C60钢管自密实高性能混凝土在工程中的应用

邱有贞

摘要：由于施工条件和要求的差异，建筑工程的施工通常对材料的性能会提出不同的要求，相比于普通混凝土，自密实高性能混凝土在流动性、黏聚性、保水性、充填性、通过性、抗离析性、耐久性等方面的性能均更胜一筹，在实际工程中备受青睐。文章介绍了C60自密实混凝土的原材料选择和配合比的确定。

关键词：钢管柱；自密实混凝土；C60；高性能混凝土；建筑工程 文献标识码：A

中图分类号：TU528 文章编号：1009-2374（2016）22-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.053

混凝土材料性能的发挥，成型和密实是两个基本的过程。拌和后的混凝土浇灌入模，密实后就会形成预期的结构形状，其中普通混凝土的密实成型需要施加振动作用，使得混凝土内部颗粒在冲击影响下产生流动，并达到密实要求。而自密实高性能混凝土的成型主要利用化学外加剂的分散作用以及精心控制外加剂、胶凝材料、粗细骨料的配比，在浇筑后，在不需要机械振捣的条件下，就能够自主克服屈服应力，并使得混凝土出现流动。值得一提的是，拌和后的自密实高性能混凝土，由于材料本身具有充分的塑性黏度，可有效克服普通混凝土材料离析和泌水问题。自密实混凝土充分填充模板和钢筋空隙，形成密实、均匀的混凝土结构，可用于浇筑成型形状复杂、薄壁和配筋密集的结构。

1 工程概况及技术要求

某高层建筑的钢管柱，钢管柱截面为圆形，钢管柱外框为钢筋混凝土结构，外框钢筋密集，钢管柱内混凝土下落高度有5m。为保证混凝土的施工质量，工程结合有关的技术标准资料，由建设单位、承包单位和混凝土供应商商榷，根据建筑的钢管柱结构形式，使用自密实高性能混凝土，在浇筑后，在自重作用下填充密集钢筋的各个位置和钢管柱内，达到预期的密实效果。

C60自密实高性能混凝土技术要求：配制强度为69.9MPa，扩展度为700±50mm，坍落扩展度与J环扩展度差值在25～50mm之间，表现出混凝土的间隙通过率、离析率不大于15%，倒坍排空时间不大于10秒。

2 自密实高性能混凝土配合比的制定

为达到以上的施工成效，本工程在施工前，通过优先原材料，配合比计算，配合比优化，大量的模拟试验，最终确定C60自密实高性能混凝土的配合比。

2.1 配制原理

配制自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性黏度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充钢管柱和模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。因此，在配制中主要应采取以下措施：借助以高性能减水剂为主要组分的外加剂，可对水泥粒子产生强烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服应力和塑性黏度降低。高性能减水剂的减水率应不低于25%，并且应具有一定的保塑功能。掺加适量矿物掺合料能调节混凝土的流动性能，提高塑性黏度，改善混凝土的和易性，使混凝土匀质性得到改善，并减少粗细骨料颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。适当增加砂率和控制粗骨料粒径不超过20mm，以减少遇到阻力时浆骨分离的可能，增加拌合物的抗离析稳定性。

2.2 原材料的优先

C60自密实混凝土原材料选择：

2.2.1 水泥。选择广东云浮“中材”普硅42.5R，该水泥质量稳定，水化热较低，碱含量低，有效降低碱骨料反应。

2.2.2 外加剂。外加剂为深圳五山高强混凝土专用聚羧酸WS-PC系列减水剂。该外加剂具有减水增强、缓凝、引气、增塑等效果，与广东云浮“中材”普硅42.5R水泥具有良好的适应性，外加剂是自密实混凝土配制的关键原材料，要求既具有高减水率又不造成拌合物离析、泌水，可以在对浆体黏性影响很小的情况下，明显改善混凝土的工作性能。

2.2.3 砂。选用东莞河砂，该砂细度模数为2.6～2.8，属二区中砂，含泥量不大于2%、氯离子含量不大于0.06%，筛分试验0.315mm以下筛余不小于15%，可有效地改善混凝土工作性能。

