李賀龍，成桂琳，郭建婷，丁旦斌，剡江偉

（中核華辰建筑工程有限公司，西安 712000）

1 引言

厚重結(jié)構(gòu)是工業(yè)廠房、橋梁等工程中的基礎結(jié)構(gòu)，以現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)為例，工業(yè)廠房工程設計時，多采用鋼筋混凝土墻、柱結(jié)構(gòu)作為建筑承重體系，以提高建筑承重柱的穩(wěn)定性與實際承載能力，有效承載建筑上部荷載與兩側(cè)荷載，保證建筑的整體穩(wěn)固性。

2 自密實混凝土概述

2.1 原理

混凝土在水泥熟化反應過程中會產(chǎn)生氣孔，影響混凝土的密實度，也會導致混凝土固結(jié)后形成裂縫、縮孔與缺陷，需要通過人工或機械振搗減少混凝土中的氣孔數(shù)量、 縮小氣孔孔徑，從而提高混凝土密實度。澆筑自密實混凝土時，可在自重作用下壓縮氣孔孔徑、控制氣孔數(shù)量，無須人工或機械振搗實現(xiàn)混凝土的自密實[1]。

2.2 自密實混凝土性能要求

根據(jù)T/CECS 203—2021《自密實混凝土應用技術(shù)規(guī)程》，自密實混凝土拌合物可按照性能分成SF1、SF2、SF3 三個等級。拌合物詳細性能指標見表1。

表1 自密實混凝土性能要求

2.3 應用范圍

自密實混凝土應用在橋梁工程橋墩、橋面板、橋臺等厚重結(jié)構(gòu)承重部位，可利用自密實混凝土的高密實度、高強度等優(yōu)點保證上述厚重結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量； 應用在工業(yè)廠房建筑工程的墻體、承重柱、梁板等厚重結(jié)構(gòu)承重部位，可利用自密實混凝土的流動性與均勻性省略工業(yè)廠房建筑厚重結(jié)構(gòu)混凝土振搗工作，保證廠房建筑厚重結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

3 自密實混凝土在厚重結(jié)構(gòu)中的設計

自密實混凝土良好的流動性使得其在自重作用下均勻流動、有效壓縮氣孔數(shù)量與孔徑大小，從而達到高密實度、高強度等目的[2]。良好的流動性是應科學合理設計自密實混凝土的水膠比、砂率、配合比等規(guī)格參數(shù)，避免在攪拌過程中出現(xiàn)離析或泌水現(xiàn)象，影響混凝土澆筑的穩(wěn)定性，同時避免自密實混凝土在固結(jié)硬化后出現(xiàn)彈性模量低、分布均質(zhì)性差等質(zhì)量問題。

3.1 水膠比

厚重結(jié)構(gòu)中的自密實混凝土設計時，應追求低水膠比，通常應將水膠比控制在0.4～0.5，這樣不僅可以保證自密實混凝土的流動性較好，在自重作用下均勻流動形成高密市混凝土，還可以保證自密實混凝土的用水量合理控制，保證混凝土的坍落度與擴展度符合施工標準要求。

3.2 坍落度

坍落度與擴展度會影響自密實混凝土在攪拌過程中的質(zhì)量，以及混凝土澆筑硬化后的穩(wěn)定性，通常應將自密實混凝土的坍落度控制在230～270 mm。在確保坍落度的基礎上，測算擴展度，首先提起坍落度筒，再測定相互垂直的兩個方向上的混凝土拌合物，最后測量平面上最終流動寬度的平均值。應合理控制自密實混凝土的擴展度在600～700 mm。

3.3 砂率

自密實混凝土的砂率直接關(guān)系到擴展度，考慮到擴展度會影響穩(wěn)定性與耐久性，自密實混凝土在厚重結(jié)構(gòu)中的應用設計應保證高砂率。經(jīng)實證研究發(fā)現(xiàn)，自密實混凝土的砂率越高，擴展度越大，砂率達到50%后，自密實混凝土的擴展度增加不明顯，因此，在實際施工時可控制自密實混凝土的砂率在40%～50%[3]。

3.4 材料

自密實混凝土的配制涉及水泥、骨料、石粉、粉煤灰、外加劑等材料，不同材料的規(guī)格要求以及用量不同。以水泥為例，應選用普通硅酸鹽水泥，用量在450～500 kg/m3，以免水泥用量過多或過少導致自密實混凝土收縮性與和易性受影響。此外，骨料也是自密實混凝土配置的重要原材料，應嚴格控制骨料砂的細度模數(shù)、細粉含量以及級配標準，保證自密實混凝土的流變性與密實性。自密實混凝土中，需利用礦物摻合料降低混凝土早期水化熱，減少自密實混凝土收縮，保證各項性能。礦物摻合料的用量需嚴格控制在15%～20%。通常應控制外加劑的用量在1%～2%，并根據(jù)外加劑類型合理調(diào)整使用量。

