C40D150自密实混凝土在某滑冰场地面层的应用

王庆法

（北京盛和诚信混凝土有限公司，北京 100103）

C40D150自密实混凝土在某滑冰场地面层的应用

王庆法

（北京盛和诚信混凝土有限公司，北京 100103）

自密实混凝土具有的高流动性、均匀性和稳定性，在浇筑时无需外力振捣，即可自行流动充满模板空间，因此在密布钢筋和金属管件的滑冰场钢筋混凝土地面层施工中得到了越来越多的应用。本文总结了某室外滑冰场混凝土面层工程中应用的 C40D150 自密实混凝土的原材料、配合比设计、混凝土性能试验、生产和浇筑施工等各方面的试验结果和质量控制措施。

自密实混凝土；滑冰场钢筋混凝土地面层；抗压强度；抗冻融；施工

0　引言

随着我国经济和社会的发展以及全民健身运动的兴起，国内建设了大量的室内或室外的人工滑冰场。为了满足节能、节电和频繁使用的要求，降低综合成本，人工滑冰场的设计和建造越来越注重其多功能性。

当前，建造人工滑冰场的地面层主要有两种做法：一是钢筋混凝土面层，这种做法使滑冰场地面与一般体育馆地面相同，除供滑冰使用外，容易转作其它功能使用，而且制冰量少，初冻冰负荷小，面层平整，便于清扫划线。同时，由于冷却排管及支架均设在钢筋混凝土层内，可避免这些金属管件的碰撞和腐蚀，而且可以通过对水泥或水磨石表面做些图案或色彩处理，使冰面更加美观。二是砂质面层，这种做法就是在冷却排管的周围采用优质河砂填充，具有施工简便、造价低、冷却排管便于维护等优点，但冷却排管易受损伤和腐蚀，制冰所需冷量比混凝土面层的要大的多。虽然在造价上钢筋混凝土面层比砂质面层要高，但国内人工滑冰场的地面层大多采用钢筋混凝土面层。

在浇筑混凝土面层时，由于冷却排管及支架均在钢筋混凝土层内，如果对混凝土振捣成型，就很容易对冷却排管造成损坏，从而严重影响制冷系统，因此大多采用自密实混凝土，依靠自密实混凝土本身具有的高流动性、均匀性和稳定性，在浇筑时无需外力振捣，混凝土在自重作用下流动并充满模板空间。

本文总结了 C40D150 自密实混凝土在某室外滑冰场混凝土面层浇筑工程中的应用情况。

1　工程概况

北京某学校改造建设一座露天小型操场，在冬季时作为滑冰场，夏季时作为旱冰场。冰场面积约为 1200 平米，表面设计为钢筋混凝土面层，内配Φ8＠150mm 钢筋，双向双层编网，内埋 HDPE 制冷排管，冷却排管及支架均在钢筋混凝土层内，HDPE 制冷排管中心间距为 9.5cm，净间距约为6cm。该工程混凝土施工的重点是不能振捣，因为振捣容易对制冷排管造成破坏。因此，设计要求使用 C40 细石自密实混凝土浇筑混凝土面层。考虑冰场的多功能使用，混凝土设计抗冻融指数为 D150。

2　原材料和配合比设计

2.1原材料

（1）水泥：选用唐山冀东水泥厂 P·O42.5 水泥，其物理性能和力学性能见表 1。

表1　水泥的物理和力学性能

（2）砂：选用河北涞水生产的水洗中砂，砂的技术参数见表 2。

表2　砂的技术指标

（3）粗骨料：选用河北涞水生产的 5～25mm 石灰石碎石，碎石的技术参数见表 3。

表3　粗骨料的技术指标

（4）粉煤灰：选用张家口生产 F 类Ⅰ级粉煤灰，技术参数见表 4。

表4　粉煤灰技术参数

（5）矿粉：选用唐山产 S95 级高炉矿渣粉，技术参数见表 5。

表5　高炉矿渣粉技术参数

（6）高性能减水剂：选用经专门复配的聚羧酸高性能减水剂。考虑到混凝土抗冻等级为 D150，需要掺加引气剂，因此选用复配引气剂的聚羧酸减水剂，使混凝土的含气量达到4%～5% 之间。减水剂的技术参数见表 6。

表6　聚羧酸高性能减水剂技术参数

2.2砂石料体积分数和减水剂用量

经与施工单位进行浇筑方面的沟通，考虑到小型操场混凝土为露天浇筑，而且可以人工简单修平，不需要极佳的自密实混凝土的填充性，因此依据 JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》，选用自密实混凝土的填充性指标为SF2 级（CECS 203:2006《自密实混凝土应用技术规程》中为二级），确定粗骨料的体积为 0.30m3、0.32m3、0.34m3进行对比试验。

所用的砂为天然水洗中砂，颗粒状态较好，为保障混凝土顺利浇筑，保证混凝土强度和降低成本，选定砂浆中砂的体积分数为 0.43。

因引气剂复合在聚羧酸高效减水剂中，为保证混凝土拌合物有足够含气量以满足设计抗冻融指标 D150，经试验最终确定聚羧酸高效减水剂的掺量为 2%。

2.3C40D150 自密实混凝土配合比设计

依据 JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》标准，采用绝对体积法进行配合比设计计算。其中，针对引气型的自密实混凝土，选定每立方米混凝土中引入空气的体积为 35L。表 7 给出了计算的三个理论配合比。

表7　自密实混凝土计算配合比 kg/m3

3　自密实混凝土的性能试验

3.1混凝土拌合物性能

依据 CECS 203:2006《自密实混凝土应用技术规程》规定对上述三个配合比的自密实混凝土的拌合物进行了试验。试验中采用 A 型 U 型箱和 2 型隔栅型障碍。拌合物性能试验结果见表 8。

