快硬性混凝土在外滩通道工程中的应用

快硬性混凝土在外滩通道工程中的应用

曹枫

上海建工材料工程有限公司第一分公司上海市200241

摘要：为有效解决外滩通道工程中快硬性混凝土的施工难题，本文针对快硬性混凝土的特殊要求，从速凝剂投料顺序方面进行了一系列比较，最终确定最适宜的速凝剂投料顺序，并通过中试比选进行了验证，为实际生产中使用快硬性混凝土提供了技术支持。

1．前言：

上海外滩通道工程沿线有大量的历史保护建筑，由于工程地处享有万国建筑博览美誉的城市滨江核心地区，工程建设需要穿越外白渡桥、地铁二号线、延安东路隧道等保护建筑和重要设施，容不得出现丝毫差错，故而工程的实施被国内外工程界同行比作为“心脏搭桥”工程。本次两块施工区域由于分别位于延安东路北线、南线隧道下方，其中南线4B1地块距隧道仅6.99米，北线4B3地块距隧道更是仅有5.24米。为避免施工区间现浇混凝土底板结构可能因上浮对延安东路隧道造成结构性破坏，故对成型的混凝土早期强度提出了较高的要求，要求现场浇捣的底板混凝土5～6小时强度要达到0.5MPa以上（混凝土基本达到终凝状态），这对于依靠搅拌车运输的现浇混凝土而言无疑具有很大的挑战：1、道路交通的影响。路线长、路况较差的情况下，运输时间势必大大延长，而对于快硬性混凝土而言（坍落度损失一般都非常大），混凝土现场的施工性能是施工成功与否所考虑的关键因素之一。2、混凝土凝结时间及强度的影响。凝结时间过快，则施工现场来不及浇捣，凝结时间过慢，则达不到施工所需的混凝土强度要求，因此找准平衡点也是难度之一。根据上述的工程特点及要求（温度、强度、时间）的变化，我们有针对性的选用不同的混凝土配合比进行试验，从而找出最佳解决方案，具体如下：

2.小试

2.1复合型高掺泵送混凝土速凝剂配合比（速凝剂型号简称PT20）

小结：根据现场泵送混凝土设计120±30mm要求，混凝土从出料到运输至现场1小时内完全满足施工要求，从上面5小时抗压强度数据可以看出，无论25℃室外环境亦或20℃标养室环境条件下，均能达到设计要求，因此对于距离施工地点仅4公里左右、且道路较为畅通，按上述配比能完全满足设计、施工要求。

2.2复合型高掺泵送混凝土速凝剂配合比（SP-8CN减掺）

备注：此配合比和上面2.1中的区别在于SP-8CN掺量减少了0.1%，已经在SP-8CN掺量设计的最低极限值以下，目的是检验在降低了外加剂掺量的前提下观察混凝土的技术指标是否还能否满足设计施工要求。

小结：根据现场泵送混凝土设计120±30mm要求，混凝土从出料到运输至现场1小时内显然已经不能满足施工要求，但5小时30分抗压强度数据则无论在25℃室外环境亦或20℃标养条件下，均能超过设计要求，因此对于距离施工地点仅4公里左右、且道路较为畅通来说，按上述配比已不能完全满足设计、施工要求（尽管直线距离较近，但外滩交通应考虑1小时的充足运输时间）。

2.3高掺泵送混凝土速凝剂（单掺）配合比（速凝剂型号简称PT20）

备注：单掺PT20速凝剂的目的在于解决由于复掺SP-8CN后，设备称量系统需要增加管线及辅助设施而带来实际生产操作的诸多不方便，而且加入SP-8CN掺量后，搅拌时间需要延长很多，且对于加水控制要求非常严格，这都给实际生产造成不便，因此选用单掺PT20速凝剂的办法观察混凝土的有关性能指标是否能达到设计施工的要求。

小结：根据现场泵送混凝土设计120±30mm要求，混凝土从出料到运输至现场1小时内完全满足施工要求，不过5小时30分抗压强度数据，无论25℃室外环境亦或21℃标养室条件下，虽能达到设计要求，但强度保证率不高。因此对于距离施工地点仅4公里左右、且道路较为畅通来说，按上述配比仅可做备选。

2.4低掺泵送混凝土速凝剂（单掺）配合比（速凝剂型号简称PT20）

备注：单掺PT20速凝剂的目的在于解决由于复掺SP-8CN后，设备称量系统需要增加管线及辅助设施而带来实际生产操作的诸多不方便，低掺泵送混凝土速凝剂PT20后，目的是进一步解决实际生产过程中的最大称量值符合外加剂秤的最大称量区间（0～12Kg/m3），给实际生产带来快速及便捷，否则会因为由于速凝剂掺量过大而需要外加剂秤分几次计量，改变原来装一车混凝土需要分多次称量的局面。

小结：根据现场泵送混凝土设计120±30mm要求，混凝土从出料到运输至现场1小时内完全满足施工要求，而且5小时抗压强度数据，无论24℃室外环境亦或20℃标养室条件下，均能达到设计要求，因此对于距离施工地点仅4公里左右、且道路较为畅通来说，按上述配比能完全满足设计、施工要求，且设备称量系统基本不需要较大改动，缺点和2.1相比就是收缩变形大。

