王 瑩

（北京金隅混凝土有限公司）

前言

JGJ/T283-2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》將自密實(shí)混凝土定義為具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)無(wú)需外力振搗，能夠在自重作用下流動(dòng)并充滿模板空間的混凝土。自密實(shí)混凝土因其具有良好的密實(shí)性、能夠提高生產(chǎn)效率，改善工作環(huán)境和安全性、改善混凝土表面質(zhì)量、增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度等諸多優(yōu)點(diǎn)，被稱為近幾十年中混凝土建筑技術(shù)最具革命性的發(fā)展。本研究從實(shí)際工程應(yīng)用入手，結(jié)合正交試驗(yàn)法，確定C50自密實(shí)混凝土的最佳配合比及工藝參數(shù)，采用普通材料與常規(guī)工藝配置出C50自密實(shí)泵送混凝土，并成功應(yīng)用于浦項(xiàng)中心項(xiàng)目，為自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)奠定了一定的理論基礎(chǔ)，并具有廣泛的實(shí)踐意義。

1 正交試驗(yàn)法

正交試驗(yàn)法，就是使用已經(jīng)造好了的正交表來(lái)安排試驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的一種方法。它簡(jiǎn)單易行，計(jì)算表格化，完成試驗(yàn)要求所需的實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布很均勻，可用相應(yīng)的極差分析方法、方差分析方法、回歸分析方法等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從而得出有價(jià)值的結(jié)論。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是用正交表來(lái)安排試驗(yàn)的。

本文采用L9（34），它表示需作9次實(shí)驗(yàn)，最多可觀察4個(gè)因素，每個(gè)因素均為3水平。從C50自密實(shí)混凝土拌合物性能及力學(xué)性能兩方面綜合比較砂率、摻和料取代率、不同摻和料比例、硅灰摻取代率四個(gè)因素的影響，每個(gè)因素相應(yīng)設(shè)置三個(gè)水平來(lái)安排試驗(yàn)并進(jìn)行極差分析，從而得出最終較為理想的配合比。

2 試驗(yàn)用原材料

2.1 水泥：選用北京金隅琉璃河P.O.42.5水泥.3天強(qiáng)度為33.1MPa，28天強(qiáng)度為62.4MPa。

2.2 礦粉：采用三河天龍S95級(jí)礦粉，其物理力學(xué)性能如表2。

2.3 粉煤灰：采用北京金龍達(dá)通商貿(mào)有限公司供應(yīng)的天津薊縣I級(jí)粉煤灰。其物理力學(xué)性能如表3。

2.4 石子：選用北京鵬盛天順石料有限公司供應(yīng)的5mm～16mm山碎石，壓碎指標(biāo)為5.4%，針片狀含量4.2%，含泥量、泥塊含量為零。各項(xiàng)指標(biāo)均符合CECS104:99《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。

2.5 砂：采用灤平縣贏盤砂石經(jīng)銷站供應(yīng)的II區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.9，含泥量1.4%，泥塊含量0%。

2.6 減水劑：采用北京金隅水泥節(jié)能科技有限公司研發(fā)的聚羧酸高性能減水劑。減水率34%，28天收縮率比99%，28天抗壓強(qiáng)度比197%。

2.7 硅粉：采用北京信源嘉晟商貿(mào)有限公司生產(chǎn)的95#微硅粉。二氧化硅含量86.22%。

3 C50自密實(shí)混凝土配合比的確定

3.1 混凝土試配強(qiáng)度的確定

根據(jù) JGJ 55 - 2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》,考慮到自密實(shí)混凝土施工免振搗的特點(diǎn), 因此試配強(qiáng)度較普通混凝土提高10%，增大自密實(shí)混凝土強(qiáng)度保障率。另外，考慮到混凝土的生產(chǎn)控制過(guò)程的自動(dòng)化及同等級(jí)混凝土的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ取5.0，則fcuo=50×1.1+1.645σ=63.2MPa。經(jīng)計(jì)算水膠比為0.33，用水量選定為165kg/m3，計(jì)算總膠材用量為500kg/m3。

3.2 配合比設(shè)計(jì)方案

3.2.1 采用L9（34）正交方案，考察因素四個(gè)，分別為：A.砂率；B.摻和料取代率；C.不同摻和料比例；D.硅灰摻取代率；如表4所示。

3.2.2 具體試驗(yàn)用配合比及其性能指標(biāo)

3.2.3 試驗(yàn)小結(jié)

通過(guò)正交試驗(yàn)及方差分析得知（篇幅有限不贅述），砂率、不同摻和料比例、硅灰取代率對(duì)坍落擴(kuò)展度都有較大影響，即影響自密實(shí)混凝土的填充性能。砂率對(duì)T500的影響程度最大，即對(duì)自密實(shí)混凝土的流動(dòng)速度影響最為顯著。此外，隨著硅灰摻量的提高，坍落擴(kuò)展度有所降低，但混凝土松軟度有所改善，對(duì)混凝土28天強(qiáng)度基本無(wú)影響。摻和料的取代率以及不同摻和料比例對(duì)混凝土7天強(qiáng)度影響較大，而對(duì)28天強(qiáng)度影響不明顯，可以看出摻和料對(duì)混凝土早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)：粉煤灰＜礦粉＜水泥，同時(shí)也說(shuō)明粉煤灰、礦粉對(duì)混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)有突出貢獻(xiàn)。

表1 水泥物理力學(xué)性能

表2 礦粉物理力學(xué)性能

表3 粉煤灰物理力學(xué)性能

表4 因素水平表

3.2.4 確定最終配合比

兼顧自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度、填充性能、流動(dòng)速度，經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證后確定最終配合比方案為A3B2C2D2，如表7、表8所示。

4 工程驗(yàn)證

浦項(xiàng)中心主體工程有地塊東側(cè)A塔樓、南側(cè)B塔樓及裙樓組成，占地面積20021m2，總建筑面積163265m2。其中A塔樓地上33層，結(jié)構(gòu)高度140.9m，B塔樓地上25層，結(jié)構(gòu)高度105.5m，裙房3層，結(jié)構(gòu)高度16.8m，地下四層。C50自密實(shí)混凝土主要應(yīng)用于B區(qū)地上三層裙房框架柱（因結(jié)構(gòu)特殊性無(wú)法振搗）。

表5 水平組合表

表6 配合比及性能指標(biāo)

表7 最終選定配合比

表8 試驗(yàn)結(jié)果

圖1 初始坍落擴(kuò)展度

圖2 J環(huán)擴(kuò)展度

圖3 拆模后實(shí)體外觀

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)成型的混凝土28天標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度推斷混凝土實(shí)體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，且表觀質(zhì)量良好，無(wú)蜂窩、麻面、氣孔。下圖為拆模后的實(shí)體外觀。

結(jié)論

（1）采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，其結(jié)果能客觀的反應(yīng)配制的規(guī)律，能夠較方便的進(jìn)行配合比優(yōu)化。

（2）通過(guò)正交試驗(yàn)確定的工程使用混凝土的配合比，其28天標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度及表觀效果都達(dá)到了設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（3）為簡(jiǎn)化試驗(yàn)步驟，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中較多的考慮了影響自密實(shí)混凝土流變性因素，對(duì)力學(xué)性能因素考慮不足，例如水膠比、外加劑摻量等因素。