萬(wàn)建成，戚寶琳，姜達(dá)，張永濤

（1. 威海威高商砼有限公司，山東 威海 264210；2. 威海市澤豐建筑工程公司混凝土分公司，山東 威海 264203）

C35免振自密實(shí)高性能微膨脹混凝土在梁板加固工程中的應(yīng)用

萬(wàn)建成1，戚寶琳2，姜達(dá)1，張永濤1

（1. 威海威高商砼有限公司，山東 威海 264210；2. 威海市澤豐建筑工程公司混凝土分公司，山東 威海 264203）

本文針對(duì)威海某工程的梁板加固處理實(shí)例，研究了免振自密實(shí)高性能微膨脹混凝土的材料選擇、施工方法及注意事項(xiàng)。提出了配合比設(shè)計(jì)原則，并通過(guò)試驗(yàn)試配確定了施工配合比，并成功應(yīng)用于該工程。

免振；自密實(shí)；高性能；加固改造；填充性；混凝土配合比

0　引言

自密實(shí)混凝土（Self Compacting Concrete 或 Self-Consolidating Concrete，簡(jiǎn)稱 SCC）是指混凝土拌合物具有良好的工作性，澆筑時(shí)依靠其自重流動(dòng)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得良好均質(zhì)性和穩(wěn)定性，并且不需要附加振動(dòng)的混凝土。

SCC 的硬化性能與普通混凝土相似，而新拌混凝土性能則與普通混凝土相差很大。自密實(shí)混凝土的自密實(shí)性能主要包括流動(dòng)性、抗離析性和填充性。每種性能均可采用坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、V 漏斗試驗(yàn)（或 T500 試驗(yàn)）和 U 型箱試驗(yàn)等一種以上方法檢測(cè)。

自密實(shí)高性能混凝土在低水膠比下具有很高的流動(dòng)性而不離析、不泌水，要求膠凝材料漿體要能充分包裹與分隔砂石的每一個(gè)顆粒，使砂、石懸浮在膠凝材料漿體中。且能解決傳統(tǒng)混凝土施工中的漏振、過(guò)振以及鋼筋密集難以振搗等問(wèn)題，可以保證鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力孔道的位置不因振搗而移位，并能利用礦物摻合料，增加微集料密實(shí)填充及顆粒形態(tài)效應(yīng)，而且加強(qiáng)混凝土薄弱的過(guò)渡區(qū)，降低混凝土的水化熱，提高耐久性，對(duì)改善混凝土的各項(xiàng)性能有顯著作用，具有一定的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1　工程概況

本工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。為了滿足結(jié)構(gòu)荷載達(dá)到設(shè)計(jì)要求，決定在樓蓋的鋼筋混凝土板底加鋼筋混凝土次梁。根據(jù)原結(jié)構(gòu)和荷載的實(shí)際情況，提高梁板承載能力、滿足安全要求，同時(shí)采取必要的措施，提高樓板的剛度，減少樓板在荷載長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生的變形。

2　技術(shù)問(wèn)題

工程需要解決下列問(wèn)題：

（1）新澆筑的混凝土梁與原混凝土梁的連接；

（2）新澆筑的混凝土梁與原混凝土梁、板新舊混凝土的結(jié)合；

（3）新澆筑的混凝土梁位于原來(lái)鋼筋混凝土板的板底，需要解決混凝土澆注施工的問(wèn)題；

（4）由于部分鋼筋密集，為增加混凝土的填充性，減小粗骨料最大粒徑，要求避免混凝土的收縮引起的混凝土開(kāi)裂。

3　技術(shù)措施

要使新舊混凝土真正成為一個(gè)整體來(lái)共同工作，則新舊混凝土界面的良好粘結(jié)就成為關(guān)鍵所在。首先在要加負(fù)彎矩鋼筋的范圍內(nèi)，沿鋼筋混凝土次梁方向去掉原樓面的水泥砂漿面層，同時(shí)去掉厚 30mm 的混凝土層，并鑿毛。鋼筋混凝土板頂?shù)呢?fù)彎矩鋼筋與新增混凝土次梁的箍筋連成整體。

