自密实混凝土在南京青奥公园步行桥工程中的应用

2014-12-25王成

交通运输研究 2014年24期

王成

（江苏交通规划设计院股份有限公司，江苏南京210014）

0 引言

随着各类工程应用的不断进步，混凝土施工技术也不断提高。自密实混凝土具有流动性大、填充性强、无需振捣的优点，应用在很多浇筑形状复杂、薄壁和密集配筋结构中。20 世纪80 年代自密实混凝土在日本得到快速发展和应用，随后在我国也开始尝试使用，并逐渐在很多重大工程项目中得到应用，如：润扬长江公路大桥、镇江苏宁广场（高度341m）、福建万松关隧道等工程。

1 工程概况

南京青奥公园步行桥（“南京眼”）在浇筑结构复杂的塔柱T0 节段使用了自密实混凝土工艺。塔柱T0 段即下横梁下方设置钢混结合段，钢塔柱与混凝土塔柱之间通过焊钉、开孔板、承压板及预应力筋连接，腹板上开有Φ80mm 圆孔，穿过直径25mm 的钢筋与进入该孔的混凝土一起形成开孔板连接件。圆孔的水平向间距基本为250mm，竖向间距为200mm。在节段壁板上设置了焊钉连接件，与开孔板连接件共同承担钢塔柱与混凝土塔柱间力的传递。为保证塔柱T0 段格栅间混凝土的整体性，特在节段下半段的腹板上开有宽200mm、高1 100mm 的长方孔以便自密实混凝土流动。塔柱T0 节段采用如下方式安装：承压板下留有2.6～3m 厚混凝土暂不浇筑，待塔柱T0节段精确定位后，在承压板浇筑孔中注入自密实无收缩混凝土。

2 原材料、配合比的控制

自密实混凝土首先要保证强度达到设计要求，其次满足大流动度和均匀性的性能要求。因此需要对各种原材料进行严格控制，除满足相关混凝土规范的要求外，还应符合《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T 283—2012）的相关要求，对碎石的针片状颗粒含量应从严控制，来保证混凝土的流动性和自密实性。

为确保施工质量，通过借鉴学习自密实混凝土在以往工程实体的应用资料，在原材料、配合比、生产浇筑等环节做了重点控制。

2.1 原材料的选用

由于自密实混凝土对原材料的要求高，为确保混凝土质量，参照《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T 283—2012），自密实混凝土的原材料应符合以下要求。

（1）水泥：采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，并符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的技术要求。

（2）粉煤灰：选用的粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2005）的技术要求。

（3）粒化高炉矿渣粉：选用的粒化高炉矿渣粉应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T 18046—2008）的技术要求。

（4）粗骨料：选用的粗骨料，应采用连续级配或2个以上单粒径级配搭配使用，最大公称粒径不易大于20mm，针片状颗粒含量≤8%，含泥量≤1.0%，泥块含量≤0.5%，其他性能应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）的相关规定。

（5）细骨料：选用的细骨料，应采用级配Ⅱ区的中砂，含泥量≤3.0%，泥块含量≤1.0%，其他性能应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）的相关规定。

（6）外加剂：选用的外加剂应符合国家标准《混凝土外加剂》（GB 8076—2008）和《混凝土外加剂应用技术规范》（GB 50119—2003）的有关规定。减水剂应采用减水率大、坍落度损失小的高性能减水剂，聚羧酸系外加剂为首选，为补偿混凝土硬化产生的收缩，宜掺加少量的膨胀剂。

（7）拌和用水：拌和用水和养护用水应符合《混凝土用水标准》（JGJ 63—2006）的有关规定。

鉴于自密实混凝土对以上各种原材料的质量要求，本项目的C50自密实混凝土所用的原材料如表1所示。

表1 C50自密实混凝土用原材料

2.2 配合比的设计要求

《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T—283-2012）要求自密实混凝土的水胶比宜小于0.45，胶凝材料用量宜控制在400～550kg/m3之间，自密实混凝土宜通过增加粉体材料的方法适当增加浆体体积，也可以通过添加外加剂的方法来改善浆体的黏聚性和流动性。

