C35免振自密实高性能微膨胀混凝土在梁板加固工程中的应用

万建成，戚宝琳，姜达，张永涛

（1. 威海威高商砼有限公司，山东 威海 264210；2. 威海市泽丰建筑工程公司混凝土分公司，山东 威海 264203）

C35免振自密实高性能微膨胀混凝土在梁板加固工程中的应用

万建成1，戚宝琳2，姜达1，张永涛1

（1. 威海威高商砼有限公司，山东 威海 264210；2. 威海市泽丰建筑工程公司混凝土分公司，山东 威海 264203）

本文针对威海某工程的梁板加固处理实例，研究了免振自密实高性能微膨胀混凝土的材料选择、施工方法及注意事项。提出了配合比设计原则，并通过试验试配确定了施工配合比，并成功应用于该工程。

免振；自密实；高性能；加固改造；填充性；混凝土配合比

0　引言

自密实混凝土（Self Compacting Concrete 或 Self-Consolidating Concrete，简称 SCC）是指混凝土拌合物具有良好的工作性，浇筑时依靠其自重流动，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得良好均质性和稳定性，并且不需要附加振动的混凝土。

SCC 的硬化性能与普通混凝土相似，而新拌混凝土性能则与普通混凝土相差很大。自密实混凝土的自密实性能主要包括流动性、抗离析性和填充性。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V 漏斗试验（或 T500 试验）和 U 型箱试验等一种以上方法检测。

自密实高性能混凝土在低水胶比下具有很高的流动性而不离析、不泌水，要求胶凝材料浆体要能充分包裹与分隔砂石的每一个颗粒，使砂、石悬浮在胶凝材料浆体中。且能解决传统混凝土施工中的漏振、过振以及钢筋密集难以振捣等问题，可以保证钢筋、预埋件、预应力孔道的位置不因振捣而移位，并能利用矿物掺合料，增加微集料密实填充及颗粒形态效应，而且加强混凝土薄弱的过渡区，降低混凝土的水化热，提高耐久性，对改善混凝土的各项性能有显著作用，具有一定的技术、经济和社会效益。

1　工程概况

本工程为钢筋混凝土框架结构。为了满足结构荷载达到设计要求，决定在楼盖的钢筋混凝土板底加钢筋混凝土次梁。根据原结构和荷载的实际情况，提高梁板承载能力、满足安全要求，同时采取必要的措施，提高楼板的刚度，减少楼板在荷载长期作用下产生的变形。

2　技术问题

工程需要解决下列问题：

（1）新浇筑的混凝土梁与原混凝土梁的连接；

（2）新浇筑的混凝土梁与原混凝土梁、板新旧混凝土的结合；

（3）新浇筑的混凝土梁位于原来钢筋混凝土板的板底，需要解决混凝土浇注施工的问题；

（4）由于部分钢筋密集，为增加混凝土的填充性，减小粗骨料最大粒径，要求避免混凝土的收缩引起的混凝土开裂。

3　技术措施

要使新旧混凝土真正成为一个整体来共同工作，则新旧混凝土界面的良好粘结就成为关键所在。首先在要加负弯矩钢筋的范围内，沿钢筋混凝土次梁方向去掉原楼面的水泥砂浆面层，同时去掉厚 30mm 的混凝土层，并凿毛。钢筋混凝土板顶的负弯矩钢筋与新增混凝土次梁的箍筋连成整体。

去掉混凝土层后，沿新增加的混凝土次梁方向的板上每隔 1200mm 钻一个 110mm 的椭圆孔。此孔作为混凝土的浇注孔。因为当次梁的模板支好后，很难在板底浇注混凝土。然后按负筋间距大小，在混凝土板上钻竖向通孔，布置箍筋与板顶负筋；在原框架梁上钻通孔，布置次梁的纵筋，让次梁纵筋穿过原梁。钢筋布置完毕，在钻孔处灌注建筑结构胶，保证钢筋与原混凝土结构连接牢固。然后绑扎钢筋、支模板。

使用自密实高性能混凝土解决浇注困难的难题。施工时从 110mm 的椭圆孔中浇注自密实高性能混凝土，并用振捣棒插入孔中轻轻振捣混凝土。当在一个孔中振捣，混凝土从相邻的孔中冒出时，即停止振捣。