去掉混凝土層后，沿新增加的混凝土次梁方向的板上每隔 1200mm 鉆一個(gè) 110mm 的橢圓孔。此孔作為混凝土的澆注孔。因?yàn)楫?dāng)次梁的模板支好后，很難在板底澆注混凝土。然后按負(fù)筋間距大小，在混凝土板上鉆豎向通孔，布置箍筋與板頂負(fù)筋；在原框架梁上鉆通孔，布置次梁的縱筋，讓次梁縱筋穿過(guò)原梁。鋼筋布置完畢，在鉆孔處灌注建筑結(jié)構(gòu)膠，保證鋼筋與原混凝土結(jié)構(gòu)連接牢固。然后綁扎鋼筋、支模板。

使用自密實(shí)高性能混凝土解決澆注困難的難題。施工時(shí)從 110mm 的橢圓孔中澆注自密實(shí)高性能混凝土，并用振搗棒插入孔中輕輕振搗混凝土。當(dāng)在一個(gè)孔中振搗，混凝土從相鄰的孔中冒出時(shí)，即停止振搗。

由于自密實(shí)混凝土為大流動(dòng)性混凝土，它的極限延伸率較低，極易引起開(kāi)裂，導(dǎo)致混凝土滲漏、鋼筋銹蝕，影響使用功能和使用壽命。為此，采用膨脹劑配制微膨脹混凝土，抵消或部分抵消由混凝土干縮、徐變、溫度等引起的拉應(yīng)力，從而提高混凝土工程的抗裂性能。

4　配合比設(shè)計(jì)

由于自密實(shí)混凝土的膠凝材料用量較大、細(xì)骨料含量較多等特點(diǎn)，若處理不妥其受力和變形性能方面會(huì)存在不足。為了確保自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化配合比。在實(shí)現(xiàn)混凝土靠自重均勻成型的情況下，降低膠凝材料用量和砂率以提高混凝土體積穩(wěn)定性，同時(shí)提高自密實(shí)混凝土經(jīng)濟(jì)的合理性。

4.1材料選擇

4.1.1水泥

根據(jù)工程具體需要，通用硅酸鹽水泥均可使用。但摻礦物摻合料的自密實(shí)混凝土，宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；考慮到工作性要求及坍落度經(jīng)時(shí)損失小，應(yīng)優(yōu)先選擇C3A 和堿含量小、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量低的水泥。

4.1.2骨料

應(yīng)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、密實(shí)、潔凈的骨料。粗骨料針片含量少, 最大粒徑一般在 16～20mm 范圍。細(xì)骨料宜選用級(jí)配良好的中砂，砂中所含小于 0.125mm 的細(xì)粉對(duì)自密實(shí)混凝土流變性能非常重要，一般要求不低于 10%。

配制符合要求的自密實(shí)混凝土，砂石的粒型和級(jí)配十分重要，石子最大粒徑為 20mm 時(shí)，最佳連續(xù)級(jí)配各粒徑石子數(shù)量比例應(yīng)是：15～20mm:10～15mm:5～10mm 約略為25:31:44 或 1:1.3:1.8。這樣連續(xù)級(jí)配的石子空隙率，一般為36% 左右。

4.1.3礦物摻合料

粉煤灰能夠改善自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性，磨細(xì)礦渣能改善和保持自密實(shí)混凝土的工作性，均有利于硬化混凝土的耐久性。

可以按凈漿和砂漿流動(dòng)度試驗(yàn)確定不同種類摻合料的具體用量，也可根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)選取合理值，可大于膠凝材料總量的 30%。

4.1.4外加劑

自密實(shí)混凝土由于其流動(dòng)性高，粘聚性、保塑性好，水泥漿體豐富，拌制用水量較大，為了降低膠凝材料的用量和保證混凝土具有足夠的強(qiáng)度，就必須摻用高效的混凝土減水劑來(lái)降低用水量和水泥用量，以獲得較低的水灰比，使混凝土結(jié)構(gòu)具有所需要的強(qiáng)度。

