天涯织女插曲:减水剂在自密实混凝土施工中的应用

减水剂在自密实混凝土施工中的应用[1]
自密实混凝土(SCC，Self-compacling concrete)是一种具有优异施工性能的混凝土，它保持了拌合物的高匀质性和高黏聚性。自密实混凝土是我国未来混凝土技术发展的一个趋势。聚羧酸系高性能减水剂是最新一代混凝土减水剂，它为配制优质的自密实混凝土和解决自密实混凝土在复杂结构中的施工问题，提供了一个良好的技术途径。
　　一、工程概况
　　由北京银泰置业有限公司投资建设，北京城建集团总承包部承建的北京银泰中心工程地处北京CBD商圈核心地带，投资总额为35亿元。该工程分A、B、C三座塔楼，施工现场地处国贸大厦南侧繁华地带，因此混凝土施工技术难度、生产供应组织难度、施工浇注难度均极大。该工程A区钢结构箱型柱设计采用自密实混凝土浇注，后来，根据自密实混凝土在箱型柱中的优良施工效果，其A塔楼中筒墙和B、C区的东西塔楼转换梁相继也变更为自密实混凝土浇注。为此，负责该工程混凝土供应的北京城建道桥银龙混凝土分公司技术人员经过精心准备，设计配制出科学合理的混凝土配合比，制定了翔实、周密的混凝土生产组织及质量保障方案，密切配合施工单位，圆满地完成了C50、C60自密实混凝土的生产供应和质量保障工作。
　　二、自密实混凝土主要技术指标要求
　　该工程对自密实混凝土提出的主要技术指标要求如下：1．坍落度为≥260mm，经时损失≤20mm/h；2．坍落扩展度为I>600mm；3．填充性为U型连通器试验，高差△h≤5mm：4.抗离析性能良好。
　　三、原材料选用
　　1．外加剂：自密实混凝土的性能特点不同于普通混凝土，其自密实的特性决定了必须选用优质的外加剂。初选某公司生产的自密实混凝土用聚羧酸系SK-V减水剂、某厂生产的NF-2-6高效萘系减水剂、某公司生产的JF-7萘系超塑化剂共三种外加剂。经外加剂基本性能试验，上述外加剂均符合高效减水剂相关技术指标要求，在推荐掺量下减水率分别为：SK-V达到34％，NF-2-6达到32％，JF-7达到25％。
　　根据本工程提出的自密实混凝土性能要求和外加剂试验结果，决定采用SK-V、NF-2-6两种减水剂进行混凝土对比试验。
　　2．水泥：采用北京水泥厂京都牌P.O42.5低碱水泥，该水泥早期强度及后期强度较高。
　　3．粉煤灰：天津恒同力Ⅱ级粉煤灰。细度筛余≤15％，需水量比≤98％。
　　4．砂子：采用潮白河中粗砂，细度模数2.4-2.8。
　　5．石子：5-20mm三河机碎石。
　　四、混凝土配合比技术要点及试配情况
　　为保证自密实混凝土的顺利施工，本工程提出了如下混凝土配制原则：1．保证足够的胶凝材料用量，以确保混凝土的大流动性和黏聚性。2．大量掺加粉煤灰以改善混凝土和易性，增加流动性，同时进一步降低高强混凝土的水化热。3．在配合比设计中掺加优质高效减水剂，降低，混凝土单方用水量，降低水灰比，提高混凝土强度，改善混凝土和易性，提高混凝土流动性。4．为保证混凝土的大流动性；同时保证混凝土强度，在粗骨料的选择上，采取最大粒径为20mm的连续级配的机碎石。
　　依据以上原则，初步制定6个配比，按照正交试验方法，进行性能对比试验，按照坍落度、坍落扩展度、倒置净空时间、U型流通高差、混凝土早期及后期强度等性能指标进行试验考核。实验结果证明，SK-V聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土综合效果更佳。
　　之后，从多个实验配合比中选定最佳的混凝土配合比，并采用自密实方式成型了边长为150mm的试件，结果验证其各龄期强度均达到设计要求。
　　五、混凝土生产过程控制及质量保证措施
　　1．混凝土搅拌方式：搅拌机搅拌前进行彻底清洗，搅拌时间定为180秒，投料顺序为先下砂石及一半甩水，搅拌5秒后，再下水泥和掺合料搅拌，然后加入外加剂和剩余的水，混凝土搅拌时间延长90秒，调整工作性要求合适后连续生产。