由于自密实混凝土为大流动性混凝土，它的极限延伸率较低，极易引起开裂，导致混凝土渗漏、钢筋锈蚀，影响使用功能和使用寿命。为此，采用膨胀剂配制微膨胀混凝土，抵消或部分抵消由混凝土干缩、徐变、温度等引起的拉应力，从而提高混凝土工程的抗裂性能。

4　配合比设计

由于自密实混凝土的胶凝材料用量较大、细骨料含量较多等特点，若处理不妥其受力和变形性能方面会存在不足。为了确保自密实混凝土结构的安全性和耐久性，应该进一步优化配合比。在实现混凝土靠自重均匀成型的情况下，降低胶凝材料用量和砂率以提高混凝土体积稳定性，同时提高自密实混凝土经济的合理性。

4.1材料选择

4.1.1水泥

根据工程具体需要，通用硅酸盐水泥均可使用。但掺矿物掺合料的自密实混凝土，宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；考虑到工作性要求及坍落度经时损失小，应优先选择C3A 和碱含量小、标准稠度需水量低的水泥。

4.1.2骨料

应选择质地坚硬、密实、洁净的骨料。粗骨料针片含量少, 最大粒径一般在 16～20mm 范围。细骨料宜选用级配良好的中砂，砂中所含小于 0.125mm 的细粉对自密实混凝土流变性能非常重要，一般要求不低于 10%。

配制符合要求的自密实混凝土，砂石的粒型和级配十分重要，石子最大粒径为 20mm 时，最佳连续级配各粒径石子数量比例应是：15～20mm:10～15mm:5～10mm 约略为25:31:44 或 1:1.3:1.8。这样连续级配的石子空隙率，一般为36% 左右。

4.1.3矿物掺合料

粉煤灰能够改善自密实混凝土的流动性，磨细矿渣能改善和保持自密实混凝土的工作性，均有利于硬化混凝土的耐久性。

可以按净浆和砂浆流动度试验确定不同种类掺合料的具体用量，也可根据实际情况和经验选取合理值，可大于胶凝材料总量的 30%。

4.1.4外加剂

自密实混凝土由于其流动性高，粘聚性、保塑性好，水泥浆体丰富，拌制用水量较大，为了降低胶凝材料的用量和保证混凝土具有足够的强度，就必须掺用高效的混凝土减水剂来降低用水量和水泥用量，以获得较低的水灰比，使混凝土结构具有所需要的强度。

如今所有的大流动性混凝土都在使用聚羧酸系外加剂。

聚羧酸系高性能减水剂具有掺量低、减水率高、混凝土强度增长快、混凝土拌合物坍落度损失小、拌合物粘滞阻力小等优点，而且相比于其他类型的高效减水剂还具有引气功能，可以明显改善混凝土的收缩性能，并在一定程度上弥补自密实混凝土收缩较大的缺陷。所以，聚羧酸系高性能减水剂适用于配制自密实混凝土。

4.1.5材料参数

根据工程特点，选用的具体材料为：

水泥：山水水泥北海分公司 P·O 42.5，R28=49.2MPa；

粉煤灰：威海华能电厂产Ⅰ级粉煤灰；

磨细矿渣粉：昌佳贸易 S95 级，比表面积 406m2/kg；

外加剂：威海信德惠 XD-1 聚羧酸外加剂，减水率26%，掺量范围：1.5%～2.0%；

膨胀剂：山东华泉 JEA-A 低碱膨胀剂，掺量10%～12%；

砂：乳山河砂，细度模数 2.9，含泥量 2.0%；

石子：威海 5～10mm、 10～20mm 石灰岩碎石，压碎值8.6%。

4.2配合比参数

4.2.1浆骨比

自密实混凝土需要一定的胶结料浆体含量，一般为33%～40%，另外采用较小的粗骨料体积含量，以减少粗大颗粒在狭窄空间内频繁接触发生堆积堵塞的概率。但对混凝土而言，过小的粗骨料体积含量会产生较大的收缩，因此，确定最佳浆骨比是配合比设计的关键。