如今所有的大流動(dòng)性混凝土都在使用聚羧酸系外加劑。

聚羧酸系高性能減水劑具有摻量低、減水率高、混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)快、混凝土拌合物坍落度損失小、拌合物粘滯阻力小等優(yōu)點(diǎn)，而且相比于其他類型的高效減水劑還具有引氣功能，可以明顯改善混凝土的收縮性能，并在一定程度上彌補(bǔ)自密實(shí)混凝土收縮較大的缺陷。所以，聚羧酸系高性能減水劑適用于配制自密實(shí)混凝土。

4.1.5材料參數(shù)

根據(jù)工程特點(diǎn)，選用的具體材料為：

水泥：山水水泥北海分公司 P·O 42.5，R28=49.2MPa；

粉煤灰：威海華能電廠產(chǎn)Ⅰ級(jí)粉煤灰；

磨細(xì)礦渣粉：昌佳貿(mào)易 S95 級(jí)，比表面積 406m2/kg；

外加劑：威海信德惠 XD-1 聚羧酸外加劑，減水率26%，摻量范圍：1.5%～2.0%；

膨脹劑：山東華泉 JEA-A 低堿膨脹劑，摻量10%～12%；

砂：乳山河砂，細(xì)度模數(shù) 2.9，含泥量 2.0%；

石子：威海 5～10mm、 10～20mm 石灰?guī)r碎石，壓碎值8.6%。

4.2配合比參數(shù)

4.2.1漿骨比

自密實(shí)混凝土需要一定的膠結(jié)料漿體含量，一般為33%～40%，另外采用較小的粗骨料體積含量，以減少粗大顆粒在狹窄空間內(nèi)頻繁接觸發(fā)生堆積堵塞的概率。但對(duì)混凝土而言，過(guò)小的粗骨料體積含量會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，因此，確定最佳漿骨比是配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

4.2.2砂率

減小砂漿與粗骨料之間的相互分離作用，還可通過(guò)增加混凝土砂率的辦法加以實(shí)現(xiàn)，但砂率值過(guò)大會(huì)影響自密實(shí)混凝土的彈性模量和抗壓強(qiáng)度，一般宜控制在 46%～50%。

4.2.3水灰比

水灰比按混凝土強(qiáng)度、耐久性選擇確定，一般在 0.4 以下，且用水量不宜超過(guò) 200kg/m3。

4.2.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)選擇 0.38 的水膠比、砂率范圍在 47%～49%、擴(kuò)展度 (700±50)mm 、具有較好的粘聚性和抗離析性，流動(dòng)后骨料不外露且具有良好經(jīng)時(shí)保塑和流動(dòng)性指標(biāo)進(jìn)行選擇試驗(yàn)。具體結(jié)果見(jiàn)表 1。

在自密實(shí)混凝土中使用聚羧酸高性能減水劑在 2 小時(shí)后坍落度基本不損失，坍落擴(kuò)展度損失也較小。預(yù)拌混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中往往存在交通堵塞以及在工地滯留的情況，聚羧酸高性能減水劑的應(yīng)用對(duì)保證正常施工提供技術(shù)支持。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，合理砂率確定為 48%，適當(dāng)增加粉煤灰摻量，可以增大自密實(shí)混凝土流動(dòng)性，減小坍落度損失。這對(duì)自密實(shí)混凝土能否實(shí)現(xiàn)也是最重要的指標(biāo)。由表 1 可以看出：第 5組配合比在各方面均能滿足施工要求，最終我們選擇了第 5組方案作為施工配合比。

表1　試配數(shù)據(jù)

5　注意事項(xiàng)

（1）自密實(shí)混凝土所用膠凝材料較多，混凝土拌合物要求具有較高的流變性能。為確保新拌自密實(shí)混凝土的勻質(zhì)性，自密實(shí)混凝土在攪拌機(jī)中的攪拌時(shí)間（從全部材料投完算起）不應(yīng)少于 60s。

（2）自密實(shí)混凝土性能對(duì)用水量較為敏感，必須嚴(yán)格根據(jù)骨料含水率調(diào)整拌合用水量。

（3）在運(yùn)輸過(guò)程中，攪拌車(chē)的滾筒保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)有利于減少自密實(shí)混凝土拌合物流動(dòng)性損失。攪拌車(chē)內(nèi)加水將嚴(yán)重影響自密實(shí)混凝土的自密實(shí)性，必須嚴(yán)格控制。