对照设计要求及结构特点，本项目的自密实混凝土的自密实性能等级为填充性自密实混凝土，坍落度扩展度性能等级为SF2，扩展时间（T500）性能等级为VS1，参照以往实体工程项目的成熟试配数据，并结合本项目的具体特点和原材料的性能指标设计了初步配合比，胶凝材料总量取440 kg/m3，水胶比取0.36，符合《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T 283—2012）规定的配合比要求。根据各原材料的性能及要求，计算了初步试配配合比1，如表2所示。

表2 自密实混凝土试配配合比1

采用60L搅拌机进行试拌，并按照《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283—2012）检测拌和物的填充性自密实性能必控指标坍落度扩展度和扩展时间（T500）；并参照《自密实混凝土应用技术规程》（CECS 203—2006）检测拌和物的V 形漏斗通过时间指标，来确定拌和物的抗离析流动性。试验结果如表3所示。

表3 自密实配合比1性能检测结果

拌和物坍落扩展度为610mm，未达到SF2 等级，拓展时间满足要求，但拓展时间过长，流动性不满意，不利于混凝土自密实和对内部结构的填充效果，V形漏斗通过时间满足要求，拌和物无明显泌水现象，抗离析性能良好，配合比需要调整。

对配合比1进行改进调整，通过增大用水量来调节拌和物的流动性，试配配合比2，如表4所示。

表4 自密实混凝土试配配合比2

用水量增加5kg 后，采用60L 搅拌机进行试拌，拌和物坍落扩展度为740mm，达到SF2 等级，拓展时间满足要求，V形漏斗通过时间短，抗离析性能效果不佳，有轻微离析现象，现场浇筑时混凝土结构表面易产生浮浆，配合比仍需调整。自密实配合比2性能检测结果如表5所示。

表5 自密实配合比2性能检测结果

综合配合比1 和配合比2 的试配经验，用水量仍采用150kg/m3，可以通过减少拌和物的黏稠性来增加流动性，所以调节粉煤灰和矿粉的比例可以达到目的。调整后试配配合比3如表6所示。

表6 自密实混凝土试配配合比3

采用60L搅拌机进行试拌，拌和物坍落扩展度为680mm，达到SF2 等级，拓展时间满足要求，V形漏斗通过时间满足要求，抗离析性能效果良好，抗压强度指标满足设计要求，做为施工配合比，现场浇筑施工是应加强对原材料质量控制，并可根据拌和物的物落度扩展度等关键指标进行调整。自密实配合比3性能检测结果如表7所示。

表7 自密实配合比3性能检测结果

3 施工质量控制

3.1 生产控制

自密实混凝土生产时应严格控制各原材料的质量和配合比用量，混凝土拌和时间不应小于60s，生产过程中应测定骨料含水率，并根据检测结果及时调整材料用量，本项目的四个塔柱自密实混凝土用量约800m3，由南京嘉盛商品混凝土有限公司按照设计的配合比负责生产，现场所有原材料均在储存罐或室内存放，原材料质量稳定，且温度能有效控制。

3.2 浇筑控制

自密实混凝土不易在高温期和低温期施工，但由于青奥公园会工期节点要求，该项目的自密实混凝土浇筑时间为7月份，温度较高，在原材料温度入机温度做了控制，运输到浇筑现场后，对自密实混凝土的坍落度拓展度指标进行复测（见图1、图2），确保满足设计要求后实施浇筑施工，当坍落拓展度不满足要求时，现场加入适量与原配合比相同成分的外加剂来调节。混凝土自拌和厂到施工现场的运输时间为40min，满足规定不大于120min 的要求，现场浇筑采用连续施工，每个塔柱T0阶段连续浇筑8h。