自密实清水混凝土在预制整浇结构体系中的应用

韩冬蕾，高中民，陈军亮，张晶晶

（天津金隅混凝土有限公司，天津 300300）

1 工程概况

某金融创新产业园项目采用先张法预应力预制整浇结构体系，施工现场原位浇筑C40清水混凝土柱，截面长0.9 m、宽0.86 m、高度11.5~13.0 m，采用高抛一次性施工浇筑，混凝土柱拆模后要求颜色一致，且表观无气泡、无细浆体缝，表观清水饰面效果。

该项目同时需求3000片C50先张法预制梁，200 m长钢绞线设置8个构件模具，连续浇筑，满足强度要求后同时放张，头尾2车混凝土凝结时间差不能过大，以免硬化混凝土内部产生不均匀收缩应力裂缝。C50预制梁自然养护7 d抗压强度不低于40 MPa，强度达到75%后进行钢绞线放张，放张后预制梁要求表观无裂缝。

2 技术难点

（1）C40混凝土柱体截面小、钢筋密集、采用自密实清水混凝土高抛施工浇筑，对混凝土的粘聚性及分散匀质性要求高，不得出现柱底漏石、蜂窝、麻面现象。按照相关技术规程要求，自密实混凝土浇筑高度不宜大于9.0 m（自由下落），本工程立柱高度大于规范允许值，属于高抛混凝土，柱内混凝土的成型和密实度成为质量控制难点[1-2]。

（2）C50先张法预制梁在同一钢绞线上一次性浇筑多片，预制梁根据单次用量浇筑时间控制在5 h内完成，单次同组浇筑预制梁钢绞线为同时放张，同组混凝土凝结时间和强度增长保持一致。

3 生产试配

3.1 原材料

水泥：天津振兴P·O42.5水泥；矿渣粉：唐山S95级；粉煤灰：北疆电厂F类Ⅱ级；碎石：5~16 mm、16~25 mm单粒级和5~25 mm连续粒级；砂：人工砂，Ⅱ区中砂；聚羧酸高性能减水剂：JY-PS-1，北京金隅水泥节能科技。严格控制集料的含泥量和级配，各原材料的主要技术性能如表1～表6所示。

表1 水泥的主要技术性能

表2 矿渣粉的主要技术性能

表3 粉煤灰的主要技术性能

表4 碎石的主要技术性能

表5 砂的主要技术性能

表6 减水剂的主要技术性能

3.2 配合比设计思路

高抛免振捣混凝土具有高流动性、稳定性、抗离析性，浇筑时从高处下抛实现流动自密实功能。设计高抛自密实清水混凝土满足填充性指标SF2级，适用于钢筋间距60~200 mm的钢筋混凝土构件及结构浇筑。

高抛免振捣混凝土的胶凝材料用量不少于380 kg/m3，考虑预制整浇体系施工进度，确保水泥用量占比67%。配制强度依据JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，C40~C50浆体体积控制在0.32~0.33 m3/m3。根据混凝土工作性能要求和搅拌站生产管控，粗骨料采用双级配和连续级配2种方式进行试配，混凝土的配合比及抗压强度见表7，混凝土拌合物的坍落扩展度控制在550 mm左右（见图1），离析率≤10%。

表7 高抛免振捣混凝土配合比及抗压强度

4 生产技术措施

4.1 技术措施

（1）为保证预制整浇结构体系施工进度和质量，适当提高水泥用量，矿物掺合料的掺加比例同比降低，混凝土拌合物稳定性好，拆模后覆盖薄膜保湿养护[3]。

（2）采用外加剂在降黏、保坍、保水、引气功能上进行调整，适当增加纤维素醚等增稠组分，降低混凝土的离析率[4]。考虑施工速度慢等因素，坍落度控制在200~210 mm，外加剂调整缓凝成分使混凝土保坍3 h损失小于10 mm。

（3）考虑混凝土外观清水饰面效果，矿物掺合料颜色目测均一稳定，骨料严格控制含泥量和含粉量，确保颜色均一稳定，不含泥块和杂质，专料专用。碎石采用双级配，含泥不高于1.0%，人工砂调整级配为2.5~2.7的Ⅱ区中砂。

（4）C40柱浇筑前，柱底模板内杂物务必清理干净，模板隔离剂均匀洁净，可预先浇筑50 mm同比例水泥砂浆，后期及时覆盖养护不少于14 d。

（5）C50混凝土控制初凝时间不少于8 h，确保8段预制梁混凝土同步失去塑性增长强度，且在自然养护条件下早期强度增长满足放张要求[5]。对环境进行喷淋降温、构件覆盖降低内表温差，保证至少14 d保温保湿养护。

4.2 混凝土过程控制

（1）站点生产确保配合比调整录入准确，核对上料是否准确，根据当天生产骨料含水率换算用水量，开盘第1车取试混凝土，混凝土出机状态与试拌混凝土状态对比确保符合出厂要求。原材料生产控制指标如表8所示。混凝土搅拌站距施工现场运距近30 km，运输车从开始生产到现场浇筑的时间严格控制在2 h以内。

表8 原材料生产控制指标

（2）现场每天开盘指派1名质检员跟车去工地掌握混凝土到工地时间坍落度的经时损失，观察混凝土状态如发现异常第一时间向站点技术负责人反应，落实工人单根柱浇筑时间、模板气孔排气状态。卸料前运输车罐体应高速旋转20 s以上，发现施工特殊情况，如遇停电、大风、雨雪等，需根据应急预案第一时间反馈。

通过试拌、混凝土状态控制、原材料质量把控和现场质量控制，C40柱混凝土的外观效果良好，如图2所示。实体28 d回弹强度为40~43 MPa。C50预制梁混凝土拌合物的黏聚性良好，如图3所示。自然养护状态下，7 d抗压强度增长达到80%，符合放张和施工进度要求。

该产业园采用预制整浇混凝土结构体系，施工现场梁柱装配后的效果如图4所示，具有清水饰面效果，显著缩短了厂区建设周期，符合国家绿色建筑政策导向[6]。

5 结语

（1）项目采用框架结构设计和施工，包含C40原位预制柱和C50预制梁，框架结构平整光滑，施工现场梁柱装配后具有清水饰面效果，显著缩短了厂区建设周期。

（2）针对该预制整浇混凝土体系施工要求，在施工配合比上提高水泥用量，控制骨料级配和混凝土初凝时间，确保混凝土拌合物的稳定性和早期强度，满足高抛C40自密实清水混凝土的施工质量和预制结构体系施工进度。在现场交底上控制模具的清洁度和施工速度，强度增长满足放张时间要求，加强保湿养护，减少早放张上表面竖向裂缝，在温差最小时拆模，地表喷水增大周围湿度，降低出现塑性裂缝的质量风险，实现C40高柱一次成型，柱身清水效果及先张法预制张拉梁C50混凝土质量稳定，满足建筑工业化要求。