自密实混凝土在城市地下综合管廊中的应用技术及施工要点

陈飞，王宝君，张先博

（1. 黑龙江宇辉新型建筑材料有限公司，黑龙江 哈尔滨 150025；2. 黑龙江省建筑材料工业规划设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150080）

0 前言

2015 年，我公司承揽了哈尔滨市红旗大街区域约13km 的地下综合管廊项目。该项目采用了我公司自主研发的预制装配整体式混凝土综合管廊技术，即将预制混凝土叠合式构件（简称双 P 板）通过钢筋连接，再结合现场浇筑混凝土形成整体的综合管廊（见图 1）。由于双 P 板夹层空间比较狭窄，最窄处不到 14cm，而且其内部横向连接钢筋、螺旋筋、竖向插筋等纵横交错，致使钢筋间距比较密集（见图 2）。普通混凝土不易浇筑密实，难以达到防水抗渗性能要求。另外，如果采用全叠合式底板，普通混凝土的流动性不易充满底板空间，由于预拌混凝土的沉缩作用，极易与预制底板上皮底部相脱离。因此，我们决定采用 C40 无收缩免振自密实混凝土进行浇筑，以期达到最佳自密实程度，同时又可起到抗裂防渗作用。

图 1 预制装配整体式混凝土综合管廊

1 原材料的选取

（1）水泥：黑龙江省宾州水泥有限公司虎鼎牌P·O42.5 水泥。其主要性能指标见表 1。

（2）矿粉：吉林东晟矿粉厂 S95 级矿粉。其主要性能指标见表 2。

图 2 双 P 板内部构造

表 1 水泥主要性能指标

表 2 矿粉主要性能指标

（3）粉煤灰：哈尔滨市第三发电厂 Ⅱ 级粉煤灰。细度 17%，烧失量 3.1%，需水量比 95%，28d 活性指数 80%。

（4）细骨料：天然江砂。细度模数 2.3，表观密度2640kg/m3。

（5）粗骨料：5～16mm 连续级配反击破碎石，表观密度 2670kg/m3。

（6）外加剂：采用聚羧酸减水剂。减水率 26%，密度 1050kg/m3，含固量 18%。

（7）膨胀剂：天津豹鸣公司生产的 UEA 膨胀剂。限制膨胀率：水中 7d 为 0.035%，空气中 21d 为-0.015%。

（8）水：地下水。

2 混凝土拌合物技术性能指标的确定

自密实混凝土（Self Compacting Concrete 简称SCC）的自密实性能主要包括填充性、间隙通过性和抗离析性。根据地下综合管廊工程结构特点，混凝土双 P板内侧并非光滑的表面，而是干燥、粗糙的，易吸收部分混凝土中的水份，从而会影响混凝土流动性；此外，双 P 板夹层空间比较狭窄，其中各种钢筋相互交织，较为密集，要求自密实混凝土的间隙通过性要好。基于以上考虑，混凝土拌合物的自密实性能应适中，不宜太小，也不宜过大，其性能指标确定如下：

坍落扩展度(mm)：SF2=660～755；

扩展时间 T500(s)：VS1≥2；

坍落扩展度与 J 环扩展度差值(mm)：0≤PA2≤25

离析率(%)：SR2≤15

3 混凝土配合比确定及试验结果分析

配制自密实混凝土的原理是通过胶凝材料、粗细骨料和外加剂的选择与精心设计，将混凝土的屈服应力减小到足以克服因自重产生的剪应力，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，使骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。配合比设计需要充分考虑自密实混凝土流动性、自填充性、抗离析性、浆体用量和体积稳定性之间的相互关系。

