自密实混凝土在AP系列核电核岛工程建设中的应用

武伟，赵建忠

（国核工程有限公司，上海 200233）

自密实混凝土在AP系列核电核岛工程建设中的应用

武伟，赵建忠

（国核工程有限公司，上海 200233）

自密实混凝土具有很高的流动性，能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模块墙体或密级钢筋区域，可降低施工噪声、加快施工速度和提高施工质量。结合AP系列核电工程建设，介绍了自密实混凝土的工程应用，探讨了其施工要点和关键质量控制措施，为其他类似项目提供参考。

自密实混凝土；工程应用；施工要点；质量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.047

1 引言

自密实混凝土是一种具有高流动度且不离析、不泌水，能在免振捣的情况下，完全依靠自身重力作用，充满模板内空间，达到充分密实和获得最佳性能的混凝土[1-4]。自密实混凝土区别于普通混凝土的最大特点在于其以流动性、黏聚性、通过性、抗离析性为主的工作性能。其优越性主要表现在：可降低漏振、过振等施工中的人为因素以及配筋密集、结构形式复杂等不利条件对施工质量的影响，最大程度的减少因振捣不足而造成的质量缺陷，提高混凝土的密实性和耐久性；同时，能够显著降低作业强度，消除振捣噪声，改善环境等。

采用AP技术的第三代压水堆核电工程，其结构紧凑，并采用模块化理念进行施工。自密实混凝土由于其独特的优势，及在施工方面无可比拟的优越性，在AP系列核电核岛工程中有较广泛的应用。

2 工程应用特点

2.1 自密实混凝土的配合比

2.1.1 原材料要求

1）胶凝材料。除要求温升很低的中热或低热水泥外，还应考虑与高效减水剂的相容性；而掺用矿物细掺料的目的是调节混凝土的施工性能，提高混凝土耐久性，降低其温升。

2）骨料。骨料的粒形、尺寸和级配对自密实混凝土的施工性，尤其是对其间隙通过性影响很大。自密实混凝土需要有较大的浆骨比，由于砂率大，粗骨料用量较小，砂子宜选用中

粗砂，且应严格控制砂中粉细颗粒的含量和石子的含泥量。

3）外加剂。外加剂要求要有优质的流化性能，保持混凝土的流动性、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性，同时还不能对混凝土力学性质、干缩和徐变无坏影响，多采用高性能引气型减水剂，同时掺抗离析剂或增稠剂来解决自密实混凝土离析的问题。

2.1.2 配合比设计

自密实混凝土的配合比应满足施工性能的要求，关键是良好的流变性能。根据性能要求，对水胶比、用水量、砂率、粉煤灰、外加剂等主要参数进行精心设计，再经过性能试验，反复调整原材料参数来最终确定自密实混凝土的配合比。在某核电工程中，某自密实混凝土的设计扩展度（610±50）mm；设计强度C35；设计含气量3.5%～6.5%；水灰比=0.55；水胶比=0.42。主要配合比参数如下：

中砂∶小碎石∶中碎石∶水泥∶粉煤灰∶高效减水剂∶水=833:291:588:345:110:3.64:190。

2.2 模型试验验证

为有效论证施工性能是否够满足设计和施工要求，对自密实混凝土进行模拟试验验证。截取结构模块中具有代表性的一段钢板结构作为试验件，进行流动性模拟试验。通过测定混凝土经过隔断间隙，从模型一侧流入另一侧时的流动状态，并在试验件内部人为制造空鼓或气泡区域，综合评价流动性、间隙通过性和填充性。通过对浇筑试验前后过的对比分析，得出以下结论：

1）自密实混凝土的流动性和填充性满足浇筑要求，最大水平流动距离不大于10m；

2）抗离析性满足对自密实混凝土浇筑高度的要求；

3）密实性满足结构模块对自密实混凝土的设计要求。

通过上述试验论证，为自密实混凝土的工程应用提供了有效的试验论证依据。

2.3 自密实混凝土在结构模块工程中的应用

核岛厂房通常采用多个结构模块，每个结构模块以钢板、槽钢、角钢、锚固钉等先拼接形成墙体等结构构件后，再吊装就位，最后在其钢板墙中间浇筑自密实混凝土。三门核电工程中的结构模块主要以钢板、槽钢、角钢、锚固钉等拼接形成墙体、楼板等结构构件，吊装就位后，再对其墙体和楼板等灌注混凝土，典型的结构模块如图1所示。

图1 CA01结构模块示意图

结构模块的特点对混凝土的性能提出更具体的要求，表现为：①混凝土要具有良好的流动性和填充性，来充满结构复杂的门洞和贯穿件区域；②混凝土从高处下落后保证不产生离析；③需要严格控制由于混凝土浇筑过程中产生的侧压力对钢板造成的变形。

