浅谈自密实混凝土在路基施工中的应用和推广

2015-11-07周晓玺曲保屹黄媛

城市道桥与防洪 2015年5期

关键词：离析羧酸减水剂

周晓玺，曲保屹，黄媛

（贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳550000）

浅谈自密实混凝土在路基施工中的应用和推广

周晓玺，曲保屹，黄媛

（贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳550000）

自密实混凝土流动性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不离析，混凝土硬化后的力学性能和耐久性均良好。在介绍其施工工艺后，以杭瑞高速某路段为实例，先计算其初步配合比，然后经工作性调整，最终确定其基准配合比。

自密实混凝土；施工工艺；初步配合比；基准配合比

0　前言

自密实混凝土（Self-Compacting Concrete，简称SCC），也有人称为高流态混凝土，是指混凝土拌合物依靠自身重量，不需要振捣即可以充满模型和包裹钢筋，属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土流动性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不离析，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。自密实高性能混凝土以其特有的性能，引起国内外土木工程界的关注。

自密实混凝土的出现源于1983年后的几年中，日本遇到了混凝土结构耐久性，以及因技术人员数量的减少而引起混凝土的质量下降等问题，于1986年，东京大学的学者Okamura等提出了发展SCC的必要性。1988年，东京大学的Ozawa第一个用普通材料配制出了自密实混凝土。次年，在东京进行了自密实混凝土的开发。日本建筑协会于1992-1995年对自密实混凝土的质量标准、材料、配合比、施工、质量管理等有关内容进行了研究，1997年1月制定了“高流动性混凝土材料、配比、制造、施工方针”，大大推动了自密实混凝土的应用。在此期间，欧洲也出资300万欧元资助由多国建筑商、混凝土专家、外加剂生产厂家、钢纤维厂家联合攻关的开发项目，旨在开发普通自密实混凝土，以及高质量饰面纤维增强自密实混凝土。近几年自密实混凝土在国内各工程领域内也得到了广泛的推广，取得了很多成功的实例。

在施工技术日益成熟的今天，全国范围内大面积开展平安工地，施工标准化等工作。而野外路基施工中很多混凝土挡墙、涵洞等结构物都远离施工用电的供应源。另外，解决施工用电后，其使用时间短，大大增加了施工成本。自密实混凝土由于具有免振捣、现浇密实性好等优点，解决了路基施工中出现的施工成本高、用电困难等问题，从而得到越来越广泛的应用。

1　施工工艺

1.1工艺原理

自密实混凝土的工艺原理是采用合理的配合比加入专用外加剂，使混凝土拌合物具有很高的流动性，在高空坠落中不离析、不泌水，能不经振捣而通过浇筑过程中高处下抛时的动能达到自密实的要求。

1.2自密实混凝土性能及检测方法

自密实混凝土性能包括流动性、抗离析性和填充性。可用坍落扩展度试验、V漏斗试验（或T50试验）和U型箱实验进行检测。

1.3配合比设计

配合比优先采用增加粉体材料用量和选用高效减水剂，改善浆体的粘性和流动性，若不能满足浆体粘性时，可通过试验确定适当添加增粘剂。

1.4自密实混凝土质量控制措施

（1）浇筑前混凝土检测。每车混凝土浇筑前均需要检测，主要检测坍落扩展度、扩展时间T50，不得发生外沿泌浆和中心骨料堆积现象。浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土，坚决不能使用。每台班混凝土取样不小于2组。

（2）浮浆处理。混凝土浇筑完毕后，混凝土表面会有气泡排出，并在混凝土表面泛起浮浆，初凝前将浮浆舀出，终凝后将混凝土表面凿毛，至外露石子为止。

（3）浇筑时，模板内不得有杂物和积水，若浇筑物为片石混凝土，片石摆放间距应大于5 cm，以便于混凝土的流动填充。

2　自密实混凝土在施工中的设计实例

项目名称：杭瑞高速贵州省毕节至都格（黔滇界）公路BDT3合同段。

施工单位：贵州桥梁建设集团有限责任公司。

使用材料：见表1所列。

表1　各种材料基本情况一览表

2.1计算初步配合比

（1）自密实混凝土设计强度（fcu.k）= 25 MPa；自密实混凝土配制强度（fcu.o）≥fcu.k+1.645σ= 33.2 MPa。

计算水灰比：（W/C）=（aa×fce）/（fcu.o+aa×ab× fce）=0.65，根据经验取0.36，选取单位体积用水量180 kg，则单位体积水泥用量=180/0.36=500（kg）。

（2）采用复合掺合料等量取代水泥百分率=49.4% ，则复合掺合料单位体积用量=500× 49.4%=247（kg）（112L）。

（3）复合掺合料取代水泥用量后，则单位体积水泥用量=500-500×49.4%=253 kg（82 L）。

（4）根据经验，以及所使用外加剂的性能设定自密实混凝土的含气量为1.5%即15 L；每立方米混凝土中粗骨料的体积（Vg）和细骨料的体积（Vs）为1 000-112-82-180-15=611（L）。

（5）每立方米混凝土中粗骨料的体积（Vg），根据自密实性能要求，选用粗骨料体积用量302.8 L，则每立方米混凝土中粗骨料的质量（mg）=302.8× 2.705=819（kg）。

（6）每立方米混凝土中细骨料的体积（Vs）=611-302.8=308.2（L），则每立方米混凝土中粗骨料的质量（mg）=308.2×2.655=819（kg）。

（7）单位体积粉体体积=112+82=194（L），满足规范160～230 L要求，水粉比=180/（112+82）=0.928满足规范0.8～1.15要求。

（8）单位体积浆体体积（Vp）=112+82+180= 374（L），满足规范320～400 L要求。

（9）计算水胶比：W/B=180/（253+247）=0.36。

（10）通过试验确定聚羧酸缓凝减水剂用量为胶凝材料的0.9%；则每立方混凝土中聚羧酸缓凝减水剂的质量mca=mb×0.009=500×0.009=4.50（kg/m3）。

初步配合比：（水泥+复合掺合料）：砂：石：聚羧酸缓凝减水剂=1：1.64：1.64：0.009，W/B=0.36。

2.2调整工作性，提出基准配合比

2.2.1计算水泥混凝土试拌材料用量

按初步配合比试拌水泥混凝土拌和物30L；各种材料用量为：水泥= 7.59 kg，复合掺合料= 7.41 kg，砂= 24.57 kg，石= 24.57 kg，聚羧酸缓凝减水剂= 0.135 kg，水=5.4 kg。

2.2.2调整工作性

按初步配合比拌制混凝土拌和物，测定其粘聚性、保水性、坍落度。坍落度为270 mm，坍落扩展度测定值为700 mm，粘聚性和保水性亦良好，满足施工和易性要求。

2.2.3提出基准配合比

经过工作性调整，确定基准配合比：（水泥+复合掺合料）：砂：石：聚羧酸缓凝减水剂=1：1.64：1.64：0.009，W/B=0.36。

2.3检验强度及确定试验室配合比（见表2）

表2　配合比及强度一览表

绘制28 d强度与灰水比关系图（见图1）。

图1　28 d强度与灰水比关系图

配制强度所对应的胶水比值=2.60；

按强度修正后各材料用量：单位体积水= 180 kg/m3，水泥= 253 kg/m3，砂= 819 kg/m3，石=819 kg/m3，复合掺合料=247 kg/m3，聚羧酸缓凝减水剂=4.50 kg/m3。确定试验室配合比：（水泥+复合掺合料）：砂：石：聚羧酸缓凝减水剂=1：1.64：1.64：0.009；W/B=0.36。