混凝土新技术的应用成果

蒋贤龙，刘荣民

（晟元集团有限公司，浙江 金华 321000）

近年来，随着建筑行业快速发展，超高层建筑的大量涌现，超大超深地下工程的日益增多都对作为建筑业重要组成部分的混凝土提出新要求。一大批现代混凝土新技术被研究并应用于工程实践。本文结合典型工程实例，介绍了超大面积耐磨地面混凝土控制技术、高耐久性海水环境高性能混凝土技术、防辐射超厚大体积墙板混凝土防裂技术。

1 超大面积耐磨地面混凝土控制技术

1.1 工程案例

杭州哈尔斯实业有限公司工业园工程工业厂房总建筑面积 122206m2，主厂房全部为混凝土框架结构，其中联合厂房一，地上四层；联合厂房建筑面积约为98576m2，地面做法采用 2～3 厚金属骨料耐磨地面，200 厚 C25 细石混凝土，内配双向 ￠6.5＠150 单层，厂房中精密的生产设备对地面结构整体性要求很高。

1.2 关键技术

1.2.1 工艺流程

基层验收→准备工作→测量放线→支模→混凝土拌制、运输、摊铺→混凝土振捣→平整度检查及提浆→第一次撒布耐磨材料→机械镘磨→第二次撒布耐磨材料→机械镘磨→养护→切缝→分仓缝施工施工。

1.2.2 原材料选择

（1）选用低热、低收缩品种水泥控制混凝土水化热。（2）选用大粒径骨料以保证混凝土耐久性，选用连续级配、且级配良好的中粗砂，并控制其细度模数满足要求。（3）掺加粉煤灰、减水剂、膨胀剂和抗裂剂。应控制粉煤灰级别和细度。

1.2.3 操作要点

（1）基层验收：碎石垫层施工完毕经监理检验合格，满足设计和规范要求，预留足够地面面层厚度并具备作业条件。

（2）准备工作：模板采用［20槽钢，每次使用前，均对槽钢进行修整，保证钢模翼缘平整度偏差≤2mm，翼缘对腹板垂直度偏差≤b/80（b——翼缘宽度），模板应清渣打油，均匀涂脱膜剂后整齐堆放；地面缩缝设置原则：设纵横向缩缝，纵向缩缝采用企口缝，横向缩缝采用假缝，间距均为 6m，假缝宽5～8mm，深度为地面厚度的 1/3；混凝土采用分段跳仓法浇筑，混凝土坍落度控制在 10～30mm 范围内；采用耐腐蚀彩色干撒式地面硬化剂，进场后应进行必要的检验；准备必备的施工机具和成品保护材料，对施工人员进行技术交底和成品保护交底。

（3）测量放线：按照设计要求，放出模板安装位置，划分好施工区段，应与设置的纵横向缩缝间距吻合。

（4）支模：按照放线位置安装模板，采用钢钎打入基层以固定槽钢位置，钢钎间距为 @2.5～3.0m。槽钢支设中，随时用水准仪进行找平，并检查相邻槽钢间的平整度。墙边处用墨线弹出地面标高控制线，并贴1～2cm 厚高度与地面厚度一致的聚苯板。立模的平面位置与高程应符合设计要求，位置准确牢固，接头严密平顺、不漏浆，其高度同地面厚度。

（5）混凝土拌制、运输、摊铺：混凝土拌制前，应测定砂、石含水率并根据测试结果调整施工配合比，准确计量。采用强制式混凝土搅拌机拌合混合料，用小型自卸机动车运至施工现场。装运混凝土拌合物要做到不漏浆，出料及卸料高度控制在 1.5m 以内，以防产生离析，若发现离析，应重新拌合。

（6）混凝土振捣：靠边角应先用插入式振动棒顺序振捣，再用功率不小于 2.2kW 平板振捣器纵横交错全面振捣。纵横振捣时，应重叠 10～20cm，振捣时严禁振捣器碰撞立模；然后用振动梁振捣拖平。经用振动梁整平后，可再用特制 Φ150铁滚筒进一步整平。使混凝土表面泛浆赶出气泡，不平之处应及时挖填补齐，填补时要用碎石较细的混凝土拌合料，禁用砂浆填补找平。靠柱、或墙边等部位用木抹或塑料抹子拍浆。混凝土刮平后水泥浆浮出表面至少 3mm 厚。混凝土浇筑完毕后，用真空吸水设备泌去多余的积水。

（7）平整度检查及提浆：在混凝土初凝前（一般在浇筑后 3～4 小时，此时人踩上去的脚印深度不超过1cm），用 6m 长铝合金方管将地面再次找平。地面的边、角部位硬结较快，须用人工将其提前找平。稍后0.5～1.0h，施工人员应穿平底胶鞋进入（后期作业应穿防水纸质鞋进入），用浮动圆盘的重型抹面机（以下简称抹面机）对地面找平和提浆，边抹边退。