根据以上原理，结合实践经验，我们设定水胶比为0.38，总胶材和用水量不变，仅改变砂率大小，并用减水剂调整流动性，设计的 C40 自密实混凝土配合比见表 3。

表 3 自密实混凝土的配合比

试验结果以混凝土的流动性和强度作为评价指标，其结果见表 4。

表 4 自密实混凝土性能试验结果

从表 4 试验结果可知，随着砂率增加，坍落扩展度亦随之增大，但超过 0.51 时又会有所减小，混凝土强度随之降低。经综合考虑，S-04 配合比比较合适，且 T500＝5s、PA＝15＜25mm、离析率＝10.3%＜15%、28d 抗压强度＝50.1MPa，达到 125%，满足设计强度要求。采用该配合比应用在地下综合管廊项目中，总共浇筑了近 12 万立方米自密实混凝土，取得了良好的应用效果，既保证了工程质量，又加快了施工进度，较之其他管廊施工方法，具有无可比拟的优越性。

4 自密实混凝土在地下综合管廊中的施工要点

城市地下综合管廊的终极质量目标是不渗水。因此在施工过程中，应特别注意消除影响混凝土密实性及引起混凝土开裂的各种因素。施工注意要点如下：

（1）在双 P 板安装时，应使两块板之间留有约(40±5)mm 的间隙，混凝土浇筑后会自然填满间隙。由于自密实混凝土具有微膨胀功能，使板缝间产生了后浇带效应，从而避免了混凝土开裂，减少了通常处理板与板接缝处的复杂的传统止水工序。我们无意中发现，这几乎解决了长墙结构现浇混凝土易产生令人头痛的竖向开裂问题，极大地降低了混凝土渗漏的风险。

（2）根据地下综合管廊工程结构特点，混凝土双P 板内表面是干燥、粗糙的，虽然自密实混凝土的和易性很好，其流动性、保水性和粘聚性都很优良，但是一旦接触到干燥的墙面，就会被墙面吸收一部分水份，导致流动性降低，影响混凝土的自密实性能；此外，由于自密实混凝土流动性大，浇筑后也会像普通预拌混凝土一样产生一定的沉降，易在钢筋和接触墙面处出现塑性沉缩裂缝，降低混凝土的密实度和抗渗性能。因此，为消除以上缺陷，在混凝土浇筑后，待混凝土沉降趋于稳定时（约 30～60min），进行一次适当的振捣，便可消除以上缺陷。这就要求施工单位应改变原有的施工模式和习惯，采取新的施工工法，严格按照新要求进行操作，才会达到理想效果。

（3）混凝土冬期施工技术措施

1）冬期施工时，应事先做好保温防冻措施，如：扣大棚、生焦炭炉子、备足保温材料等。

2）混凝土施工前，应清除墙内及板面上的积雪和杂物。

3）在负温环境下浇筑混凝土时，由于钢筋遇到混凝土会即刻吸附混凝土中的部分水份而结冰，待冰解冻以后，会在钢筋与混凝土之间形成间隙，影响混凝土对钢筋的握裹力，甚至形成渗水通道。另外，钢筋上结冰后会减小混凝土对钢筋保护层的厚度，严重时会阻碍混凝土通过，硬化后出现孔洞露筋（见图 3）。

同时，干燥的混凝土板面也会吸收一部分水份，使混凝土流动性降低，因此，混凝土浇筑后还需进行适当的振捣，并且在浇筑上一层时，钢筋上的结冰有可能会融化，因此一定要对下层混凝土进行二次振捣，以消除钢筋周围多余的水份。

4）冬季施工板面上易带进杂草、雪块、土坷垃等杂物，安装构件前应清理干净。

5）浇筑完的混凝土应即刻封闭保温棚，覆盖保温材料，开启焦炭炉子等保温设施，防止混凝土受冻，加快混凝土强度增长。

5 结语

城市地下综合管廊的终极质量目标是不渗水。我公司采用的预制装配整体式混凝土综合管廊技术，将预制混凝土叠合式构件与自密实混凝土相结合的方式，解决了长墙结构现浇混凝土易产生竖向开裂问题，从而极大地减少了混凝土的渗漏现象。然而，这项技术的实施，还需施工单位施工方法得当，进行二次复振，改变固有的施工模式和习惯，严格按照自密实混凝土的施工要求进行操作，才会获得理想的质量效果。