为满足结构模块对混凝土的性能要求，可采用自密实混凝土进行灌注。结合模块特点，合理布置多个固定下料点，用多个输送直管组装成整体下料泵管，使自密实混凝土在下料点处下落后水平流动，每个下料点负责其流动范围（不大于10m）内的混凝土布料。为避免离析，注意保证泵管的下端离浇筑面自由下落高度小于1.8m。

按照待浇注的结构模块的结构特点和自密实混凝土水平流动距离布置浇筑下料点，以相邻2个下料点的间距不大于10m为原则，则对于图1所示的结构模块，其下料点的布置如图2所示，其共有19个下料点，分别为下料点1至下料点19。在每个下料点内架设垂直方向泵管，垂直方向泵管的内/外径可为125mm/134mm，依靠自密实混凝土自身的扩展性浇筑到设计部位，在垂直方向泵管的下部端头上加设了逐步缩小的管头，该管头与浇筑面高度不大于1.83m。

对于由于其他原因可能会造成模块墙体局部位置将留设混凝土施工缝。对留设的施工缝可采用压痕法进行处理。其具体方法为：在浇筑完毕8h后开始检查混凝土的凝固情况，在浇筑完毕后10～16h开始施工缝的处理，应保证在终凝前完成对施工缝的处理，其中：对于施工缝表面的浮浆或积水，采用工具将其吸出，搜集到预先准备好的空容器中，并将盛有浮浆或积水的容器运出结构模块外进行清空处理，工具每次使用前应将其清理干净；若施工缝区域表面有可见的粗骨料，则

先将粗骨料上所附的浮浆清除，然后将表面的水泥浆扫除，并将扫除的渣收集到一起后运出结构模块，在整个过程中不要扰动粗骨料；若施工缝区域表面无水泥浆，则利用施工缝处理工具下压形成压槽，压槽深度至少为6mm，相邻压槽之间的净间距不大于50mm。

图2 CA01结构模块混凝土下料点位置示意图

以上所述施工缝的验收采用如下标准：（1）表面无可见的碎渣，碎渣至少包括施工后残留碎渣以及用施工缝处理工具处理后产生的碎渣；（2）用施工缝处理工具处理后的施工缝表面形成的压槽朝一个方向，且平行于结构模块的墙体方向；（3）无可见的积水或水泥浆残留在混凝土表面。

2.4 自密实混凝土在钢筋混凝土工程中的应用

在核岛建设中，有一些钢筋密集、几何形状复杂等浇筑部位，采用传统混凝土施工技术无法浇筑或浇筑困难，也可采用自密实混凝土。自密实混凝土由于其独特的特点和优势，对于这些钢筋密集、几何形状复杂等的部位，特别适合，可以保证钢筋和混凝土的整体性，保证浇筑质量。

3 施工要点及质量控制

3.1 施工要点

自密实混凝土的优越性是否能够体现，关键在于其施工性能要求。结合核电工程应用实践，为保证施工性能要求，自密实混凝土重要的施工要点有以下几个方面：

1）施工开始之前应认真熟悉施工图纸等设计文件，确保图纸的有效性和准确性，并做好安全和技术交底工作；做好分层分段设计，合理安排施工逻辑，确保分层浇筑的间隔时间略短于混凝土的初凝时间。

2）浇筑前，确保管道、埋件、钢筋等均已施工完毕，各种预留洞口、钢筋、套筒与模块及钢板与底板之间的连接处都已密封完毕，提前2h湿润混凝土接触面，并先浇筑一层100～200mm厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以防止下落的混凝土粗骨料产生弹跳。

3）应结合工程结构特点选用适当机具与浇筑方法，浇筑不宜过快，但应保持连续性，避免形成孔洞和蜂窝麻面；浇筑最大自由落下高度和最大水平流动距离要进行严格控制，不宜超过限值，避免混凝土离析分层；泵管的上下部应采用钢管夹紧并连接牢固，以防浇筑时晃动；采用固定下料点方式，下料时要保证只从一个方向下料，有利于混凝土在模块内水平流动。

4）自密实混凝土一般不允许振捣，但对于结构复杂难以排出气泡、混凝土流动困难时，可谨慎采用轻微辅助性振捣。同时自密实混凝土的流动度较大，要求模板具有更高的刚度和坚固程度，并严格控制自密实混凝土一次浇筑高度和下料顺序来避免墙体模板的侧压力超过设计允许值。

5）由于自密实混凝土胶凝材料含量较高、水灰比较小，在终凝前易失水造成早期收缩开裂，因此，早期养护尤为重要，以防止早期收缩裂缝。同时，为防因气泡溢出而导致自密实混凝土沉降，可在浇筑最上层混凝土时适当提升标高。

