減水劑在自密實混凝土施工中的應用
發布時間：2010-01-14 共1頁
自密實混凝土(SCC，Self-compacling concrete)是一種具有優異施工性能的混凝土，它保持了拌合物的高勻質性和高黏聚性。自密實混凝土是我國未來混凝土技術發展的一個趨勢。聚羧酸系高性能減水劑是最新一代混凝土減水劑，它為配制優質的自密實混凝土和解決自密實混凝土在復雜結構中的施工問題，提供了一個良好的技術途徑。
一、工程概況
由北京銀泰置業有限公司投資建設，北京城建集團總承包部承建的北京銀泰中心工程地處北京CBD商圈核心地帶，投資總額為35億元。該工程分A、B、C三座塔樓，施工現場地處國貿廈南側繁華地帶，因此混凝土施工技術難度、生產供應組織難度、施工澆注難度均極。該工程A區鋼結構箱型柱設計采用自密實混凝土澆注，后來，根據自密實混凝土在箱型柱中的優良施工效果，其A塔樓中筒墻和B、C區的東西塔樓轉換梁相繼也變更為自密實混凝土澆注。為此，負責該工程混凝土供應的北京城建道橋銀龍混凝土分公司技術人員經過精心準備，設計配制出科學合理的混凝土配合比，制定了翔實、周密的混凝土生產組織及質量保障方案，密切配合施工單位，圓滿地完成了C50、C60自密實混凝土的生產供應和質量保障工作。
二、自密實混凝土主要技術指標要求
該工程對自密實混凝土提出的主要技術指標要求如下：1．坍落度為≥260mm，經時損失≤20mm/h；2．坍落擴展度為I>600mm；3．填充性為U型連通器試驗，高差△h≤5mm：4.抗離析性能良好。
三、原材料選用
1．外加劑：自密實混凝土的性能特點不同于普通混凝土，其自密實的特性決定了必須選用優質的外加劑。初選某公司生產的自密實混凝土用聚羧酸系SK-V減水劑、某廠生產的NF-2-6高效萘系減水劑、某公司生產的JF-7萘系超塑化劑共三種外加劑。經外加劑基本性能試驗，上述外加劑均符合高效減水劑相關技術指標要求，在推薦摻量下減水率分別為：SK-V達到34％，NF-2-6達到32％，JF-7達到25％。
根據本工程提出的自密實混凝土性能要求和外加劑試驗結果，決定采用SK-V、NF-2-6兩種減水劑進行混凝土對比試驗。
2．水泥：采用北京水泥廠京都牌P.O42.5低堿水泥，該水泥早期強度及后期強度較高。
3．粉煤灰：天津恒同力Ⅱ級粉煤灰。細度篩余≤15％，需水量比≤98％。
4．砂子：采用潮白河中粗砂，細度模數2.4-2.8。
5．石子：5-20mm三河機碎石。
四、混凝土配合比技術要點及試配情況
為保證自密實混凝土的順利施工，本工程提出了如下混凝土配制原則：1．保證足夠的膠凝材料用量，以確保混凝土的流動性和黏聚性。2．量摻加粉煤灰以改善混凝土和易性，增加流動性，同時進一步降低高強混凝土的水化熱。3．在配合比設計中摻加優質高效減水劑，降低，混凝土單方用水量，降低水灰比，提高混凝土強度，改善混凝土和易性，提高混凝土流動性。4．為保證混凝土的流動性；同時保證混凝土強度，在粗骨料的選擇上，采取最粒徑為20mm的連續級配的機碎石。
依據以上原則，初步制定6個配比，按照正交試驗方法，進行性能對比試驗，按照坍落度、坍落擴展度、倒置凈空時間、U型流通高差、混凝土早期及后期強度等性能指標進行試驗考核。實驗結果證明，SK-V聚羧酸系高性能減水劑配制的混凝土綜合效果更佳。
之后，從多個實驗配合比中選定最佳的混凝土配合比，并采用自密實方式成型了邊長為150mm的試件，結果驗證其各齡期強度均達到設計要求。
五、混凝土生產過程控制及質量保證措施
1．混凝土攪拌方式：攪拌機攪拌前進行徹底清洗，攪拌時間定為180秒，投料順序為先下砂石及一半甩水，攪拌5秒后，再下水泥和摻合料攪拌，然后加入外加劑和剩余的水，混凝土攪拌時間延長90秒，調整工作性要求合適后連續生產。
2．混凝土出站質量控制：根據自密實混凝土的性能要求，質檢部對每車混凝土嚴格進行混凝土坍落度試驗、坍落擴展度試驗、倒置清空試驗，合格后方可送工地澆注。
3．混凝土坍落度損失的控制和調整：根據運距、交通狀況以及澆注進度，每一輛混凝土運輸車上攜帶一桶SK-V聚羧酸減水劑，由現場技術人員負責根據混凝土實際坍落度與需求坍落度之差距情況予以適當調整。嚴格禁止向地泵和罐車中的混凝土里加水，以免影響強度。