　　2．混凝土出站质量控制：根据自密实混凝土的性能要求，质检部对每车混凝土严格进行混凝土坍落度试验、坍落扩展度试验、倒置清空试验，合格后方可送工地浇注。
　　3．混凝土坍落度损失的控制和调整：根据运距、交通状况以及浇注进度，每一辆混凝土运输车上携带一桶SK-V聚羧酸减水剂，由现场技术人员负责根据混凝土实际坍落度与需求坍落度之差距情况予以适当调整。严格禁止向地泵和罐车中的混凝土里加水，以免影响强度。
　　六、工程实践情况
　　1．C60自密实混凝土在A塔楼箱型柱结构中施工应用。
　　银泰中心工程北塔楼(A区)高249．9m，地上62层，地下四层，其中地下四层均采用C60自密实混凝土箱型钢板柱结构，柱子 
 子高达10-12m，内设横隔板，混凝土浇注施工难度大。为确保该部位混凝土浇注工作的顺利完成，根据箱型柱结构要求，混凝土只能由柱模及箱型钢板上口注入，并经由每层隔板上仅有的直径200mm的圆孔自然流淌到底层。每层落差(即隔板间距)达4m，总高度达12m以上，无法振捣，故采用自密实混凝土工艺进行浇注。在北京城建道桥银龙混凝土分公司站内成功进行了一次试验柱模拟施工后，于2004年7月进行了第一次实体浇注。施工浇注过程中，各环节严格遵照试验柱生产施工模拟总结的程序，对混凝土生产、浇注过程中的各个环节严格监控，层层把关。罐车自开盘一般耗时35分钟运送自密实混凝土到达施工现场，仍可保证坍落度~>260mm，扩展度≥600ram；采用吊斗施工，浇注历时2个多小时，混凝土工作性始终保持无明显变化，1小时内坍落度无损失，2小时坍落度损失小于20mm。最终顺利成功完成了C60自密实混凝土箱型钢板柱的施工浇注。
　　2．C60自密混凝土在A区北塔楼中简墙施工应用。
　　银泰中心工程北塔楼中筒墙原设计为普通C60混凝土，但墙体仅400厚，钢筋异常密集。项目部初期拟采用小粒径石子普通C60混凝土浇注。根据箱型柱施工成功经验和良好效果，为确保混凝土强度和浇注质量，最终决定采用自密实混凝土浇注。在2004年8月~10月间进行了两次浇注，每次浇注量均在100m3以上，实现了聚羧酸系高性能减水剂配制的C60自密实混凝土较大方量的连续成功浇注。拆模后，墙体外观光亮平整，无明显气泡。留置试块28天强度平均达到70MPa以上。
　　3．C50自密实混凝土在C、B区东西塔楼大体积转换梁结构中的施工应用。
　　银泰中心工程东西塔楼转换梁结构尺寸为2mx6m，结构中钢筋异常密集，以至于许多地方无法振捣，下“灰”困难。这样一来，混，凝土只能从6米高处穿过密集的钢筋自由下落流淌到结构底下。北京城建道桥银龙混凝土分公司于2005年1月和4月两次浇注C50自密实混凝土，累计达3000m3。拆模后，大尺寸的结构外露部分平整光洁，气泡极少，自密实充填性良好，无任何“蜂窝狗洞”现象发生。工地成型的混凝土试块28天平均强度达到65MPa，达到设计强度等级的130％。
　　七、自密实混凝土生产和施工的几点经验
　　1．严格控制自密实混凝土所用外加剂质量，要求其各项技术检测指标必须符合试验时确认的原材料质量标准。
　　2．聚羧酸系高性能减水剂掺量较低，搅拌机计量必须准确，误差要小于生产普通混凝土时外加剂计量允许误差的50％。
　　3．要精确检测砂、石的含水率，严格控制单方用水量。
　　4．聚羧酸系高性能减水剂必须单独存放、单独计量，投料时先入水秤中，各环节中不得与萘系外加剂接触，否则失效。
　　5．建议使用不锈钢或塑料容器盛装聚羧酸系高性能减水剂，不应使用铸铁或普通铁罐，否则会对罐体造成腐蚀，同时影响聚羧酸系高性能减水剂性能。
　　6．搅拌时间控制要准确，不得小于120秒，不得超过200秒。因搅拌时间是生产普通混凝土的4倍以上，故生产效率有所降低。
　　7．装卸自密实混凝土前后的罐车必须对罐体内进行彻底清洗，并放净余水。