3.5 配合比設計

對自密實混凝土進行優(yōu)化設計，考慮粉煤灰礦粉復摻（FA-SP），以及粉煤灰石灰石粉復摻（FA-LP）對混凝土性能的影響，配合比見表2。

表2 優(yōu)化配合比 kg/m3

FA-SP 為20%礦粉和20%粉煤灰復摻，效果較好，擴展度達到690 mm，T500=4.3 s（混凝土流到刻度為500 mm 的圓環(huán)處結(jié)束計時讀取流動時間即為T500），試驗結(jié)果如圖1 所示。

圖1 坍落擴展度（FA-SP 組）

FA-LP 為20%粉煤灰和10%石灰石粉復摻，效果較差，擴展度為670 mm，但J 環(huán)堵塞嚴重，試驗結(jié)果如圖2 所示。

圖2 坍落擴展度（FA-LP 組）

試驗結(jié)果顯示，摻入礦粉對于增強自密實混凝土的間隙通過性有較明顯效果，而粉煤灰與石灰石粉雙摻對比單摻粉煤灰，坍落擴展度有小幅提升，但間隙通過性能下降。表3 為試驗混凝土28 d 抗壓強度。

表3 抗壓強度 MPa

4 自密實混凝土在厚重結(jié)構(gòu)中的施工

4.1 混凝土攪拌

自密實混凝土按照上述配合比選配后，需按順序投料攪拌，先后順序分別為細骨料、水泥、摻合料、水、外加劑、粗骨料等。利用攪拌機對上述原料進行充分攪拌，攪拌時長可控制在120 s 內(nèi)。攪拌過程中，需及時觀察混凝土攪拌情況，適量調(diào)整加水量保證配制質(zhì)量。混凝土配制結(jié)束后，需對首盤自密實混凝土的性能進行測試，測試方式包括目視檢驗與參數(shù)量化檢驗。根據(jù)檢驗結(jié)果適當調(diào)整各原料配合比，提高混凝土配置的合理性與質(zhì)量[4]。

4.2 混凝土運輸

自密實混凝土在運輸過程中，應保持車廂內(nèi)的濕度與溫度，同時施工單位應統(tǒng)籌好混凝土配制與混凝土運輸?shù)你暯訒r間，確?；炷翑嚢璩隽现梁裰亟Y(jié)構(gòu)澆筑之間的時長在2 h 以內(nèi)，以免自密實混凝土因質(zhì)量問題影響厚重結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

4.3 混凝土澆筑

自密實混凝土澆筑之前需進行坍落度與擴展度檢查，在正式澆筑之前，需要在攪拌車內(nèi)對自密實混凝土進行二次攪拌，以達到最佳工作性能，方便澆筑后自密實成型，保證澆筑質(zhì)量。此外，厚重結(jié)構(gòu)的自密實混凝土澆筑應分層進行，合理控制每層澆筑高度在800 mm 以下，每層澆筑后留出5 min 用于自密實成型。澆筑時，應合理控制澆筑下料口的高度，尤其是在高層建筑厚重結(jié)構(gòu)施工中，應盡量壓低下料口，減小自密實混凝土的自由下落高度。當結(jié)構(gòu)配筋過密，混凝土的黏聚性較大時，為保證混凝土密實性，可在模板外側(cè)通過敲擊等輔助振搗方式增加混凝土的流動性和密實性。

5 自密實混凝土在某厚重結(jié)構(gòu)中的應用實例

某廠房建筑共有地上5 層，凈高4.5 m，墻厚1 000 mm，板厚2.2 m。考慮到鋼筋間距較小，無法插入振搗器進行混凝土振搗，常規(guī)混凝土澆筑時，會在自由落體過程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象，影響混凝土性能，因此，在本項目中采用C30 自密實混凝土，并根據(jù)上述步驟設計自密實混凝土的各項參數(shù)與配合比，并在混凝土配制、運輸、澆筑與養(yǎng)護過程中抓好上述關(guān)鍵事項。

6 結(jié)語

自密實混凝土是有效解決工程結(jié)構(gòu)中混凝土成型過程無法振搗的重要材料，合理設計厚重結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，重視施工要點，可有效提高自密實混凝土的施工質(zhì)量。施工單位需根據(jù)現(xiàn)場實際的施工條件，綜合考慮厚重結(jié)構(gòu)的承載力要求、自密實混凝土性能與經(jīng)濟效益等，合理應用自密實混凝土，保證厚重結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。