趙中，張振棟

（1. 北京住總實(shí)業(yè)投資控股有限公司，北京 100025；2. 北京方圓工程監(jiān)理有限公司，北京 100036）

近年來，隨著建筑設(shè)計(jì)多樣化，在施工中越來越多的用到特殊混凝土。自密實(shí)混凝土（Self-Compacting Concrete，簡稱 SCC）即是其中一種混凝土。自密實(shí)混凝土是指在澆筑過程中無需施加任何振搗，僅依靠混凝土自重就能完全填充至模板內(nèi)任何角落和鋼筋間隙的高性能混凝土。與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土拌合物在運(yùn)輸和施工過程中不離析和具有較高的均勻性，不需外加振動(dòng)而完全依靠自重作用能夠通過鋼筋密集、結(jié)構(gòu)截面比較復(fù)雜的工程部位，填充密實(shí)，避免出現(xiàn)因振搗不足而造成的空洞、蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷。結(jié)合某工程獨(dú)立柱（高 5.5m，截面 1.2m×1.3m，保護(hù)層厚度 50mm）施工需要，進(jìn)行 C40 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)，以及為保障施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量采取必要的保證措施。

1 原材料選擇

根據(jù)自密實(shí)混凝土使用結(jié)構(gòu)形式、施工工藝，考慮環(huán)境因素及生產(chǎn)實(shí)際情況，提高膠凝材料的用量，摻合料采用雙摻粉煤灰和礦粉。

（1）水泥：金馬啟新 P·O42.5 水泥，其指標(biāo)見表1。

（2）粉煤灰：寶德友邦Ⅱ級(jí)粉煤灰，表觀密度 2280kg/m3，細(xì)度 13.63%，需水比 102%，燒失量2.6%。

（3）礦粉：三河天龍 S95 級(jí)礦粉，比表面積424m2/kg，7d 活性指數(shù) 83%，28d 活性指數(shù) 108%，表觀密度 2900kg/m3。

（4）粗骨料：威克冶金生產(chǎn)，石子粒徑范圍5～20mm，連續(xù)級(jí)配，表觀密度 2750kg/m3，含泥量0.2%。

（5）細(xì)骨料：淶水達(dá)盛生產(chǎn)的天然砂，細(xì)度模數(shù)2.7，Ⅱ區(qū)中砂，含泥量 2.0%，表觀密度 2700kg/m3。

（6）外加劑：建工院生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，含固量 14.73%，減水率 29%。

表1 水泥性能指標(biāo)

2 配合比設(shè)計(jì)

依據(jù) JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，在水膠比不變、膠凝材料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)等直到符合要求為止。

根據(jù)初步設(shè)計(jì)計(jì)算試拌物料量，得表 2。

表2 試拌物料量 kg/25L

按表 2 數(shù)據(jù)稱量物料進(jìn)行試拌，觀察出機(jī)混凝土拌合物狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)出機(jī)混凝土拌合物流動(dòng)性良好，停止流動(dòng)后表面析水，周圍有稀漿析出，鏟動(dòng)時(shí)扒底。據(jù)這些現(xiàn)象調(diào)整外加劑摻量由 2.4% 到 2.2%，即外加劑摻量由11.9kg/m3調(diào)整到 10.9㎏/m3。調(diào)整后再次計(jì)算、試拌，混凝土拌合物出機(jī)工作性良好（如圖 1）。

圖1 混凝土出機(jī)狀態(tài)

按照標(biāo)準(zhǔn)要求測量出機(jī)混凝土各項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)果如表3。

表3 指標(biāo)測量值

經(jīng)分析，坍落擴(kuò)展度和擴(kuò)展時(shí)間 T500符合設(shè)計(jì)填充性要求，離析率符合設(shè)計(jì)的抗離析性要求；實(shí)測表觀密度與理論計(jì)算表觀密度 2409.9kg/m3之差的絕對(duì)值9.9kg/m3小于計(jì)算值的 2%，根據(jù)上述分析確定，最終基準(zhǔn)配合比如表 4。

表4 基準(zhǔn)配合比 kg/m3

依據(jù)基準(zhǔn)配合比及標(biāo)準(zhǔn)要求，水膠比增加和減少0.02，用水量和基準(zhǔn)配合比相同，砂體積分?jǐn)?shù)分別增加和減少 1%，計(jì)算混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)配合比，如表 5。

表5 混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)配合比 kg/m3

取備用原材料，按照表 5 數(shù)據(jù)計(jì)算每盤 25L 的試拌配合比數(shù)據(jù)，然后按照標(biāo)準(zhǔn)要求的質(zhì)量偏差及精度，稱量各物料，按照石—水泥及摻合料—砂—水及外加劑的順序投入到試驗(yàn)攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌。

每個(gè)配合比的拌合物分別裝入三組試模中，振實(shí)后在 (20±5)℃環(huán)境中靜置一到兩晝夜，然后編號(hào)、拆模。拆模后試塊盡快放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至 28d。

養(yǎng)護(hù)到 28d 的試塊取出，做抗壓試驗(yàn)得到表 6。

表6 試塊抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，繪制試驗(yàn)強(qiáng)度和膠水比的線性關(guān)系圖，如圖 2。

由圖 2 強(qiáng)度和膠水比的線性關(guān)系，計(jì)算可得出在強(qiáng)度 48.225MPa 時(shí)，其膠水比為 2.5016，對(duì)應(yīng)水膠比為0.40，故水膠比取 0.39，即膠水比取 2.5641，略大于配制強(qiáng)度膠水比。