（8）第一次撒布耐磨材料：应在混凝土即将初凝时均匀撒布耐磨材料，撒布过早会使耐磨材料沉入混凝土中而失去效果，浪费材料；撒布太晚混凝土已凝固，会失去粘结力，造成耐磨材料无法与其结合而出现剥离现象。现场判定耐磨骨料撒布时间的方法：脚踩到上面有脚印，约下沉 5mm。即可开始第一次撒布，撒料一定要均匀、适量，不能用力抛撒，撒布后立即用木抹子抹平。

（9）机械镘磨（粗磨）：待第一次干撒的耐磨骨料吸收水分颜色均匀变深，表面将近全部变黑，用抹面机碾磨分散并与基层混凝土浆结合在一起。墙、柱、门和模板等处水分散失较快，宜先撒布施工。碾磨分散后进行粗光磨平。纵横磨平 3～4 次以上，边角部位提前用钢抹子抹平。

（10）机械镘磨、精光、养护及拆模、切缝、分仓缝施工。

第二次撒布耐磨材料：第二次撒布时，先用靠尺或平直刮杆检查水平度，并调整第一次撒布不平处，第二次撒布量为总量的 40/100，其撒布方向应与第一次垂直。撒布后立即抹平，泛浆部位应加大布撒量，有缺陷的部分第三次撒料修补。

机械镘磨（粗磨）：第二次布撒的耐磨材料吸收水分变黑后，再用抹面机作业至少两遍，作业时应纵横向交错进行，均匀有序，防止材料聚集；边角处用钢抹子处理。稍后，改用抹光机进行大面积粗光。机器抹平角度逐渐调高，越往后抹刀角度越高，粗光一般进行两次。此时边角部位可进行精光。

机械镘磨（精光）： 粗光后用抹光机进行精光三遍以上。抹光机作业后面层的抹纹比较较凌乱，为消除抹纹最后用薄钢抹子对面层进行有序、同向的人工压光，完成修饰工序。

养护及拆模：耐磨地面施工完毕后 5～6 小时后喷洒养护剂养护，用量为 0.2L/m2。冬季施工时还应进行保温覆盖，进行保养混凝土地面，把混凝土与外部隔离，在养护期间，严禁上人及堆物；模板应在耐磨面层施工完毕 24h 后拆除，但应注意不得损伤地面边缘棱角。

切缝：当碎石混凝土的抗压强度达到 6.0～12.0MPa时，即可进行横向缩缝切割。切割前应统一弹线，轨道要直，确保切缝整齐顺直，切缝宽度 5～8mm，切割深度为地面厚度的 1/3。切缝后应尽快灌注填缝料。

分仓缝施工：混凝土缩切割完成后，开始分仓后余留部分填仓施工，施工前，弹线切割接头缝不顺直的部分，深度至少 1/2。耐磨面层施工方法同上，薄钢抹子对面层进行有序、同向的人工压光的同时，用钢抹子铲掉接头缝处已施工的附加耐磨材料。同时加强对已完成耐磨地面的成品保护。

2 高耐久性海水环境高性能混凝土技术

2.1 工程案例

杭州湾海域的跨海大桥，设计寿命为 100 年，全长36km，海上段长度达 32km。全桥总计混凝土 245 万立方，由于桥梁混凝土结构处于非常恶劣的海水环境，保护层不足以及氯离子渗透导致钢筋锈蚀引起的。为此对杭州湾跨海大桥在建过程确定了钢筋混凝土结构以耐久性为目标，全桥采用高性能海工耐久性混凝土，以氯离子扩散系数为混凝土耐久性主要技术指标，试验方法采用 RCM 快速测定法，抗裂性采用日本平板试件法。

杭州湾大桥承台混凝土设计强度 C40，84d 氯离子扩散系数不大于 2.5×10-12m2/s，含气量 4%～6%，水胶比最大允许值浪溅区应为 0.35，其它应为 0.40；最低胶凝材料用量浪溅区不宜小于 400kg/m3，其它区域不宜小于 380kg/m3，且胶凝材料最高用量不宜超过500kg/m3；混凝土结构不得超过胶凝材料总量的0.1%；第三次优化的承台海工混凝土配合比，通过精心施工、科学管理，经持续试配、调整优化后，选定施工配合比，经检测全部达到一类桩标准，桩的施工质量满足要求。质量好，满足设计和规范要求。

2.2 关键技术

由于混凝土所用建筑用料的海水复杂下会发生水化硬化反应，所以海洋环境下对混凝土的耐久性提出了更高的要求。超高耐久性海水环境混凝土是通过对原材料的质量控制、优选及施工工艺的优化控制，合理掺加优质矿物掺合料或复合掺合料，采用高效（高性能）减水剂制成的具有良好工作性、满足结构所要求的各项力学性能、且耐久性优异的混凝土。