（4）卸料前快速旋轉(zhuǎn)的目的是提高混凝土的均勻性。

（5）澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有專人進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)混凝土自密實(shí)性能不能滿足要求時(shí)，可加入適量的與原配合比相同成分的外加劑，摻入后攪拌運(yùn)輸車(chē)滾筒應(yīng)快速旋轉(zhuǎn)，外加劑摻量和攪拌時(shí)間應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。

（6）自密實(shí)混凝土泵送和澆筑過(guò)程應(yīng)保持連續(xù)性。

（7）澆筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、配筋密集的混凝土構(gòu)件時(shí)，可在模板外側(cè)進(jìn)行輔助敲擊。

（8）自密實(shí)混凝土應(yīng)避開(kāi)高溫時(shí)段澆筑。當(dāng)水分蒸發(fā)速率過(guò)快時(shí)，應(yīng)在施工作業(yè)面采取擋風(fēng)、避陽(yáng)等措施。

（9）試塊制作工程中，不應(yīng)采取任何振搗措施，分兩次均勻?qū)韬衔镅b入試模中，中間間隔 30s，然后刮去多余的混凝土拌合物，最后用抹刀將表面抹平。

（10）自密實(shí)微膨脹混凝土澆筑完畢，應(yīng)及時(shí)采取覆蓋、蓄水、薄膜保濕、噴涂或涂刷養(yǎng)護(hù)劑等養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于 14d。

6　混凝土的實(shí)測(cè)結(jié)果

度標(biāo)準(zhǔn)差 4.2MPa，混凝土 28d 平均回彈值41.3MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

（2）外觀指標(biāo)：拆模后發(fā)現(xiàn)，新澆混凝土與原混凝土結(jié)合良好，盡管振搗很少，混凝土也很密實(shí)。平整、光潔，無(wú)蜂窩、麻面、漏漿現(xiàn)象。沒(méi)有裂縫出現(xiàn)，無(wú)任何質(zhì)量缺陷。工程已投入使用，效果很好。

7　結(jié)束語(yǔ)

（1）配制自密實(shí)性混凝土必須要求砂石有較好的粒形與級(jí)配，控制好自密實(shí)混凝土漿體量、砂子與石子量的比例關(guān)系。

（2）在配制自密實(shí)混凝土?xí)r，除要求大流動(dòng)性外，還要求具備一定的粘聚性。具體控制指標(biāo)為：流動(dòng)性；抗離析穩(wěn)定性；間隙通過(guò)性。

（3）為了更好地滿足混凝土拌合物的流動(dòng)性與粘聚性，優(yōu)先選用聚羧酸高性能減水劑，并能很好地解決混凝土拌合物坍落度損失過(guò)快無(wú)法保證正常施工的難題。但要控制好摻量，過(guò)摻容易出現(xiàn)泌漿、抓底現(xiàn)象，少摻粘聚性下降，流動(dòng)性變差。

[1] JGJ/T 283—2012．自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] CCES 02—2004．自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南[S]．

[3] CECS 203:2006．自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

［通訊地址］山東省威海市初村鎮(zhèn)東馬山村（264210）

（1）強(qiáng)度指標(biāo)：混凝土 28d 平均抗壓強(qiáng)度43.9MPa，強(qiáng)

Application of reinforcement in beam and plate about C35 self compacting high performance micro expansion concrete

Wan Jiancheng1, Qi Baolin2, Jiang Da1, Zhang Yongtao1
(1. Weihai Weigao Commercial Concrete Co., Ltd., Weihai 264210; 2. Weihai Zefeng Construction Engineering Company Concrete Branch, Weihai 264203)

According to the beam and plate in a project in Weihai on the choice of reinforcement, we study the selection, self compacting high performance expansive concrete material construction method and the matters needing attention. Put forward the principle of mix design, and through the test trial to determine the construction mix ratio, applied to the project.

free vibration; self compacting; high performance; reinforcement and reconstruction; filling ability; mix of concrete

萬(wàn)建成（1974—）男，高級(jí)工程師，威海威高商砼有限公司總工。