4.2.2砂率

减小砂浆与粗骨料之间的相互分离作用，还可通过增加混凝土砂率的办法加以实现，但砂率值过大会影响自密实混凝土的弹性模量和抗压强度，一般宜控制在 46%～50%。

4.2.3水灰比

水灰比按混凝土强度、耐久性选择确定，一般在 0.4 以下，且用水量不宜超过 200kg/m3。

4.2.4试验数据

试验选择 0.38 的水胶比、砂率范围在 47%～49%、扩展度 (700±50)mm 、具有较好的粘聚性和抗离析性，流动后骨料不外露且具有良好经时保塑和流动性指标进行选择试验。具体结果见表 1。

在自密实混凝土中使用聚羧酸高性能减水剂在 2 小时后坍落度基本不损失，坍落扩展度损失也较小。预拌混凝土在运输过程中往往存在交通堵塞以及在工地滞留的情况，聚羧酸高性能减水剂的应用对保证正常施工提供技术支持。通过对比试验，合理砂率确定为 48%，适当增加粉煤灰掺量，可以增大自密实混凝土流动性，减小坍落度损失。这对自密实混凝土能否实现也是最重要的指标。由表 1 可以看出：第 5组配合比在各方面均能满足施工要求，最终我们选择了第 5组方案作为施工配合比。

表1　试配数据

5　注意事项

（1）自密实混凝土所用胶凝材料较多，混凝土拌合物要求具有较高的流变性能。为确保新拌自密实混凝土的匀质性，自密实混凝土在搅拌机中的搅拌时间（从全部材料投完算起）不应少于 60s。

（2）自密实混凝土性能对用水量较为敏感，必须严格根据骨料含水率调整拌合用水量。

（3）在运输过程中，搅拌车的滚筒保持匀速转动有利于减少自密实混凝土拌合物流动性损失。搅拌车内加水将严重影响自密实混凝土的自密实性，必须严格控制。

（4）卸料前快速旋转的目的是提高混凝土的均匀性。

（5）浇筑自密实混凝土时，现场应有专人进行监控，当混凝土自密实性能不能满足要求时，可加入适量的与原配合比相同成分的外加剂，掺入后搅拌运输车滚筒应快速旋转，外加剂掺量和搅拌时间应通过试验验证。

（6）自密实混凝土泵送和浇筑过程应保持连续性。

（7）浇筑结构复杂、配筋密集的混凝土构件时，可在模板外侧进行辅助敲击。

（8）自密实混凝土应避开高温时段浇筑。当水分蒸发速率过快时，应在施工作业面采取挡风、避阳等措施。

（9）试块制作工程中，不应采取任何振捣措施，分两次均匀将拌合物装入试模中，中间间隔 30s，然后刮去多余的混凝土拌合物，最后用抹刀将表面抹平。

（10）自密实微膨胀混凝土浇筑完毕，应及时采取覆盖、蓄水、薄膜保湿、喷涂或涂刷养护剂等养护措施，养护时间不得少于 14d。

6　混凝土的实测结果

度标准差 4.2MPa，混凝土 28d 平均回弹值41.3MPa，达到设计强度要求。

（2）外观指标：拆模后发现，新浇混凝土与原混凝土结合良好，尽管振捣很少，混凝土也很密实。平整、光洁，无蜂窝、麻面、漏浆现象。没有裂缝出现，无任何质量缺陷。工程已投入使用，效果很好。

7　结束语

（1）配制自密实性混凝土必须要求砂石有较好的粒形与级配，控制好自密实混凝土浆体量、砂子与石子量的比例关系。

（2）在配制自密实混凝土时，除要求大流动性外，还要求具备一定的粘聚性。具体控制指标为：流动性；抗离析稳定性；间隙通过性。

（3）为了更好地满足混凝土拌合物的流动性与粘聚性，优先选用聚羧酸高性能减水剂，并能很好地解决混凝土拌合物坍落度损失过快无法保证正常施工的难题。但要控制好掺量，过掺容易出现泌浆、抓底现象，少掺粘聚性下降，流动性变差。

[1] JGJ/T 283—2012．自密实混凝土应用技术规程[S]．

[2] CCES 02—2004．自密实混凝土设计与施工指南[S]．

[3] CECS 203:2006．自密实混凝土应用技术规程[S]．

［通讯地址］山东省威海市初村镇东马山村（264210）

（1）强度指标：混凝土 28d 平均抗压强度43.9MPa，强

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

万建成（1974—）男，高级工程师，威海威高商砼有限公司总工。