银联C60自密实补偿收缩混凝土的研究

银联 C60自密实补偿收缩混凝土的研究

缪龙 顾超 臧伟杰

上海建工建材科技集团有限公司

【摘要】中国银联业务运营中心项目钢管C60自密实混凝土对于混凝土施工性能要求较高，并且要求混凝土具有补偿收缩的特性。为了使钢管混凝土内部具有良好的粘合力、密实性、填充性和整体性，我们采用“两选用一提高两降低”技术措施和路径，经过试验室反复试验及严格控制生产过程，完成了C60自密实补偿收缩混凝土的顺利浇筑。

【关键词】自密实，补偿收缩，钢管混凝土

1 引言

在我国建筑工程细分技术领域，钢管混凝土由于其众多的优势在建筑工程中的应用越来越广泛。钢管柱与混凝土的结合有很多优势，有利于提高整体的承载能力和抗压能力，改善压缩变形能力和塑性性能和韧性性能，降低施工周期以及节约相应的成本。但钢管柱混凝土在施工中也有极大的技术难度，混凝土浇筑以及施工振捣在实际生产应用中有需要技术改进的地方，在钢管柱与混凝土结合面的整体性上有一定的困难。因此，为解决相应的技术难度，浇筑用自密实混凝土以及采用补偿收缩的技术方法能有效的解决很多相关的问题。

银联C60自密实补偿收缩混凝土在钢管柱的应用中有良好的试验机会，为后续相关技术中提供一个很好的技术路径与解决方案。

2 工程概况

本工程位于上海市浦东新区世博会地区A片区A13A-02地块，地上33层、地下3层,建筑最高点为150米。本工程主楼自B3层面（-16.200m）起开始设置钢管柱，其中（-16.200m）至一层楼面范围内采用钢管砼外包钢筋砼形式，一层楼面以上采用钢管砼。

3 C60自密实补偿收缩混凝土技术难点

本工程钢管柱的应用中，钢管直径2800mm，壁厚80mm，共4根。钢管内置钢筋笼，浇筑C60混凝土。钢管砼的密实度控制等要求比较高，需使用C60自密实补偿收缩混凝土进行填充，坍落度扩展度600±75mm，要求泵送的混凝土具有较好的自密实性能，同时为了防止钢管内部混凝土与钢管内壁结合不紧密而影响结构的承载能力，要求配置的混凝土具有补偿收缩的性能。

4 原材料选择

5 配合比设计

5.1设计思路及措施

5.2 配合比试验

根据以上配合比设计的主要技术措施和原材料的选择，结合自密实混凝土的性能要求和特点，故针对性地设计了6组试验来确定配合比。根据前期设计思路，为了减少C60自密实混凝土的收缩总量，需控制胶凝材料总量，相对的混凝土浆体减少后对混凝土流动性能也会造成影响。这6组配合比通过在调整不同用水量、胶凝材料用量以及砂率，从最终能满足自密实混凝土状态出发寻找最优配合比。

表1 C60自密实补偿收缩混凝土试验配合比

5.3试验数据

表2 混凝土拌合物性能及力学性能

经过试验得到数据，我们可以得到以下结论：

1、A1、A2混凝土小样在包裹性、流动性和泌浆情况来看，状态都较好，但由于粉煤灰、矿粉掺量相较于A3至A6偏低，所以在1小时和2小时后的坍落度扩展度损失较大。

2、A3、A4混凝土小样由于砂率比其他小样低，浆体与砂组成的砂浆也相对较少，混凝土拌合物的流动性较其他小样略差，同时泌水情况也较明显。

3、A5、A6混凝土小样相较于A3、A4流动性要好，同时A5、A6出现的泌浆现象对混凝土保坍是有利的。

4、比较A1和A2，A3和A4，A5和A6，155kg用量水时，整个浆体比150用水量的多，混凝土拌合物的包裹性要好。

5、比较A1至A6，从力学性能来看，由于级配富余量较高，各个小样之间虽然略有差异但差异并不明显，强度都能满足设计要求。

7、A1至A6混凝土小样均出现不同程度的泌水和泌浆，在实际生产时可适当降低外加剂掺量。

6、从包裹性、流动性等混凝土最终状态来看，A1和A5最符合实际生产的要求，考虑到A1坍落度损失较大，故选A5作为工程实际所用配合比，并对该配合比进行微膨胀性能进行检验。

表3 A5混凝土小样微膨胀性能

A5混凝土小样的限制膨胀率符合《补偿收缩混凝土应用技术规程 JGJ/T178-2009》中的要求，且拌合物性能、力学性能等各项指标均符合设计要求，故选用A5级配作为该工程实际所用配合比。