圖2 強(qiáng)度—膠水比關(guān)系圖

在確定水膠比及試拌配合比表 4 中 Z-03，按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行調(diào)整與確定，得到表 7 設(shè)計(jì)配合比。

表7 設(shè)計(jì)配合比 kg/m3

根據(jù)上述配合比試拌，經(jīng)檢驗(yàn)混凝土拌合物出機(jī)各項(xiàng)性能符合設(shè)計(jì)及施工生產(chǎn)技術(shù)要求，最終確定上述配合比為生產(chǎn)配合比。

考慮運(yùn)輸時(shí)間較長、氣溫影響及其他影響澆筑時(shí)效的因素，而按設(shè)計(jì)配合比摻加 2.2% 外加劑試拌，出機(jī)混凝土靜置 1.5h 后，坍落度損失較大，為避免混凝土拌合物和易性影響澆筑施工，再次摻加 0.1% 的外加劑調(diào)整混凝土和易性。試驗(yàn)表明，后摻加 0.1% 外加劑后，混凝土拌合物和易性良好，且對(duì)比分析結(jié)果表明后摻外加劑對(duì)混凝土的性能的影響可以忽略不計(jì)。

3 工程實(shí)際應(yīng)用及保障措施

（1）原材料方面：自密實(shí)混凝土的原材料相對(duì)于普通混凝土原材料要求更加嚴(yán)格，且需要量相對(duì)較少，因此，針對(duì)生產(chǎn)自密實(shí)混凝土的原材料采取專項(xiàng)檢驗(yàn)，并單獨(dú)存儲(chǔ)。

（2）生產(chǎn)方面：生產(chǎn)之前試驗(yàn)人員及質(zhì)檢人員協(xié)作按照設(shè)計(jì)配合比以實(shí)際原材料進(jìn)行試拌，以便于發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)作出處理；計(jì)量設(shè)備提前校正，以確保自密實(shí)原材料能夠按照設(shè)計(jì)配合比配料；攪拌輸送設(shè)備清理干凈，避免普通混凝土殘留對(duì)自密實(shí)混凝土質(zhì)量造成影響；確保攪拌時(shí)間，每盤攪拌時(shí)間不少于 60s；質(zhì)檢人員檢驗(yàn)攪拌好的混凝土拌合物，確認(rèn)出機(jī)狀態(tài)，并按照管理要求制作 3d、7d、28d 試塊。

（3）運(yùn)輸方面：罐車裝灰之前清理罐，避免洗車用水殘留影響混凝土拌合物水膠比；運(yùn)輸線路提前查看，以確保運(yùn)輸車輛能夠快速到達(dá)工程所在地；隨車攜帶所用外加劑，以便于采取二次加外加劑調(diào)整混凝土坍落度損失大的情況。

（4）澆筑：由于自密實(shí)混凝土流動(dòng)很高，對(duì)模板側(cè)壁壓力隨著澆筑高度的增高而呈直線上升[1]，因此在澆筑前應(yīng)會(huì)同施工單位確認(rèn)模板安裝質(zhì)量，重點(diǎn)檢查加固措施，避免在澆筑過程中跑模；混凝土拌合物到達(dá)現(xiàn)場后，由現(xiàn)場質(zhì)檢人員查看混凝土拌合物狀態(tài)，以確認(rèn)混凝土拌合物工作性是否符合施工要求；協(xié)同施工人員，做好現(xiàn)場澆筑準(zhǔn)備工作；澆筑采取分層澆筑，且在澆筑過程中可以自下而上輕擊模板，利于氣體排出及確認(rèn)混凝土拌合物填充滿空間，同時(shí)，澆筑時(shí)也應(yīng)控制澆筑速度，防止混凝土拌合物未填充密實(shí)，氣泡不能完全排出，造成澆筑完后混凝土內(nèi)部不密實(shí)和表觀質(zhì)量缺陷。

（5）養(yǎng)護(hù)：為保證混凝土外觀質(zhì)量，可采取帶模養(yǎng)護(hù)適當(dāng)延長混凝土拆模時(shí)間，拆模后應(yīng)先噴水濕潤后覆蓋薄膜，薄膜做好密封，保持濕潤；同時(shí)做好混凝土降溫措施，實(shí)時(shí)監(jiān)測控制混凝土里表溫差在 25℃ 之內(nèi)和表面與大氣溫差 20℃ 之內(nèi)。

4 工程實(shí)體質(zhì)量

混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度在 49.3MPa，同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓在 48.6MPa，混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，混凝土整體均勻性良好。在同一視覺空間內(nèi)混凝土表面色澤均一，表面光滑，呈灰白色。無色差、蜂窩、麻面、砂線和表面損傷等外觀缺陷（如圖 3）。

圖3 混凝土外觀

（1）通過配合比設(shè)計(jì)、調(diào)整，試驗(yàn)驗(yàn)證自密實(shí)混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度 49.3MPa，同條件養(yǎng)護(hù)試塊 28d 抗壓強(qiáng)度 48.6MPa，能夠達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求。

（2）自密實(shí)混凝土良好工作性，使得澆筑施工簡便、快捷，減少澆筑施工中的噪聲等污染，節(jié)約能源，符合現(xiàn)代建筑施工綠色環(huán)保要求，具有良好的發(fā)展前景。