原材料的质量控制、优选：

（1）水胶比（W/B）≤0.38。

（2）水泥选用必须符合现行国家标准规定的水泥，比表面积宜小于 350m2/kg，不应大于 380m2/kg。

（3）选用坚硬、高强、密实而无孔隙的优质骨料，对细骨料要求使用中粗砂，且级配良好、含泥量少。细集料采用坚固的石英砂，级配优良，细度模数大多在 2.6～2.9 范围，各项指标均满足规范要求。

（4）粉煤灰选用优质Ⅰ级低钙灰。

（5）矿粉选用上海宝田“海工Ⅰ型”矿粉。

（6）减水剂：选择了与胶凝材料相容性好、减水率高、质量稳定的高效缓凝减水剂。

（7）采用钢筋阻锈剂。

（8）拌合用水：采用饮用水。

3 防辐射超厚大体积墙板混凝土防裂技术

3.1 工程案例

某医院肿瘤诊断治疗中心直线加速器机房项目，该项目机房工程平面尺寸长为 16.8m、宽为 12.8m、高为 5.6m，局部高为 6.8m，直线加速器机房防辐射墙和板维护结构采用超厚钢筋混凝土设计，墙厚度为 2.2～2.8m，板厚度为 1.2～1.9m，混凝土设计强度C40。其主要使用功能是安放 BJ-14 医用直线加速器，该工程钢筋混凝土墙和板结构，必须具有防辐射功能，对防裂指标要求极高，不允许出现有害裂缝，保证其对射线的屏蔽效果。

3.2 关键技术

由于直线加速器具有高放射性，主要用于肿瘤的治疗，该部位墙板厚度均超过 1m，属于大体积混凝土，且属于多处截面突变的异形结构，易在截面突变处产生应力集中，从而导致混凝土开裂；混凝土强度高达C40，施工浇筑环境温度低，若养护不当，易产生较大的里表温度，从而导致混凝土开裂，因此施工中需重点控制混凝土的配制、浇筑，采取专门的保温养护措施，避免混凝土裂缝。为了实现隔离、屏蔽 X 射线等有害射线，直线加速器防辐射墙板超厚大体积混凝土施工中采用聚丙烯纤维单掺或多掺技术与成熟度原理相结合的方法，控制混凝土水化热和混凝土收缩产生的裂缝，以达到防辐射的目的。通过原材料优选、掺加高效减水剂的方法，进行配合比设计及优化（经多次试配优化，每立方米混凝土最佳施工配合比：水泥∶粉煤灰∶中砂∶碎石∶水∶外加剂∶聚丙烯纤维=310∶60∶802∶1090∶140∶24.8∶1）；降低混凝土出站和入模温度，增加了混凝土的抗裂性能；现场对模板及支撑系统的控制；由于防辐射混凝土密实性要求较高，采用斜面分层浇筑方案自然流淌，薄层推进，循环上升，对浇筑聚丙烯纤维混凝土的合理振捣，对下层纤维混凝土进行二次振捣和抹压的工艺；做好降低混凝土温度的措施，混凝土拌合采用经检测合格的地下水拌合，降低搅拌温度，泵机位置搭设遮阳棚避免太阳直晒。在墙板内部预先埋设循环冷水管，其体做法是在顶板、侧墙混凝土内分别预埋 2 层和 4 层 Φ50 镀锌水管作为循环冷水管，其排距及层距均约 1m，为防止它们在混凝土浇筑时发生堵塞，在上、下层间采用同一直径水管连接，采用地下水做自然冷却循环水，并定期测量循环水温度，必要时投放冰块。混凝土养护完成可拆除保温材料后在管道中压入 52.5 普通硅酸盐纯水泥浆，掺复合微膨胀剂兼减水缓凝作用，严禁使用含氯化物的外加剂，强度等级≥M35，灌浆应确保饱满密实；混凝土的养护采取“保温保湿”的方法，墙体混凝土采用双模保温、带模养护，塑料薄膜接头处要重叠部分薄膜，保证接缝良好，以确保保温效果。柱墙插筋处要将薄膜及草垫覆盖到位，施工时，可将塑料薄膜从插筋上穿透，保证所有的混凝土面覆盖密实，不得有混凝土面暴露在外面。通过温度监测手段，及时掌控混凝土的温度变化，以控制混凝土内部的温度阶梯和减少收缩裂缝的形成，该项目工程竣工后强度和渗透完全满足设计和规范要求；经有资质第三方超声波检测，已竣工的直线加速器机房防辐射墙和板部位未发现有害裂缝等质量问题。

[1]周鹏华，余地华，孙克平，等.混凝土新技术综述[C].2017 中国建筑施工学术年会论文集[A]，2017.

[2]王珮云，等.建筑施工手册（第五版）缩印本[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.