表8　自密实混凝土拌合物性能试验结果

拌合物试验结果表明，依照三个配合比配制的自密实混凝土的拌合物均具有较好的流动性和填充性以及工作性经时保持能力。三个配合比的拌合物的坍落扩展度指标达到了SF2级要求，可以满足一般钢筋混凝土工程的自密实浇筑要求，但是 3 号配合比的拌合物的 V 型漏斗试验和 U 型箱填充高度试验指标不能满足自密实性能二级的要求。三个配合比的拌合物的含气量稳定在 4.3%～4.7% 范围内，有利于满足混凝土抗冻融性能要求。

3.2混凝土抗压强度

依据标准规定，取上述三个配合比的自密实混凝土的拌合物成型了抗压强度立方试件，经标准养护至规定龄期，测试了各龄期的抗压强度，试验结果见表 9。

表9　自密实混凝土抗压强度试验结果

从表 9 得知，在砂浆中砂体积分数一定的情况下，虽然胶凝材料用量在减少，但随着粗骨料体积的增加，28 天强度并没有明显降低。从强度性能上看，三个配合比均能满足本工程混凝土设计强度等级的要求。

3.3混凝土抗冻融性能

依据标准规定，取上述三个配合比的自密实混凝土的拌合物成型了抗冻融棱柱体试件，经标准养护至 28 天龄期，使用快速冻融仪进行 150 次冻融循环试验，测试了混凝土的抗冻融性能。试验结果见表 10。

表10　自密实混凝土 150 次冻融循环试验结果

从表 10 得知，三个配合比的混凝土的抗冻融性能结果为：在经历 150 次快速冻融循环后，混凝土试件的质量损失率为 1.67%～1.96%，抗压强度损失率为 14.1%～18.2%，均能满足混凝土设计冻融 D150 的技术指标要求。

4　混凝土生产

4.1混凝土生产配合比和拌合物性能

由于该项工程对自密实混凝土的要求并不是很高，因此从经济实用角度优选 2 号配合比（即粗骨料体积为 0.32，砂浆中砂的体积分数为 0.43）作为生产配合比，进行自密实混凝土的生产。

试验室对实际生产的混凝土拌合物进行了出机性能的检验，检验结果见表 11。

表11　自密实混凝土出机检验结果

试验结果与试配时基本吻合，可以满足本工程自密实混凝土的施工技术要求。

4.2混凝土生产控制要点

（1）为保证原材料的计量允许偏差满足规范中的要求，在生产自密实混凝土前，对设备进行了计量偏差确认，满足要求后进行混凝土的生产。

（2）为保证自密实混凝土的匀质性，混凝土搅拌时间适当延长，取常规搅拌时间的 1.5 倍，搅拌站严格按照试配选定的配合比进行生产。

（3）质检员严格监控粗细骨料含水率的变化，及时进行检测，依据含水率的变化及时调整施工配合比。

5　工程浇筑

（1）混凝土浇筑采用汽车泵泵送方式，在施工场地内从北向南依次推进，连续浇筑约 7 小时，一次完工。

（2）泵管软管出口与钢筋的垂直高度控制在 1.5m 以内，确保自密实混凝土不离散。

（3）施工现场与生产站之间的运输距离较近，路程时间约计 30 分钟。浇筑前，进行了自密实混凝土出罐检测，坍落扩展度为 690mm、含气量 4.5%，均能满足施工和设计要求。

（4）自密实混凝土浇筑相当顺利，流动性良好，制冷管和钢筋等间隙填充较为理想，浇筑后采用红外找平仪进行找平，自密实混凝土达到了设计的浇筑效果。

（5）施工完成后在规定养护龄期对自密实混凝土取样，进行了强度和冻融的第三方检测试验，混凝土 28 天抗压强度平均为 47.3MPa，150 次冻融循环后的强度和质量损失率分别为 1.95% 和 16.2%。测试结果表明，实际生产和施工的混凝土满足了抗压强度和抗冻融设计的要求。

6　结论

本项滑冰场地面改造工程中，成功进行了 C40D150 自密实混凝土的施工和应用：

（1）实际生产的混凝土拌合物出机坍落度为 260mm，坍落扩展度为 700mm，T50 试验结果为 5.1s，V 漏斗试验结果为 17.4s，达到了 SF2 级自密实混凝土的拌合物性能设计要求。

（2）浇筑后的混凝土 28 天抗压强度达到 47.3MPa，150次冻融循环后的强度和质量损失率分别为 1.95% 和 16.2%，满足了抗压强度和抗冻融设计的要求。

（3）混凝土地面自密实浇筑施工顺利，施工状况良好，完全达到了设计要求和效果。施工效果图见图1和图2。

图1　滑冰场面层钢筋布置情况

图2　自密实混凝土浇筑完成后情况

[1] CECS 203:2006．自密实混凝土应用技术规程[S]．

[2] JGJT/T283—2012．自密实混凝土应用技术规程[S]．

[3] 朱卫中．负温高强混凝土技术研究进展[J]低温建筑技术．

[4] CCES 02—2004．自密实混凝土设计与施工指南[S]．

[5] 施惠生，孙振平，邓凯．混凝土外加剂实用技术大全[M].北京：中国建材工业出版社，2008．

[6] GB/T50082—2009．普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[S]．

［通讯地址］北京朝阳区孙河乡上辛堡村南（北京朝阳区孙河乡上辛堡村南）（1001403）

王庆法，工程师。