夏 炎邵 林繆樹杰戴宜高

（1.江蘇省江都水利工程管理處，江蘇江都 225200；2.江蘇省駱運水利工程管理處，江蘇 宿遷 223800）

自密實混凝土（Self Compacting Concrete，簡稱 SCC），作為高性能混凝土家族的一員，這類拌合物具有良好的工作性，即使在密集配筋條件下，無需振搗僅依靠自重作用也能均勻密實填充成型，為施工操作帶來極大方便，同時，兼有提高混凝土質量、改善施工環(huán)境、減少噪音和能耗、降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、加快施工進度、降低工程費用等技術經(jīng)濟效果，被稱為“最近幾十年中混凝土建筑技術最具革命性的發(fā)展”。自密實混凝土為改善和解決過密配筋、薄壁、復雜形體等振搗困難的工程施工條件帶來了極大的方便。

1 工程概況

南水北調東線源頭工程江都三站安裝10臺機組，單機流量10 m3/s，原進水流道為鐘形結構，設計改造為彎肘型流道。由于澆筑部分空間狹小、結構斷面變化大且呈異型、鋼筋密集，肘形部位底部 2.2 m×（3.5～4.5）m，澆筑厚度0.1～0.3 m，混凝土需從肘形流道的側墻流入，頂板部位澆筑面積為4.8 m×3.5 m、澆筑厚度0.1～0.3 m；除了頂板開洞口附近外，大部分側面混凝土以及進水流道分水隔墩混凝土澆筑均不易振實。經(jīng)多方案必選論證，決定采用自密實混凝土進行澆筑施工。

2 配合比設計

2.1 配合比設計思路

影響自密實混凝土流變性能的因素多而復雜，通常需要做大量的試配才能確定其配合比。自密實混凝土配制是要在保證所需性能的前提下，可以不振搗而得到高流動性的混凝土拌合物，關鍵是通過外加劑的復合、優(yōu)質摻和物及粗細骨料的選擇與搭配，使混凝土拌合物具有很高的流動性，可以自流平而充滿模型，并且不泌水，不離析，成型后質量均勻，不會產(chǎn)生像普通混凝土那樣由于振搗不當而造成蜂窩、麻面和空洞等內部質量缺陷。

2.2 實驗的技術路線及目標

采用正交試驗法進行混凝土配合比試驗，研究水泥、粉煤灰、砂、碎石等因素對自密實混凝土工作性和強度的影響規(guī)律，優(yōu)化和確定自密實混凝土配合比。

2.2.1 原材料性能指標要求

①水泥：應用于自密實補償收縮混凝土的水泥必須滿足水泥的標準稠度用水量低、水化放熱量和放熱速度慢、水泥強度等級高等要求。

②骨料：自密實混凝土配制的細集料通常是中砂；由于自密實混凝土常常用于鋼筋稠密或薄壁的結構中，粗骨料的最大粒徑一般以小于25 mm為宜，盡可能選用圓形且不含或少含針、片狀顆粒的骨料。

③摻合料：摻合料是自密實混凝土不可缺少的組成部分之一，在自密實混凝土中，普遍采用粉煤灰和礦渣復摻，有時加上礦粉。

④外加劑：要求與水泥的相容性好、減水率大、緩凝、保塑。

2.2.2 工作性能試驗及評定方法

為了使自密實混凝土達到自密實、免振搗的功能，除進行原材料的常規(guī)檢驗、外加劑與水泥的相容性檢驗以外，還必須檢驗混凝土的流動性性能、填充和鋼筋間隙通過性能以及抗離析性能。分析比較評價自密實混凝土工作性的指標，主要通過流動性試驗、充填性及鋼筋間隙通過性試驗抗離析性試驗進行。

參考國外相關標準，并根據(jù)國內外大量的研究結果和實際應用效果，普遍認為坍落擴展度比坍落度更能有效地體現(xiàn)拌合物的流動性和填充性；同時，L型儀和U型儀試驗不僅可以測得混凝土拌合物的間隙通過性，還能獲得更實際（即存在鋼筋阻擋）的拌合物抗離析性能，是評定自密實混凝土工作性的核心內容，所以，優(yōu)先選用L型儀或U型儀結合坍落擴展度測試來綜合評價混凝土拌合物的工作性。

2.3 試驗結果分析及評價

一般而言，影響自密實混凝土工作性能的主要因素有：水膠比、砂率、骨料、外加劑、礦物摻合料、溫度和時間；影響混凝土抗壓強度的主要因素有：水泥強度等級和水膠比、骨料、齡期、養(yǎng)護濕度和溫度等。試驗以水膠比、砂率、粉煤灰體積摻量、膨脹劑、減水劑摻量5個因素，每一因素取4個水平進行正交試驗研究。

