C65高性能自密实混凝土在工程中的应用

严新华

（临沂天元混凝土工程有限公司，山东 临沂 276000）

1 现状研究

随着建筑行业发展的日新月异，建筑结构形式呈现出美观、高承载力、多样化的趋势，而大多数建筑工程都是由混凝土浇筑而成，这就对混凝土性能提出了更高的要求。自密实混凝土指混凝土拌合物不需要振捣，仅依靠自重即能充满模板、包裹钢筋并能够保持不离析和均匀性，达到充分密实和获得最佳性能的混凝土，属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土拌合物应具有良好流动性、填充性和保水性。自密实混凝土能大大提高建筑设计的自由度，降低施工劳动强度，能够塑造复杂多样的建筑结构。

我公司参建的某工程核心筒采用强度等级为 C65 的混凝土，由于配筋密、间距小，振动棒无法完全插入振捣，故要求采用自密实混凝土。根据多年来生产施工经验，C65 自密实混凝土主要存在以下四个方面的问题：（1）由于 C65 自密实混凝土配合比胶凝材料用量大，会造成混凝土粘度大、抓底的问题，自密实混凝土要求大流动性，容易导致混凝土泌水、离析问题，给施工带来了不便；（2）自密实混凝土早期收缩容易导致裂纹、裂缝出现，如何控制早期收缩是必须考虑的；（3）配合比设计强度等级高，如何在保证流动性条件下，又能保证混凝土强度；（4）如何保证混凝土实体的密实性和表观质量。

2 分析选用材料

根据以上对 C65 自密实混凝土存在问题的分析，采用掺加增效剂来取代部分水泥，降低混凝土粘度、利于施工，同时又能够保证混凝土强度不因水泥减少而降低。对于自密实混凝土的早期收缩，采用自密实混凝土早期收缩控制技术，通过掺加适量的膨胀剂等控制措施来实现控制混凝土裂纹的产生。为控制自密实混凝土的流动性、填充性、抗离析性、间隙通过性、密实性、保塑性，采用高性能聚羧酸外加剂，既能保证混凝土流动性，又能提高混凝土抗离析性，高性能聚羧酸外加剂与本地的普通硅酸盐水泥的相容性好、减水率大、缓凝和保塑效果好。

为保证 C65 自密实混凝土强度，还需要注意以下几个方面：单位体积用水量宜为 155～180kg，水泥选用较稳定的普通硅酸盐水泥；掺合料是自密实混凝土不可缺少的组成部分之一，一般常用的有粉煤灰、硅粉、矿粉等，胶凝材料总量不少于 500kg/m3。砂的含泥量和杂质，会使水泥浆与骨料的粘结力下降，所以砂必须符合Ⅰ类砂技术要求。粗骨料的最大粒径一般以小于 20mm为宜，尽可能选用圆形且不含或少含针、片状颗粒的骨料。

根据以上的分析研究，选用我市当地区域内质量好的原材料。

2.1 粗集料

石灰岩碎石，粒径 5～10mm，压碎值指标 8.5%，密度 2700kg/m3，针片状颗粒含量 0.6%，含泥量0.1%，级配良好。

2.2 细集料

选用沂河中砂，表观密度 2650kg/m3，堆积密度1490kg/m3，细度模数 2.4，含泥量 0.7%；沂河粗砂，表观密度 2630kg/m3，堆积密度 1450kg/m3，细度模数3.2，含泥量 0.7%。

2.3 水泥

沂州水泥集团产 P·O52.5 水泥，性能指标见表 1。

2.4 粉煤灰

选用邹县产优质Ⅰ级粉煤灰，密度 2420kg/m3，需水量比 91%，烧失量为 1.2%，45µm 方孔筛筛余7.5%。

2.5 硅灰

堆积密度 560kg/m3，比表面积为 22000cm2/g，掺量6.0%～10.0%。

2.6 膨胀剂

莒南金源膨胀剂，限制膨胀率水中 28d 0.036%，空气中 21d 0.018%。

表1 水泥的技术指标

2.7 减水剂

采用北京瑞帝斯 FAC 聚羧酸高性能外加剂，减水率为 27%，掺量 2.0%。

2.8 增效剂

采用和创新天 BTC-2 型增效剂，取代水泥量 20～40kg/m3，掺量为 0.6%。

3 配制试验

在本项目中需要配制 C65 自密实混凝土，这对混凝土性能要求很高，混凝土拌合物要有良好流动性、填充性、保水性、保塑性、抗离析性、抗收缩性和高强度。结合施工现场钢筋间隙的情况，放弃采用 10～20mm粒径的石子，选用 5～10mm 粒径的石子，选用细度模数 2.4 的中砂。根据以上原材料的情况和以往的工作经验，初步设计了基准配合比，如表 2。

表2 C65 基准配合比 kg/m3

为改善 C65 自密实混凝土的性能，掺加增效剂，观察检测增效剂的效果和作用，按取代水泥质量 20kg、30kg、40kg 做一系列试验，以便确定最佳的水泥取代量，配合比 1 取代水泥 20kg、配合比 2 取代水泥30kg、配合比 3 取代水泥 40kg，将减少的水泥量平均分配到砂石料中。配合比 1、2、3 的外加剂用量与基准配合比保持一致，增效剂用量为基准配合比胶凝材料的0.6%，水胶比与基准配合比保持一致，配合比材料用量如表 3。