六、工程實踐情況
1．C60自密實混凝土在A塔樓箱型柱結構中施工應用。
銀泰中心工程北塔樓(A區)高249．9m，地上62層，地下四層，其中地下四層均采用C60自密實混凝土箱型鋼板柱結構，柱子高達10-12m，內設橫隔板，混凝土澆注施工難度。為確保該部位混凝土澆注工作的順利完成，根據箱型柱結構要求，混凝土只能由柱模及箱型鋼板上口注入，并經由每層隔板上僅有的直徑200mm的圓孔自然流淌到底層。每層落差(即隔板間距)達4m，總高度達12m以上，無法振搗，故采用自密實混凝土工藝進行澆注。在北京城建道橋銀龍混凝土分公司站內成功進行了一次試驗柱模擬施工后，于2004年7月進行了第一次實體澆注。施工澆注過程中，各環節嚴格遵照試驗柱生產施工模擬總結的程序，對混凝土生產、澆注過程中的各個環節嚴格監控，層層把關。罐車自開盤一般耗時35分鐘運送自密實混凝土到達施工現場，仍可保證坍落度~>260mm，擴展度≥600ram；采用吊斗施工，澆注歷時2個多小時，混凝土工作性始終保持無明顯變化，1小時內坍落度無損失，2小時坍落度損失小于20mm。最終順利成功完成了C60自密實混凝土箱型鋼板柱的施工澆注。
2．C60自密混凝土在A區北塔樓中簡墻施工應用。
銀泰中心工程北塔樓中筒墻原設計為普通C60混凝土，但墻體僅400厚，鋼筋異常密集。項目部初期擬采用小粒徑石子普通C60混凝土澆注。根據箱型柱施工成功經驗和良好效果，為確保混凝土強度和澆注質量，最終決定采用自密實混凝土澆注。在2004年8月~10月間進行了兩次澆注，每次澆注量均在100m3以上，實現了聚羧酸系高性能減水劑配制的C60自密實混凝土較方量的連續成功澆注。拆模后，墻體外觀光亮平整，無明顯氣泡。留置試塊28天強度平均達到70MPa以上。
3．C50自密實混凝土在C、B區東西塔樓體積轉換梁結構中的施工應用。
銀泰中心工程東西塔樓轉換梁結構尺寸為2mx6m，結構中鋼筋異常密集，以至于許多地方無法振搗，下“灰”困難。這樣一來，混，凝土只能從6米高處穿過密集的鋼筋自由下落流淌到結構底下。北京城建道橋銀龍混凝土分公司于2005年1月和4月兩次澆注C50自密實混凝土，累計達3000m3。拆模后，尺寸的結構外露部分平整光潔，氣泡極少，自密實充填性良好，無任何“蜂窩狗洞”現象發生。工地成型的混凝土試塊28天平均強度達到65MPa，達到設計強度等級的130％。
七、自密實混凝土生產和施工的幾點經驗
1．嚴格控制自密實混凝土所用外加劑質量，要求其各項技術檢測指標必須符合試驗時確認的原材料質量標準。
2．聚羧酸系高性能減水劑摻量較低，攪拌機計量必須準確，誤差要小于生產普通混凝土時外加劑計量允許誤差的50％。
3．要精確檢測砂、石的含水率，嚴格控制單方用水量。
4．聚羧酸系高性能減水劑必須單獨存放、單獨計量，投料時先入水秤中，各環節中不得與萘系外加劑接觸，否則失效。
5．建議使用不銹鋼或塑料容器盛裝聚羧酸系高性能減水劑，不應使用鑄鐵或普通鐵罐，否則會對罐體造成腐蝕，同時影響聚羧酸系高性能減水劑性能。
6．攪拌時間控制要準確，不得小于120秒，不得超過200秒。因攪拌時間是生產普通混凝土的4倍以上，故生產效率有所降低。
7．裝卸自密實混凝土前后的罐車必須對罐體內進行徹底清洗，并放凈余水。
巖土工程師站點
一、工程概況
由北京銀泰置業有限公司投資建設，北京城建集團總承包部承建的北京銀泰中心工程地處北京CBD商圈核心地帶，投資總額為35億元。該工程分A、B、C三座塔樓，施工現場地處國貿廈南側繁華地帶，因此混凝土施工技術難度、生產供應組織難度、施工澆注難度均極。該工程A區鋼結構箱型柱設計采用自密實混凝土澆注，后來，根據自密實混凝土在箱型柱中的優良施工效果，其A塔樓中筒墻和B、C區的東西塔樓轉換梁相繼也變更為自密實混凝土澆注。為此，負責該工程混凝土供應的北京城建道橋銀龍混凝土分公司技術人員經過精心準備，設計配制出科學合理的混凝土配合比，制定了翔實、周密的混凝土生產組織及質量保障方案，密切配合施工單位，圓滿地完成了C50、C60自密實混凝土的生產供應和質量保障工作。
二、自密實混凝土主要技術指標要求