3.2 质量控制措施

为保证自密实混凝土的施工性能，选择合理的质量控制措施是至关重要的。除选择具有资质和实力的混凝土供应商，不定期对混凝土原材料进行抽查外；浇筑前应对坍落度、扩展度和卸料温度等进行实测；同时配备强有力的施工项目管理班组，在施工前制定切实可行的浇筑方案，对施工人员进行交底，确保质量。而对于结构模块等不易外观检查的含有密闭空间的构件，对于浇筑完成之后的质量检查极其困难，目前尚未有有效的手段来检测浇筑质量，只能在过程中严格控制并检查浇筑质量。

3.2.1 浇筑过程中的检试验

按照76.5m3进行一次的检验频率，在入泵口处进行入模温度、含气量、密度、扩展度的检验和标准试块取样。单次浇筑量不足76.5m3的，也按照上述要求进行一次检验和取样。

3.2.2 相关性试验

试验项目有：温度、含气量、塌落扩展度。分为浇筑前相关性试验和浇筑过程中的相关性试验。根据设计要求，浇筑前在现场对混凝土进行相关性试验，所取得的数据作为正式施工的参考，再在浇筑过程中，在下料处和泵车泵管出口处（浇筑到墙体或楼板之前）进行检测。

3.2.3 浇筑过程监控

监控主要采用百分表进行监测，采用悬垂法作为辅助。测点位置由浇筑高度来布置，但需要布置在墙体钢板外侧，应尽量避免被外部因素干扰。

自密实混凝土浇筑完成后，除按规定对表观质量、平整度和标高常规检测外，还应对标养试块和同条件试块检验报告进行混凝土强度检验评定。

3.3 应用展望

工程实践表明，与传统混凝土施工方法相比，自密实混凝土施工速度快，避免了长时间的混凝土施工带来的疲劳作业，有利于保护施工人员的劳动安全和身体健康，且可避免漏振、过振等人为因素对施工质量的影响，并通过摆脱振捣工序，直接成型形状复杂、配筋密集或特殊结构，增加结构设计的自由度，经济和社会效益十分显著，具有很好的可推广性。但为了更好地提升自密实混凝土应用效果，还应关注以下两个方面：

1）初凝时间和塑性的关系。自密实混凝土浇筑时，为减少流动混凝土的侧压力，宜适当减少初凝时间来减小下层混凝土侧压力，但同时，还必须保证流动性和可塑性。自密实凝土的设计，应在满足混凝土流动性和可塑性的前提下，通过添加早凝剂，尽量减少初凝时间。

2）耐久性和流动性的关系。为增强自密实混凝土的流动性，其含气量设计值一般较大，会在混凝土内部形成小气眼。为提高混凝土耐久性，尚需降低含气量。可通过控制引气性高效减水剂的使用，适当提高优质粉煤灰的含量来实现自密实混凝土的流动性和耐久性的平衡。

4 结语

自密实混凝土技术适合于浇筑量大、钢筋密集、有特殊形状等的工程，特别是用于密筋、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位。本文结合AP系列核电工程建设，介绍了自密实混凝土的工程应用，探讨了其施工要点和质量控制措施，通过采取必要的施工措施，能保证工程质量，为其他类似项目提供参考。

【1】罗素蓉，郑建岚.自密实高性能混凝土在工程中的应用[J].建筑施工，2006，28（1）:54.

【2】刘运华，谢友均，龙广成.自密实混凝土研究进展[J].硅酸盐学报，2007，35（5）:671.

【3】周启帆，曾力，李建成.自密实混凝土技术的应用[J].水利水电工程设计，2009，28（1）:49.

【4】齐永顺，杨玉红.自密实混凝土的研究现状分析及展望[J].混凝土，2007（1）:25

Application of Self-compacting Concrete in AP Nuclear Power Station Project

WU Wei，ZHAO Jian-zhong
（StateNuclearPowerEngineeringCompany，Shanghai 200233，China）

Withveryhighfluidity,self-compactingconcretecanautomaticlevelandfillthemodulewallordensereinforcedarea,through novibrationorlessvibration,whichcanreduceconstructionnoise,speedupthepaceofconstruction,andimprovethequalityofconstruction. Withengineeringconstruction ofAPNuclear Power Station project,the engineeringapplication ofself-compacting concrete isintroduced, andtheconstructionpointsandqualitycontrolmeasuresarediscussed,whichcanprovidereferencetoothersimilarprojectconstruction.

self-compactingconcrete;engineeringapplication;keypointsofconstruction;qualitycontrol

TM623;TU528.31

B

1007-9467（2016）07-0171-04

2016-01-04

武伟（1984～），男，安徽蚌埠人，高级工程师，从事核电厂项目管理研究，（电子信箱）wuwei_china@163.com。