5.4 配合比确定

6 工程运用

6.1实际生产

在冬季施工气温较低的情况下，坍落度扩展度经时损失较为减少，并且结合之前部分试验小样出现泌水的情况，本次实际生产时外加剂掺量调整为1.2%，在出厂时适当减少坍落度扩展度，以保证混凝土内部的粘合力和整体性，减少混凝土收缩，一般出厂坍落度扩展度控制在600mm左右。实际生产时混凝土从加水搅拌到现场等待上泵约1小时30分钟，到达现场坍落度扩展度在550mm至600mm之间，配置的C60自密实补偿收缩混凝土拌合物性能符合施工要求，且其力学性能满足设计要求。

图1 出厂坍落度扩展度620*620mm 图2 现场坍落度扩展度560*540mm

6.2 检测验证

实体浇筑完成后1个月左右，为了解钢管混凝土浇筑质量情况，采用陈列式超声成像仪，在外包混凝土外侧表面竖直方向布设20条侧线，两条侧线间距47.5cm，地面往上20cm作为测线起点，测线长3.99m，定性地描述芯柱混凝土与钢管内壁结合面、外包柱混凝土与钢管外壁结合面的质量情况，对可能存在的结合面不紧密、脱空等给出对应缺陷位置。测线布设示意图如下：

检验结论：1、9/D轴钢管混凝土劲性巨柱阵列式超声扫描结果表明:

1)外包柱混凝士与钢管外壁结合面缺陷长度占单体构件总测线长度的比例为11.1%，结合面缺陷以结合面脱空为主，有相邻测线相同里程处同时存在缺陷的情况。外包柱混凝土与钢管外璧结合面结合质量较好。

2)芯柱混凝土与钢管内壁结合面缺陷长度占单体构件总测线长度的比例为1.3%，结合面缺陷以呈非连续点状不密实为主,芯柱混凝土与钢管内壁结合面结合质量良好。

2、13/D轴钢管混凝土劲性巨柱阵列式超声扫描结果表明:

1)外包柱混凝土与钢管外壁结合面缺陷长度占单体构件总测线长度的比例为4.1%，结合面缺陷以非连续点状不密实为主，外包柱混凝土与钢管外壁结合面结合质量良好。

2)芯柱混凝土与钢管内壁结合面缺陷长度占单体构件总测线长度的比例为0.6%,结合面缺陷以呈非连续点状不密实为主，芯柱混凝士与钢管内壁结合面结合质量良好。

根据检验结果来看，C60自密实补偿收缩混凝土与钢管内、外壁的结合面缺陷主要由结合面脱空、呈非连续点状不密实为主。两次浇筑质量整体较好，混凝土与钢管内、外壁结合面结合质量良好。

7 总结

1、选择减水率高的、保坍性能好的外加剂，和微膨胀性能良好的膨胀剂是配置C60自密实补偿收缩混凝土的关键。

2、通过试验以及工程实际运用，证明了“两选用一提高两降低”的技术措施是可行的。选择的C60自密实补偿收缩混凝土配合比解决了低用水量、低水胶比与施工性能差之间的矛盾，既能实现良好的流动性、密实性，又能减少收缩，满足了施工与设计的要求。

3、为了保证混凝土的自密实性能和补偿收缩性能，到现场坍落度扩展度应尽量控制在550mm至600mm之间，不宜过大。因此在实际生产运用过程中应根据不同季节、不同工况的变化及时调整外加剂掺量，在夏季高温时需适当增加保坍成分。

4、通过此次的研究，对自密实补偿收缩混凝土的配制和生产积累了宝贵的经验数据。随着钢管混凝土在工程项目中的大量运用，在超高强度自密实无收缩混凝土的配合比设计中，一些特配外加剂和改性材料如硅灰、微珠等的选用也显得至关重要，如何有效运用新型材料来发挥混凝土的各项性能将成为今后的研究方向。

参考文献：

[1]邓伟华,周杰刚,武超,等.武汉中心工程低热低收缩高强自密实混凝土制备及应用[J].施工技术,2016, 45(5):9~12.

[2]随灿,王治方,王为林.C55微膨胀自密实钢管混凝土在蒲山特大桥的应用研究[J].铁道建筑,2012(8); 146- 150.

[3]黄滕斌C55微膨胀自密实混凝土在钢管混凝土拱中的应用研究[J]北方交通,2015(2):34-36,40.

[4] JGJ/T178-2009 补偿收缩混凝土应用技术规程[S].