C60自密实混凝土在大体积0#块施工中的应用

闫 韡 彭文祥

中南大学地球科学与信息物理学院 湖南 长沙 410083

正文：

1.工程概况

郑州市四环线及大河路快速化工程是郑州市十大民生工程之一，为保证2019年9月郑州市顺利举办全国少数民族运动会，制定“2019年6月30日主线通车，2019年12月30日全线通车”的总体工期目标，工期紧、任务重。东四环位于郑州市主城区的东部，呈南北走向，北起大河路，南至南四环，全长17.828km，东四环以航海东路为界，以北段为地面快速路，长约15.505km，道路标准横断面组成为：地面快速路（双向十车道）+辅路；航海东路以南段为：高架桥快速路+地面主干路路段，长约2.323km，道路标准横断面组成为：高架快速路（双向六车道）+地面主干路（双向八车道）+辅路。东四环规划控制总宽度180m，设计速度为80km/h。

2.工程施工要点及技术难度

2.1 节段拼装梁0#块部分采用现浇的形式，尺寸为长*宽*高4.5*16.6*2.1混凝土方量为57立方米，施工设计钢筋型号多，分部密集，绑扎工序繁杂，钢筋及预应力孔道精准定位高，施工难度大；主梁采用节段预制工艺，节段预制梁精度误差不大于1mm，精准度高，施工工艺严谨；

2.2 C60自密实混凝土技术难度大，原材要求高，介于该项目为市政工程的特殊性，无法自行建设拌合站，故原材料的指标控制亦是本工程的重点之一，加之现代混凝土原材料复杂化、劣质化，结构与施工要求复杂多样，恶劣环境气候等直接影响C60自密实混凝土各项性能指标；

2.3 墩顶现浇0#块分为中墩和边墩0#块，中墩0#块砼一次浇筑，边墩0#块分两次浇筑。0#块钢筋绑扎密集，要求混凝土塌落度不小于200mm，扩展度不低于600mm。

3.原材料、配合比 与施工过程控制

3.1 原材料对C60自密实砼配比的影响

3.1.1 兼顾大流动性与稳健性

由图3-1可知，降低胶材用量，流变性能劣化，骨料运动能力降低，增加胶材用量，骨料沉降，稳健性降低；

图3-1 粘度和塑性粘度与屈服应力的关系

3.1.2 兼顾大流动性与抗裂性

由图3-2可知，降低胶材用量，流变性能劣化，骨料运动能力降低，增加胶材用量，水化温度升高，收缩增加，抗裂性降低；

图3-2 砼龄期与自密实砼体积变形的关系

3.1.3 水泥

由图3-3和图3-4可知，水泥细度变大，需水量减小，流动度增加，保水性下降，水泥中C3A含量增加，自密实混凝土工作性损失变大；

图3-3 水泥主要矿物组分的水化热

图3-4 C3A含量对水泥砼工作性的影响

3.1.4 矿物掺合料

应选用满足国家标准要求的粉煤灰和矿粉，显微形态差异大、玻璃体含量低的粉煤灰强烈吸附减水剂，显著劣化自密实砼工作性，由图3-5和图3-6可知，矿粉品质较为稳定，对砼工作性负面影响小为降低SCC混凝土收缩，宜多用粉煤灰、石粉等惰性掺合料少用水泥、矿粉；

图3-5 粉煤灰品种对自密实砼工作性影响

图3-6 粉煤灰掺量对自密实砼收缩的影响

3.1.5 细骨料-砂

由图3-7和图3-8可知，流动度随粘土含量的增加呈线性降低，蒙脱土对流动度劣化程度最大，掺入1%，流动度降低40%，高岭土次之，伊利土影响相对最小，掺入6%，流动度仅降低15%，黏土在水泥基材料中形成薄弱环节，强度低、收缩大，是增加水泥基材料收缩变形的主要原因；

图3-7 蒙脱石流动性与粘土含量的关系

图3-8 伊利土流动性与粘土含量的关系

3.1.6 粗骨料-石子

由表3-1，图3-9和图3-10可知，良好的级配有利于提升自密实混凝土工作性与密实性，应优选骨料级配，实现分级供应与配比，尽可能降低堆积孔隙率；

表3-1 级配与堆积孔隙率

图3-9 自密实砼与同配比砂浆工作性能

图3-10 粗骨料级配与扩展度的关系

3.1.7 混凝土减水剂

由表3-2可知，砂浆可以更清晰反应性能波动，用于外加剂性能评价必要补充，同配比的水泥（含掺和料）砂浆新拌性能应满足要求，且不泌水、离析。

表3-2 砂浆参数表

3.2 原材料选配

本项目考虑以上几大因素并结合现场实际情况，采用以下几种材料进行该项目配比工作的适配工作。

3.2.1 水泥;采用孟电水泥厂生产的P·O 52.5级水泥，其部分性能如表3-3所示；

表3-3 孟电水泥厂水泥部分性能指标

3.2.2 砂：采用信阳河沙，具体性能指标如表3-4所示；

表3-4 细骨料各项性能指标

3.2.3 卵（碎）石：采用贾峪卵（碎）石，具体性能指标如表3-5所示；

表3-5 粗骨料各项性能指标

3.2.4 混凝土外加剂：采用江苏苏博特新材料股份有限公司PCA*-Ⅰ聚羧酸高性能减水剂，具体性能指标如表3-6所示；

表3-6 混凝土外加剂各项性能指标

3.2.5 水：采用自来水。

3.3 配合比

优选各种材料后，设计依据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》。郑州地区首次采用节段梁预制拼装工艺，并且0#块现浇部分采用C60自密实混凝土，技术标准高，操作难度大。甲方要求高强度、高水泥用量，经过多次试配，强度富余很高，但混凝土的工作性能不理想，主要表现为混凝土表面裂纹较多、气泡较多、粘性大、混凝土扩展度损失大。