2.2.4 粉煤灰。选择妈湾电厂二级粉煤灰。通过粉煤灰超量代替部分水泥，降低水胶比，同时降低混凝土温差，可有效地改善混凝土工作性能。粉煤灰是自密实混凝土最常用的矿物掺合料。品质优良的粉煤灰可以改善混凝土的工作性能，降低混凝土拌合物流动性的经时损失率，并且可以提高混凝土的后期强度和耐久性。

2.2.5 矿渣粉。选择首钢S95级矿粉。

2.2.6 碎石。选择5～20mm反击破碎石，该颗粒形状好，连续级配，针片状含量少，压碎指标4%左右，碱活性低。

2.2.7 水。选择洁净自来水。

2.3 配合比的确立

配合比计算、试验依据：按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）、《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203：2006）、《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283-2012）、《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）、《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T 50080-2002）进行。我们通过大量的试验工作，模拟高抛免振成型自密实试块，最后确定使用的配合比（见表1），其各项主要性能检测结果见表2。

3 混凝土施工质量控制

3.1 原材料质量控制

高强度自密实混凝土属于高性能混凝土，对原材料的质量要求和混凝土的生产过程与普通混凝土是不同的，原材料的性能偏差将会影响自密实混凝土的性能。自密实混凝土所用的外加剂、水泥、石子，与我们公司正常生产所用的水泥和外加剂不同，为避免混仓，建立外加剂、水泥和石子专用料仓。同时对原材料加强复检，确保每一批原材料都符合国家标准和自密实混凝土专用原材料的要求。

3.2 生产过程控制

定期检查检定配料计量系统，确保系统计量偏差控制在规范要求范围内。试验人员在生产前应对生产配合比进行复核。装过萘系砼的运输车，在装聚羧酸砼前，要清洗干净并将车内的积料及余水排净。由于聚羧酸外加剂与常规使用的萘系和氨基磺酸系外加剂不同，它需要更多的搅拌时间来打开它的高分子聚合物结构，以便于充分利用较少的用水量来保持混凝土的高流动性和良好的坍落度保持性。搅拌时间一般情况下用聚羧酸比用萘系需延长50～70s，这有利于分散效果的发挥及C60自密实混凝土的拌匀，C60自密实混凝土搅拌时间至少80s。开盘前试验室要做好砂石含水率的测试工作，确保生产含水与实际砂石含水一致。开盘第一车混凝土要留样，按技术要求对坍落度、扩展度、V型漏斗通过时间等几项指标进行测试，确保混凝土拌合性能达到技术指标要求。

3.3 混凝土施工现场质量控制

公司派出现场技术服务员到工地现场进行全程监控，与施工人员沟通，做到信息的及时反馈、及时处理，确保自密实混凝土正常浇筑。外框柱拆模后，及时用塑料薄膜包裹并保湿养护。

4 自密实混凝土的应用和分析

混凝土到达现场后，和易性良好，混凝土出厂扩展度在710mm×700mm，2h后扩展度还保持在680mm×670mm，保证了工地现场的正常施工。试验室混凝土试件28d强度如表3所示，现场用HT550-A型高强回弹仪检测实体结构强度，强度平均换算值

mfcu=72.0MPa，混凝土强度达到设计要求。现场结构拆模后，表面光洁，无肉眼可见裂缝，表面极少有气泡。C60自密实混凝土工作性满足施工要求，各项力学性能指标均符合设计要求。

5 结语

综上所述，对原材料进行优选，通过配合比的优化，设计出了性能优异的C60自密实混凝土。自密实高性能混凝土，由于材料本身具有充分的塑性黏度，可有效克服普通混凝土材料离析和泌水问题。自密实混凝土从试验到现场使用情况来看，配合比参数合理，各项工作性能和力学性能满足设计要求。随着高强自密实混凝土的发展，将会给各类管状构件、高密集钢筋结构等带来更高的综合效益。

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（责任编辑：小 燕）