自密实混凝土工程应用技术探讨

2019-11-28郭惠明

建材发展导向 2019年3期

郭惠明

（杭州龙银建材有限公司，浙江杭州 310024）

自密实混凝土是一种高流动性且具有适当粘度的混凝土，它不离析，即使在密集配筋和复杂形状的条件下，仅依靠自重而无需振捣便能均匀密实填充成型，为施工操作带来极大方便。同时兼有提高混凝土质量、改善施工环境、加快施工进度、提高劳动生产率等技术经济效果，被称为“最近几十年中混凝土技术最具革命性的发展”。

我国虽然对自密实混凝土的研究及应用相对较晚，但近年随着《自密实混凝土应用技术规程》的制定及标准宣贯、聚羧酸高性能减水剂的推广使用，自密实混凝土的生产技术已经得到了较快发展。然而就自密实混凝土目前实际生产数量来看，其应用并不广泛，究其主要原因是一方面目前商品混凝土搅拌站并没有解决自密实混凝土成本高的问题，特别是低标号自密实混凝土的成本控制；另外一方面商品混凝土搅拌站主要重心在厂内配置，没有与工程部位实际情况有效结合，缺乏实时技术服务工作，限制了自密实混凝土的广泛推广。本文以杭州国际金融会展中心三层地下室柱子自密实混凝土生产供应浇筑为实例，详细介绍了自密实混凝土工程应用中存在的技术控制难点和成本控制难点，针对这些难点采取了一系列的措施及解决方案，实际应用取得非常好的效果。

杭州国际金融会展中心位于杭州之江国家旅游度假区，项目占地288亩，总建筑面积83.28万平方米，工程设整体3层地下室，地下室长度644.3m,宽度244.7m,地下室平面近似矩形，地下室层高分别为地下3层3.8m,地下2层6.2m,地下1层5.1m,框架柱为800mm*800mm,地下室柱子数量约13000根，C30强度等级柱子约为7000根。该工程采用逆作法施工。

1 技术控制难点

1.1 逆作法施工，面积大，无法采用泵送或者搅拌车直接卸料方式，仅柱顶部开150mm圆孔加小型卸料管进行混凝土灌注，柱子内部钢柱与外层钢筋间距小，无法使用振捣器，也无法将放料管深入柱内，要求混凝土最高垂直下落6.2m后仍能保证将整个柱子流实；

1.2 数量多，施工期长，整个地下室柱子浇筑时间长达3年，无法保证原材料的稳定性；生产业务繁忙，供应时间紧，车数多，无法每车都去用仪器检测好混凝土的间隙通过性、抗离析性等指标再让混凝土出厂；

1.3 受限于施工方式，地下一层浇筑时，混凝土车停在消防车道上，倒入人工翻斗车后再人工拉至每个柱顶处；地下二层和地下三层浇筑时，混凝土搅拌车停放在一层消防车道上，先倒入小型三轮翻斗车，通过三轮翻斗车拉至近施工区域，再用人工翻斗车拉至每个柱顶处灌注。这样的施工方式导致自密实混凝土的浇筑时间长，对自密实混凝土的工作保持性提出了非常高的要求，且翻斗车经长距离运输震动后极易造成混凝土的不均匀性，给下阶段的自密实混凝土灌注造成极大的困难。

2 成本控制难点

2.1 面对自密实混凝土配置，常规思路是严格按《自密实混凝土技术应用规程》执行，首先会同材料部去市场中寻找符合规程要求的5-20或5-16的水洗精品碎石及精品中砂，胶凝材料至少提高至450kg/m3以上，然后扩展度、间隙通过性试验指标完全按规程控制。但考虑到杭州地区的实际材料情况，目前在售碎石基本为5-25碎石及5-31.5碎石，5-20或5-16的水洗精品碎石生产厂家非常稀少，资源极其稀缺，每吨价格比普通在售碎石至少高45-50元，精品天然中砂价格较普通混凝土用砂每吨高30-35元，依据杭州地区原材料价格计算，C30自密实混凝土（总胶凝材料450）相对于C30普通混凝土（总胶凝材料360）材料直接成本至少增加90元/m3。

2.2 选择好砂石水泥外加剂原材料、做好混凝土配合比试验样后固定思维方式一般是把这些原材料固定下来固定配合比进行下阶段的生产，这样的方式对于短期内供应是完全可以适用的，但如果以此工程施工周期长达3年的情况，如何固定选择原材料？如何做好仓位存储？同地区曾有一工程需要用到清水混凝土，使用量在一万方左右，但工期长达三年，生产方为保证原材料的材质统一，在砂石码头租了一个场地一次性把所需砂石材料量全部购入存储，待清水混凝土浇筑完毕后仅仅仓储费就高达120万元。面对如此高的仓储成本非一般工程项目所能承担。而且公司生产任务紧，粉料仓储吨位有限，固定材料仓储将给公司生产带来严重影响。

因此公司给技术部下达的任务：1、不能固定原材料厂家，必须能随时利用场地内用于生产普通混凝土的材料配置出符合要求的自密实混凝土；2、成本目标控制是C30自密实混凝土单方成本较C30普通混凝土提高幅度在35元以内。