表3 C65 混凝土试验配合比 kg/m3

由表 3 配合比配制混凝土检测其性能见表 4。

表4 C65 混凝土试验配合比性能指标

由表 4 可以看出，掺加增效剂后配合比 1、2、3 的保水性、流动性、粘聚性方面有所改善，能够提高混凝土流动性、降低混凝土粘度、提高混凝土的可施工性。从抗离析性方面看，基准配合比抗离析性 16%，达到 SR1 等级标准，而配合比 1、2、3 抗离析性达到SR2 等级标准，适用于流动距离超过 5m 且钢筋净距大于 80mm 的竖向结构，或流动距离小于 5m 且钢筋净距小于 80mm 的竖向结构，掺加增效剂后，混凝土抗离析性有所改善。从间隙通过性方面看，基准配合比间隙通过性 27mm，达到 PA1 标准，而配合比 1、2、3 间隙通过性达到 PA2 等级标准，与基准配合比相比，能适用于钢筋净距更小的结构工程。从坍落扩展度方面看，基准配合比和配合比 1 达到 SF2 标准，适用于大多数普通钢筋混凝土结构；配合比 2、3 坍落扩展度达到 SF3标准，适用于结构紧密的竖向结构和形状复杂的结构；从 2h 后坍落扩展度来看，掺增效剂的配合比坍落扩展度损失较基准配合比小，其中配合比 2 的 2h 后坍落扩展度仍能达到 SF3 标准。从 28d 抗压强度方面来看，基准配合比、配合比 1 和配合比 2 能达到 C65 设计要求，富余系数达到 1.15 倍。综合保水性、流动性、粘聚性、抗离析性、间隙通过性、填充性和 28d 抗压强度来看，配合比 2 的各方面性能较好。

为进一步降低自密实混凝土的粘度，在性能效果较好的配合比 2 的基础上，对砂的选择上做进一步改变。根据生产经验，采用细度模数 3.2 的粗砂做对比试验。得出 C65 粗砂试验配合比性能指标见表 5。

从表 5 可以看出，C65 自密实混凝土采用粗砂时，混凝土粘度能够进一步降低，利于混凝土浇筑施工；混凝土抗离析性方面虽有降低，但变化不大，不影响其抗离析性等级。在保水性、流动性、间隙通过性、填充性和抗压强度方面，采用粗砂与中砂相比，其性能效果基本相同，综合各方面考虑，使用粗砂，采用配合比 2 作为生产配合比。

表5 C65 粗砂试验配合比性能指标

4 施工工艺

在 C65 高性能自密实混凝土生产时，要保证采用同一配合比同一原材料，搅拌时间比普通混凝土延长30～60s。生产的混凝土出厂前应车车检验，到达施工现场后要再次车车检验，拌合物扩展度应达到SF3要求，无离析、泌水现象，检验合格后方可卸料浇筑。

混凝土浇筑前，清理模板内杂物，模板涂刷的隔离剂应均匀洁净，清除基底的杂物和积水。C65 高性能混凝土有其应用范围，应根据结构形式、施工部位、施工顺序等相关的要求对作业人员进行技术交底。检查模板支设和钢筋绑扎质量，充分考虑混凝土的冲击力，避免出现钢筋位移、涨模漏浆现象，影响工程质量。混凝土浇筑时，应保证浇筑的连续性，混凝土拌合物从搅拌结束到施工现场浇筑不宜超过 1.5h，在浇筑过程中应保证不压车、不断供，避免分层面产生冷缝。在浇筑时利用混凝土泵送下落产生的动能来达到混凝土的自密实，如抛落高度不足 3m 时，应适当振捣混凝土，避免因抛落高度小，不能靠动能冲击力使混凝土密实。采用标尺杆控制浇筑厚度，每层控制在 400～500mm。C65 高性能自密实混凝土浇筑施工图如图 1，C65 高性能自密实混凝土局部施工图如图 2。

图1 C65 高性能自密实混凝土浇筑施工

图2 C65 高性能自密实混凝土局部浇筑情况

C65 高性能自密实混凝土浇筑完毕，应及时养护，养护时间不得少于 14d，要保证在浇筑后 14d 内处于足够湿润状态。浇筑后应采用覆盖、洒水、喷雾、喷养护剂或用薄膜保湿等养护措施，冬季养护要采取保温措施。养护剂宜采用水乳型养护剂，避免混凝土表面变黄。

6 效果检查

C65 高性能自密实混凝土拆模后发现表面颜色一致、美观大方、无外观缺陷、无收缩裂纹，模板缝线条清晰美观。7d 和 28d 抗压强度经过检测满足施工要求，7d 抗压强度平均值 60.5MPa，28d 抗压强度平均值76.4MPa，满足 C65 强度要求，检测合格。采用超声波探伤仪立柱进行检测密实率超过 99%，混凝土达到密实效果。