房建工程特种精细混凝土（LTCK）的应用研究

夏 竞

（中铁十八局集团国际工程有限公司，天津 300222）

1 工程概况

文苑高级酒店式公寓工程位于阿联酋迪拜文苑村，是一座2B+LG+G+9的建筑。该项目包括结构施工以及内部精装修和游泳池等各项设施设备的安装，工期仅有18个月，工期十分紧张，现场施工场地条件也较差，施工质量要求高。为了解决工期紧、任务重这些施工难题，经现场多次考察、分析，并与设计单位、监理单位多次讨论，决定在混凝土工程中，使用特种精细混凝土（LTCK）来代替普通混凝土。

2 特种精细混凝土（LTCK）浇筑方案

2.1 强度分析

（1）组成。

对特种精细混凝土的技术性能进行确定。考察的指标主要有：强度、凝结时间。试验按照现行规范规定方法进行。首先确定特种精细混凝土的原材料。

①水泥：海螺P.II 52.5R硅酸盐水泥。其化学组成及物理性能分别见表1和表2。

表1 水泥的化学组成/%

表2 水泥的物理性能

②其余胶凝材料：日本产无机快硬胶凝材料，该材料特性为早期强度高且长期强度持续稳定。

③精细骨料：级配碎石，骨料粒径分别为0～3mm、3～5mm、5～8mm。

④掺合料：

A 粉煤灰：II级粉煤灰；

B 矿渣微粉：S95级。

其化学组成分别见表3和表4。

表3 粉煤灰的化学组成/%

表4 S95矿渣微粉的化学组成/%

⑤化学添加剂：

A 纤维素醚：纤维素醚M1，黏度500Pa.s，纤维素醚M2，黏度20000Pa.s。

B 减水剂：聚羧酸减水剂，减水率25%。

（2）试验方法。

①抗压强度等级标准参照GB／T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》。特种精细混凝土5h抗压强度即可达到20MPa，1d抗压强度达到30MPa，28d抗压强度持续增长到45MPa（见表5）。

表5 LTCK特种精细混凝土理论抗压强度

②特种精细混凝土试块在常温下养护3h后脱模，然后放置在20℃±2℃的自来水中养护到所需龄期后，分别测定5h、1d、28d的抗压强度。

由图1可以看出，LTCK特种精细混凝土强度随掺水量的增加有递增趋势，当用水与干料重量比为1：10时，混凝土的抗压强度最接近理论强度。

2.2 组成材料对特种精细混凝土的影响

（1）矿渣微粉对精细混凝土的影响。矿渣微粉掺量变化对精细混凝土力学性能的影响见表6。从表6可以看出，随着矿渣微粉掺量增大，精细混凝土的5h、1d抗压强度逐渐降低，原因在于矿渣微粉的二次水化在常温常压下速度较慢，所以矿渣微粉掺量越多，早期强度会有所降低。随矿渣微粉着掺量增大，精细混凝土28d抗压强度虽有所降低，但变化幅度较小。可见，矿粉微粉在一定掺量范围内仍能保证精细混凝土具有良好的抗压强度。

图1 特种精细混凝土的强度发展趋势

表6 掺矿渣微粉精细混凝土的强度测试结果

（2）粉煤灰对精细混凝土的影响。粉煤灰掺量变化对精细混凝土力学性能的影响见表7。从表7可以看出，随着粉煤灰掺量增大，精细混凝土的1d抗压强度逐渐降低，原因在于粉煤灰的二次水化在常温常压下速度较慢，所以粉煤灰掺量越多，早期强度会有所降低。随着粉煤灰掺量增大，精细混凝土28d抗压强度虽有所降低，但变化幅度较小。可见，粉煤灰在一定掺量范围内仍能保证精细混凝土具有良好的抗压强度。

表7 掺粉煤灰水泥浆的强度测试结果

（3）减水剂对精细混凝土的影响。减水剂掺量变化对精细混凝土力学性能的影响见表8。从表8可以看出，随着减水剂掺量增大，精细混凝土的5h、1d、28d抗压强度逐渐增加，减水剂有在保证施工性能的情况下减少用水量的作用，在混凝土中混凝土抗压强度与水灰比成反比，因此随着减水剂用量的增加，精细混凝土早期及后期强度增加。通过表2-8可以看出，减水剂增加到一定范围后，强度停止增长，甚至降低，这是因为减水剂在混凝土中有个掺量饱和点，超过饱和点技术经济性都不佳，因此通过试验确定精细混凝土中减水剂的最佳掺量很重要。

表8 减水剂对精细混凝土抗压强度影响

（4）通过以上研究，得到以下结论：

矿渣微粉对精细混凝土早期强度影响较大，后期强度影响较小，选用粉煤灰时要控制矿渣微粉的掺入量。

粉煤灰对精细混凝土早期强度影响与矿渣微粉类似，粉煤灰对精细混凝土早期强度影响较大，降低早期强度，后期强度影响较小，选用粉煤灰时要控制粉煤灰的掺入量。

减水剂对精细混凝土的早期及后期强度都有影响，但当减水剂增加到一定范围时，强度停止增长甚至降低，因此通过试验确定精细混凝土中最佳掺量很重要。

2.3 配合比比选资料及最佳配比的确定过程

通过配制精细混凝土并测定精细混凝土的性能，对精细混凝土的配合比进行优化设计（见表9-10）。

表9 精细混凝土配合比优化方案表

表10 精细混凝土的力学性能测试结果

基于上述配合比的性能测试结果，需要对精细混凝土配合比进一步优化，从性能和经济性方面获得性价比良好的精细混凝土配合比。从前面的性能研究结果，可以得到精细混凝土的组成材料最佳范围，从最佳范围中选定几个配合比进行性能测定，以评估上述精细混凝土配合比是否能够满足相关标准要求。所选定的3个精细混凝土配合比如表11所示。

