的部位，應(yīng)先清除空洞內(nèi)的松散混凝土，然后采用高一強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土進(jìn)行填充。同時(shí)，要建立質(zhì)量反饋機(jī)制，及時(shí)將質(zhì)量問題反饋給施工人員和技術(shù)人員，調(diào)整施工工藝和參數(shù)，確保后續(xù)澆筑質(zhì)量。例如，發(fā)現(xiàn)某批次混凝土的抗離析性較差，導(dǎo)致出現(xiàn)蜂窩麻面，應(yīng)及時(shí)檢查原材料質(zhì)量和配合比，調(diào)整外加劑摻量或骨料級(jí)配。

4 結(jié)語(yǔ)

自密實(shí)混凝土技術(shù)在建筑施工中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其配合比設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)澆筑要點(diǎn)緊密關(guān)聯(lián)，共同決定了混凝土的施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)性能。通過深入理解自密實(shí)混凝土的技術(shù)特性與工作原理，精心選擇原材料并精準(zhǔn)設(shè)計(jì)配合比，在現(xiàn)場(chǎng)澆筑過程中嚴(yán)格遵循操作要點(diǎn)并強(qiáng)化質(zhì)量控制，能夠充分發(fā)揮自密實(shí)混凝土的優(yōu)勢(shì)，從而有效解決建筑施工中復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位的混凝土澆筑難題。然而，自密實(shí)混凝土技術(shù)仍面臨著原材料成本較高、施工環(huán)境要求嚴(yán)格等挑戰(zhàn)，需要建筑科研人員持續(xù)探索與創(chuàng)新，不斷優(yōu)化原材料選擇與配合比設(shè)計(jì)方法，完善現(xiàn)場(chǎng)澆筑工藝與質(zhì)量控制體系。

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[作者簡(jiǎn)介]王勇峰（1976—），男，山東鄒平人，工程師，研究方向：建筑工程。