3.3.1 在实际试配时采用了多种配合比进行反复试验，并在整个施工过程中总结出相关注意事项：

3.3.1.1 如有条件建议自行建站，保证材料与工艺统一；

3.3.1.2 依据实验室试配初步确定外加剂掺量，拌合楼生产时掺量取低值，流动性通过微调拌合水量调节；

3.3.1.3 搅拌时间较普通混凝土有所延长，尤其是出现反向增长、低温、低水胶比时，一般不宜低于90 s；

3.3.1.4 控制计量误差：粉料、水与外加剂不超过1%，骨料不超过2%；

3.3.1.5 含水率测量频次≥2次/班，显著波动时加大；

3.3.1.6 气温、砼料温≤15℃时，注意工作性变化，可适当延长搅拌时间；

3.3.1.7 环境温度≥20℃时，运输时间≤60min；环境温度10～20℃时，运输时间≤75min；环境温度＜10℃时，运输时间≤145min；

3.3.1.8 自密实砼入模温度不宜高于30℃；

3.3.1.9 应配备适宜的泵送设备，理论输送压力（低压/高压）≥10/18MPa，柴油驱动，额定功率≥140kW,根据工况及时调整排量，尽量采用高压低排，排量不超过80%；

3.3.1.10 自密实混凝土从出机到入模完成，时间不宜超过90min，泵后混凝土性能仍能满足设计要求；

3.3.1.11 施工过程实时监测混凝土工作性，必要时可采取辅助振捣措施；

3.3.2 通过现场试浇、拆模观测、强度回弹等多种检验方式，最终达到设计及规范要求的相关指标的配合比如表3-7所示：

表3-7 混凝土配合比情况

3.4 混凝土的浇筑

3.4.1 墩顶0#块采用单箱单室等梁高斜腹板预应力混凝土箱梁。中墩0#块采用一次浇筑；边墩A类0#块分二次浇筑，第一次浇筑除锚槽段外砼，张拉完纵向预应力钢束后，第二次浇筑锚槽段砼并墩梁固结；边墩B1类级B2类0#块分二次浇筑，第一次浇筑除锚槽段外砼，第二次浇筑锚槽段砼，锚槽段后浇砼采用C60自密实补偿收缩混凝土，浇筑过程中，C60自密实混凝土依靠自身高流动性、间隙通过性和抗离析性自动形成密实混凝土，需局部辅助振捣；

3.4.2 冬季浇筑0#块时采取保温保湿、防风等措施保证混凝土浇筑质量；炎热气候下浇筑混凝土时，入模前尽量降低模板、钢筋温度以及附近的气温，混凝土的入模温度不宜高于气温且不宜超过90℃；

3.4.3 控制混凝土的运输时间及扩展度，现场严禁加水；

3.4.4 混凝土浇筑工程中考虑外加剂粘结性与石子自重的相对关系，为了减小泵送时泵送压力对混凝土的影响，浇筑时的不了高度不宜超过2m；

3.4.5 为消除混凝土表面裂纹，浇筑工程中不断调整混凝土的拓展度，由底部向顶部浇筑时，拓展度逐步减小并控制在700mm-600mm之间；

3.4.6 合理安排混凝土浇筑时间，避免在低温、大风和干燥高温等时间段浇筑。

4.混凝土的养护

4.1 对墩顶0#块混凝土养护进行专门的技术交底，并实施实名责任制，保证专人进行养护；

4.2 采用保温性能好的模板，拼缝严密、加固可靠、定位准确，浇筑前要浇水湿润；

4.3 混凝土养护期间，混凝土内部的最高温度不宜高于65℃，混凝土表面的养护水温度与混凝土表面温度之间的温差不大于15℃。混凝土结构或构件在任一养护时间内的内部最高温度与表面温度之差不宜大于20℃，当周围大气温度与养护中混凝土表面温度之差超过20℃时，混凝土表面必须覆盖保温层；

4.4 混凝土拆模时，芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温度均不得大于20℃。在炎热和大风干燥季节，应采取有效措施防止混凝土在拆模过程中开裂。

5.结语

5.1 通过对东四环0#块的工程查验，工程建设、监理、施工单位未发现0#块混凝士有裂缝；

5.2 科学合理的浇筑施工和养护是确保0#块无裂缝的关键；

5.3 28d强度混凝土配合比设计通过工程验收，能满足设计要求，不仅保证了工程质量，同时节约成本，结构观感受到工程建设与监理的一致好评，取得了良好的经济效益和社会效益；

5.4 由于郑州地区C60自密实混凝土首次使用，要充分改变传统混凝土操作观念，积累经验细化操作，确保此次C60自密实混凝土顺利浇筑，并为郑州地区首次采用节段预制梁梁新工艺保驾护航。

6.结论

通过加强原材料的控制，生产过程控制和施工现场施工单位的配合，配合比需在实际应用过程中不断优化，使C60自密实混凝土的强度得到充分保证，混凝土和易性、可泵性及耐久性大大改善。在实际施工过程中，完全满足了施工要求，后期混凝土表面光滑平整，试块强度及实体回弹检测均满足设计、施工要求。