表11 精细混凝土配合比二次优化方案表

2.4 特种精细混凝土施工的基本要求

（1）施工时环境温度宜为5℃～30℃。混凝土浇筑时间是7月份，为一年中气温最高的月份。为了满足早强混凝土施工时对环境温度的要求，混凝土浇筑选在夜间进行，站内利用空调降温，保证站内温度低于30℃。

（2）拌和水质量应符合JGJ63—2006《混凝土拌和用水标准》规定，水温以5℃～30℃为宜。现场浇筑用水从车站既有供水管线接引供水干管，采用直径为φ25mm的管供水。浇筑前对所有供水设施进行检查、保养和维护，确保连续供水。

（3）特种精细混凝土采用LXF30型连续式搅拌机进行拌和。该机械是一款通用万能搅拌机，适用于干粉砂浆产品的搅拌，具有移动运输方便、适用操作简单、搅拌品质优良、无废料、清洗简单便捷的优点。

2.5 特种精细混凝土施工前准备

（1）将LTCK特种精细混凝土干料运送到存放车间，然后运送到混凝土施工地点。

（2）浇筑前对模板进行检查，确保模板牢固，所有缝隙均进行封闭处理。

（3）施工前清理混凝土浇筑基础，保证新楼梯与旧混凝土面接茬部位基层表面应清理平整、粗糙、清洁、无油污，无浮灰，不应有起砂、空鼓、裂纹等现象。

施工前用水冲洗基础表面并保持潮湿状态，但不得有积水。

2.6 特种精细混凝土浇筑与养护

（1）将特种精细混凝土干粉材料倒入漏斗中，设流量计控制干粉材料流出速度为1000g/s，保证每分钟干粉材料流出量为60kg。

（2）将拌和用水加入水桶内，出水管连接搅拌机搅拌桶。设流量计控制水流速度为100g/s，保证每分钟出水量6kg。

（3）干粉材料和拌和用水都设专人盯控，严防缺料。

图2 干粉与水拌合

（4）LXF30型搅拌机将干粉材料与拌和用水搅拌均匀，泵送至混凝土浇筑部位。混凝土分层浇筑，每层厚度不大于150mm，浇筑过程中使用振动棒对材料进行振捣密实。

图3 泵送混凝土

（5）由于特种精细混凝土初凝时间短，为了防止产生混凝土施工冷缝，浇筑作业应连续进行。

（6）浇筑混凝土时，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况。当发现有变形、移位时，立即停止浇筑，并在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。

（7）混凝土浇筑完毕后立即压抹，并一次性抹平。

图4 混凝土抹面

待混凝土终凝后，即开始进行洒水养护，并用土工布覆盖，保持湿润。混凝土抗压强度达到设计或规范的要求时，即可拆除模板。拆模时避免重撬硬砸，损伤混凝土面层。特种精细混凝土1d可达到设计强度，即可拆除模板。

3 特种精细混凝土（LTCK）的技术特性

（1）快硬早强。快硬早强是特种精细混凝土最基本的特性，特种精细混凝土的初凝时间为1h，1d后即可达到理论抗压强度。特种精细混凝土性能优良，不仅适用于快速浇筑，而且在加工预制构件时，在不用蒸汽养护的情况下可提前交付使用，不仅节约养护设备、燃料费用，而且可以降低能耗，减少环境污染。另外，还可以提高拆模速度，加快模具周转，从而降低生产成本。

（2）收缩小。收缩率较大一直是普通混凝土中较难解决的一个问题，较大的收缩变形在混凝土结构物中形成很大的收缩应力，因此结构薄弱区很易开裂破坏。而特种精细混凝土在空气中的收缩较小，可大大减少混凝土结构物收缩开裂的可能。

（3）后期性能稳定。混凝土的后期性能稳定可以保证结构物使用年限较长，减少维修费用。

（4）适用范围较灵活。特种精细混凝土的施工可根据应用情况灵活控制，适合较小空间的施工，且对于混凝土结构的截面尺寸限制较小。

4 工程应用

该浇筑方法在阿联酋迪拜文苑村文苑高级酒店式公寓工程中得到了成功应用。特种精细混凝土的质量控制情况良好，不仅节约了人力、物力等施工成本，而且节省了工期，降低了运营线施工风险，具有很好的推广应用前景。

5 结束语

本工程使用特种精细混凝土（LTCK）来代替普通混凝土。该种新型材料采用日本无机特殊混合材料技术制造，早期强度高且长期强度持续稳定，具有浆料和易性优良、早强、硬化后材料体积稳定等优点。该材料特有和易性缓释专利技术，克服拌合物泌水、离析等问题，并可较好抑制裂纹的产生，经过工厂专业配制，现场加水混合即可使用。使用该种新型材料不仅有效克服了现场施工场地不足的不利因素，且降低了施工安全风险，既保证了混凝土工程的施工质量，又能够节约工期，同时满足了现场的文明施工要求。