2.5不掺泵送混凝土速凝剂及外加剂配合比（速凝剂型号简称PT20）

备注：不掺PT20速凝剂的目的在于解决由于即使单掺PT20速凝剂后，设备称量系统仍需一点儿改动，如果不掺泵送混凝土速凝剂PT20及SP-8CN，称量发料将变得相当便捷，时间控制极为便利。

小结：根据现场泵送混凝土设计120±30mm要求，混凝土从出料到运输至现场1小时内完全满足施工要求，但6小时抗压强度数据较低（24℃室外），而且20℃标养室条件下，混凝土6小时无强度，并且收缩变形大，因此在低温条件施工时不建议采用，但在速凝外加剂来不及供应或设备突发故障的情况下不失为一个较好的救急办法。

综述：根据上述几种试验情况综合考虑后认为，采用配合比2.1和2.4都能较好的满足设计施工要求，但各有优缺点，2.1的优点在于收缩变形小，但缺点是生产称量、控制较麻烦，2.4则正好相反。

3.中试

3.1试验目的

满足施工要求达到经时强度设定值

3.2试验背景及要求

市建二公司上海外滩地下工程；混凝土要求浇注完毕后4h达到50KN/m2（0.5Mpa）。考虑到施工及运输，混凝土强度考虑5h作为判定时间。

3.3试验方案分析：

考虑不同的加入方式；不同的速凝剂；不同的加入量

3.3.1不同的速凝剂：

考虑的速凝剂有AS160及Pozzutec20+

3.3.2不同的掺入量：

AS160考虑1%、2%；Pozzutec20+则考虑4%、8%、12%

3.3.3不同的加入方式：

混凝土出料后加入、混凝土搅拌时与水同时加入、部分先加入混凝土经时后再加入剩余部分。

3.4试验论证：

混凝土强度等级确定：C45。试验原材料：水泥（P042.5）、中砂（细度2.5左右）、碎石（5-25mm）、外加剂：SP-8。

3.4.1确定速凝剂型号并定初步级配

图3掺加Pozzutec20+后混凝土状态：坍落度230mm混凝土料离析

小结：混凝土中加入AS120对混凝土的状态影响较大，而Pozzutec20+较易离析需对混凝土的实际用水进行控制。由于混凝土在浇筑时需考虑泵送，而且Pozzutec20+为早强型添加剂，所以在实际应用中考虑采用Pozzutec20+。考虑到混凝土对5h强度存在要求，所以对混凝土级配也将做一定的调整。

3.4.2确定速凝剂掺量（扣除速凝剂70%的水份）

小结：通过实验比较，速凝剂掺量在6%及8%的情况下，5h强度都达到了该工程的强度要求。但由于混凝土在施工中的不确定性，所以考虑Pozzutec20+掺量为8%

3.4.3确定速凝剂加入方式

对不同加料方式的实验分析：

混凝土出料后加入：对混凝土出搅拌机的坍落度要求较高，一般出机坍落度不能大于100mm。原因是Pozzutec20+中水份含量较高，会造成混凝土离析。直接影响混凝土的早期强度。

混凝土搅拌时同水一起加入：该方式有效的控制混凝土的初始状态。但对混凝土的等待时间提出了较高的要求。原因是Pozzutec20+为早强型速凝剂，其混凝土的凝结时间将大大缩短，所以需要工地现场及搅拌站密切协调，做到不让混凝土搅拌车长时间停置。

部分先加入混凝土经时后再加入剩余部分：该方式能有效的保证混凝土在较长时间的运输过程中，由于等待给混凝土凝结时间造成的影响。但施工中该方法不易操作。

小结：由于存在多种因素的不确定性。在实际生产中，考虑采用初始搅拌时加入速凝剂。

3.5试验总结：

对在实验过程中出现的速凝剂的选择、掺量、加料方式。进行了实验比较并做了相应的确定，并对该工程在下一阶段的实验做了铺垫。

4.生产及应用

2009年9月21日至2009年9月23日为外滩通道改建工程生产速凝混凝土。该混凝土制作的试块强度为：

对于快凝混凝土来说，如何保证其在施工中混凝土的运输问题、混凝土的和易性以及符合混凝土施工的凝结时间要求是最为棘手的问题。通过对于复合型高掺泵送混凝土速凝剂配合比不同掺量的对于快硬性混凝土产品的影响研究，经过近一个月的生产浇捣施工，综合采用配合比2.1和配合比2.4的技术手段，通过控制好现场混凝土和易性和坍落度，外滩通道项目已顺利完成施工浇捣。

作为外滩通道工程的混凝土供应方，在施工进程中我们通过不断解决快硬混凝土的4小时强度和控制凝结时间等问题累积了经验，为快硬混凝土的施工奠定了扎实的基础。

参考文献：

[1]阂盘荣，吴承帧．新型速凝剂．江苏建材．1994，（1）；21~24

[2]刘晨，龙世宗，邬燕蓉．混凝土速凝剂促凝机理新探．建筑材料学报．2000，3（2）；175~181

[3]富文权，混凝土快速硬化[M]，中国铁道出版社

[4]魏映华，王志广，王进勇．早强混凝土性能试验研究[J]．公路交通技术，2006，8（4）