正交試驗考試的指標有：0 min時的坍落度、擴展度、高差比以及7 d和28 d的抗壓強度。通過正交試驗，得出試驗結果，再對試驗結果進行直觀分析。

3 施工質量控制

3.1 混凝土攪拌

自密實混凝土攪拌應嚴格采用強制性攪拌機，原材料均按照重量法計量，投料允許偏差如表1。

表1 自密實混凝土各組成部分稱量允許偏差（%）

為降低混凝土坍落度損失，先對砂、石灑水濕潤，后摻外加劑，投料順序為：細集料→水泥→摻合料→部分水→外加劑→粗集料→剩余的水，并采用二次投材料拌和工藝。

開盤前需檢查砂石的含水率，要求必須對首盤混凝土性能進行測試，并進行適當調整，直至混凝土性能符合要求，而后才能確定混凝土的施工配合比。為保證混凝土拌合物攪拌均勻，可適當延長攪拌時間。

3.2 混凝土運輸

混凝土運輸?shù)缆妨η笃教?，避免發(fā)生離析、漏漿，混凝土運輸過程中不得向車內加水，運輸時間從混凝土攪拌機攪拌完畢到運至施工現(xiàn)場一般應控制在2 h以內。

3.3 混凝土澆筑

（1）自密實混凝土的流動性較大，設計模板時應考慮模板側壓力，混凝土澆筑中應控制澆筑速度。

（2）混凝土運輸至施工現(xiàn)場后，應檢查坍落度、擴展度是否滿足設計要求，如達不到設計要求，可適當加入外加劑。

（3）混凝土經(jīng)過運輸后可能發(fā)生離析，現(xiàn)場需要進行二次攪拌，以滿足混凝土均勻性，保證混凝土澆筑質量。

（4）混凝土應分層澆筑，每層高度控制在80 cm以內，應在混凝土沉實時間大于60 min，且不超過混凝土初凝時間時，進行上一層混凝土的澆筑。

（5）當鋼筋較密，混凝土粘性較大時，可在模板外側通過人工敲擊等輔助振搗方法提高混凝土的密實性。

3.4 混凝土養(yǎng)護

由于自密實混凝土中摻入礦物摻和料、膨脹劑，水膠比低，必須加強混凝土早期養(yǎng)護，以達到防治出現(xiàn)收縮裂縫、提高混凝土強度的目的。

4 應用與效果

江都三站進水流道混凝土設計強度為C25，根據(jù)配合比計算和正交試驗的結論，確定混凝土配合比為水∶水泥∶砂∶石∶粉煤灰∶外加劑=180∶321∶797∶903∶44.625∶125，水灰比為0.504，砂率為46.91%，摻入的是江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JSS自密實混凝土外加劑，坍落度控制值≥250 mm，實測坍落度270 mm，擴展度≥650 mm，實測擴展度700 mm，實測容重為2237 kg/m3。在正交試驗過程中發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度損失較大，故采取了將砂、石預先濕水濕潤和后摻外加劑等措施。

混凝土采用現(xiàn)場自拌，由于江都三站流道為環(huán)型異型薄壁結構，肘形部位側墻加固混凝土，進水流道分水隔墩混凝土因沉降和塑性收縮，其與頂板接觸部位易產(chǎn)生沉降、收縮裂縫。

采取防止沉降收縮裂縫的技術措施有：①提高入倉混凝土均勻性。二次拌和混凝土，將混凝土由電機層通過滑槽進入水泵層后，再通過串管入倉。②放慢混凝土澆筑速度，使混凝土有足夠的時間沉降，各孔混凝土澆筑時間為10 h左右。③通過設置靜停等待期、增壓、水泵座環(huán)部位設排氣孔等施工技術措施，保證混凝土均衡上升。

施工結束后，采用回彈法檢測了進水流道實體混凝土抗壓強度推定值為31.0~36.5 MPa，試塊強度平均值為35.6 MPa，均達到設計C25強度要求，新老混凝土界面粘結強度為1.13 MPa；進水流道結構尺寸滿足設計要求，混凝土澆筑到位，無蜂窩、麻面、裂縫等缺陷；經(jīng)過幾年的運行，沒有發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

5 結束語

泵站進水流道改造采用自流平、自密實、無收縮的高性能混凝土進行施工，在大型水利工程加固改造工程中均屬首次應用。自密實混凝土為改善和解決過密配筋、薄壁、復雜形體等振搗困難的工程施工條件帶來了極大的方便。江都三站進水流道成功改形，為提高泵站裝置效率提供了基本保證，使老泵站的經(jīng)濟及社會效益更為顯著，對其他類似工程的改造有很好的借鑒和推廣作用。