3 采取的措施及解决方案

从施工不利条件中找出有利条件，制定技术方案：①在逆作法施工中，地下室的承重柱为钢管柱（柱内已浇筑C60自密实混凝土）和格构钢柱，对于钢管柱外包浇筑的自密实混凝土早期强度没有高的要求；且因顶板先期浇筑，柱子施工期间场地整洁，柱子拆模后有利于带膜养护，因此在自密实混凝土的配比设计中可以大幅度提高粉煤灰掺量及矿粉掺量，矿物掺合料掺量提高后提高了胶凝材料体积，有利于降低总胶凝材料的用量，同时大幅度降低了混凝土的单方成本；②现阶段各建筑工程施工速度都非常快，按顺作法施工柱子混凝土在浇筑完毕后第二天基本都进行了拆模，对混凝土的凝结时间和早期强度有较高的要求，但逆作法施工时所有地下室柱子单独浇筑，工期上对拆模时间没有明确要求，可以根据气温情况和实际混凝土的凝结时间与工地协调拆模时间，因此配合比设计中可以让外加剂掺量范围适度放宽。综合这些因素，技术部就制定了以大掺量矿物掺合料技术控制成本、以外加剂掺量的调整作为自密实混凝土工作性关键控制点的技术方案。

依据技术方案前期进行大量的试验，试验出满足工作性能的混凝土配合比，记录详细的数据，同时培训出至少2名对自密实混凝土控制调整经验丰富的试验员。①试验初期因受限于原材料的粒型问题，单一的使用5-16碎石试验配置自密实混凝土黏度偏大，灌注时下落速度慢，成型后外观质量达不到要求。经大胆突破，5-16碎石掺配30%-50%的5-25碎石混凝土流动性明显提高（实际浇筑中没有影响到间隙通过性），混凝土黏度对应外加剂的掺量处于可控状态；②把唯一能固定型号的原材料混凝土外加剂作为主控材料予以控制，要求外加剂减水率高、保坍好、含气量低、保水性能好、不易板结、掺量可调整范围大；③试验中大量模拟工地施工状态，自各材料加水搅拌1小时后搅拌机放料倒入人工翻斗车，人工翻斗车来回推近100米后观察混凝土状态有没有发生变化，有没有发生混凝土抓底或者骨料沉底现象，之后再进行扩展度检测；再采取同样的方法检测混凝土在出机1个半小时、2个小时、2个半小时的状态；同时制作一批200mm*500mm*700mm的木模，观察成型时混凝土的充盈速度、混凝土中气泡逸出情况、拆模后外观质量；④在试验出最理想状态后，探索当原材料发生变化或者当由于工地施工因素延长施工时间后混凝土流动度损失过大等情况后如何进行调整，这是整个自密实混凝土供应工程最困难也是最为重要的环节。试验时，由两位指定试验员不停对各种级配碎石比例及外加剂掺量进行调整，每一次调整数据及结果都做好详细记录并全程视频记录，然后集中讨论分析原因。经不间断的两个月试验，面对不同的碎石，两名试验员已经能快速决策出掺配比例进行试验；当自密实混凝土发生坍落度损失流动度损失时，两名试验员能准确计算出二次流化所需的外加剂用量，凭目测能准确判断出混凝土的坍落度流动度等。

3.1 供应过程做好全方位技术服务工作。指定对自密实混凝土已具备丰富经验的两位试验员为专项负责人，全程负责与施工单位联系供应时间、供应方量、自密实混凝土配置、自密实混凝土运输及浇捣及养护。

3.2 施工中技术交底，协调做好几项工作：①依据小试经验，如果同一柱子施工间隔一个小时以上，此柱子后期浇筑自密实混凝土很难保证充盈性，极易造成大量蜂窝麻面，因此必须在合理的时间范围内浇捣完毕，坚决杜绝因用餐等情况中断浇筑；②必须保证模板拼缝严密，支模稳固，整个浇筑期间不得有漏浆胀模现象；③混凝土浇筑过程中在模板侧面安排专人使用橡皮锤进行反复敲打，这样一方面加快空气的排出速度，减少混凝土柱侧及内部的气泡，另外一方面能观察到混凝土的密实充盈速度以便控制混凝土灌入速度。④柱子与顶板接缝处是施工难度最大的区域，因为此区域自密实混凝土失去自重作用，大量气泡上浮，且受制于下部混凝土的表面张力，水平流淌力有限，造成混凝土导管的反面一侧不易充实，容易产生空鼓，因此最后收口阶段采取侧壁加强橡皮锤敲打外加小型插入式震动棒在入口处予以少量振捣，以锤击估计密实情况且入口混凝土高度不再下降为结束点。

3.3 施工完毕后做好以下工作：①专项负责试验员对整个拆模过程旁站，对拆模后柱子的感官质量进行详细记录，一旦发现有稍许异常，立即对该批次混凝土配合比的调整情况与施工记录进行技术分析，找出原因，下次浇筑时予以调整；②拆模完毕后，立即喷水进行湿养护，随即对整个柱子用薄膜覆盖加胶带纸缠实进行养护。

3.4 实际生产供应中C30自密实混凝土单方配合比如下：PO42.5水泥224 kg、二级粉煤灰100 kg、S95矿粉126kg，外加剂10.8-12.6 kg（区间），砂率依据实际情况进行调整，单方材料成本较普通混凝土成本提高约30元，达到了成本控制目标。截止目前现场施工成型近6000根柱子，公司内部成型标准试件404组，强度保证率99.5%，施工现场拆模后外观均符合要求，无一柱子有蜂窝麻面问题，经现场回弹检测合格率100%。