該工程對自密實混凝土提出的主要技術指標要求如下：1．坍落度為≥260mm，經時損失≤20mm/h；2．坍落擴展度為I>600mm；3．填充性為U型連通器試驗，高差△h≤5mm：4.抗離析性能良好。
三、原材料選用
1．外加劑：自密實混凝土的性能特點不同于普通混凝土，其自密實的特性決定了必須選用優質的外加劑。初選某公司生產的自密實混凝土用聚羧酸系SK-V減水劑、某廠生產的NF-2-6高效萘系減水劑、某公司生產的JF-7萘系超塑化劑共三種外加劑。經外加劑基本性能試驗，上述外加劑均符合高效減水劑相關技術指標要求，在推薦摻量下減水率分別為：SK-V達到34％，NF-2-6達到32％，JF-7達到25％。
根據本工程提出的自密實混凝土性能要求和外加劑試驗結果，決定采用SK-V、NF-2-6兩種減水劑進行混凝土對比試驗。
2．水泥：采用北京水泥廠京都牌P.O42.5低堿水泥，該水泥早期強度及后期強度較高。
3．粉煤灰：天津恒同力Ⅱ級粉煤灰。細度篩余≤15％，需水量比≤98％。
4．砂子：采用潮白河中粗砂，細度模數2.4-2.8。
5．石子：5-20mm三河機碎石。
四、混凝土配合比技術要點及試配情況
為保證自密實混凝土的順利施工，本工程提出了如下混凝土配制原則：1．保證足夠的膠凝材料用量，以確保混凝土的流動性和黏聚性。2．量摻加粉煤灰以改善混凝土和易性，增加流動性，同時進一步降低高強混凝土的水化熱。3．在配合比設計中摻加優質高效減水劑，降低，混凝土單方用水量，降低水灰比，提高混凝土強度，改善混凝土和易性，提高混凝土流動性。4．為保證混凝土的流動性；同時保證混凝土強度，在粗骨料的選擇上，采取最粒徑為20mm的連續級配的機碎石。
依據以上原則，初步制定6個配比，按照正交試驗方法，進行性能對比試驗，按照坍落度、坍落擴展度、倒置凈空時間、U型流通高差、混凝土早期及后期強度等性能指標進行試驗考核。實驗結果證明，SK-V聚羧酸系高性能減水劑配制的混凝土綜合效果更佳。
之后，從多個實驗配合比中選定最佳的混凝土配合比，并采用自密實方式成型了邊長為150mm的試件，結果驗證其各齡期強度均達到設計要求。
五、混凝土生產過程控制及質量保證措施
1．混凝土攪拌方式：攪拌機攪拌前進行徹底清洗，攪拌時間定為180秒，投料順序為先下砂石及一半甩水，攪拌5秒后，再下水泥和摻合料攪拌，然后加入外加劑和剩余的水，混凝土攪拌時間延長90秒，調整工作性要求合適后連續生產。
2．混凝土出站質量控制：根據自密實混凝土的性能要求，質檢部對每車混凝土嚴格進行混凝土坍落度試驗、坍落擴展度試驗、倒置清空試驗，合格后方可送工地澆注。
3．混凝土坍落度損失的控制和調整：根據運距、交通狀況以及澆注進度，每一輛混凝土運輸車上攜帶一桶SK-V聚羧酸減水劑，由現場技術人員負責根據混凝土實際坍落度與需求坍落度之差距情況予以適當調整。嚴格禁止向地泵和罐車中的混凝土里加水，以免影響強度。
六、工程實踐情況
1．C60自密實混凝土在A塔樓箱型柱結構中施工應用。
銀泰中心工程北塔樓(A區)高249．9m，地上62層，地下四層，其中地下四層均采用C60自密實混凝土箱型鋼板柱結構，柱子高達10-12m，內設橫隔板，混凝土澆注施工難度。為確保該部位混凝土澆注工作的順利完成，根據箱型柱結構要求，混凝土只能由柱模及箱型鋼板上口注入，并經由每層隔板上僅有的直徑200mm的圓孔自然流淌到底層。每層落差(即隔板間距)達4m，總高度達12m以上，無法振搗，故采用自密實混凝土工藝進行澆注。在北京城建道橋銀龍混凝土分公司站內成功進行了一次試驗柱模擬施工后，于2004年7月進行了第一次實體澆注。施工澆注過程中，各環節嚴格遵照試驗柱生產施工模擬總結的程序，對混凝土生產、澆注過程中的各個環節嚴格監控，層層把關。罐車自開盤一般耗時35分鐘運送自密實混凝土到達施工現場，仍可保證坍落度~>260mm，擴展度≥600ram；采用吊斗施工，澆注歷時2個多小時，混凝土工作性始終保持無明顯變化，1小時內坍落度無損失，2小時坍落度損失小于20mm。最終順利成功完成了C60自密實混凝土箱型鋼板柱的施工澆注。
2．C60自密混凝土在A區北塔樓中簡墻施工應用。
銀泰中心工程北塔樓中筒墻原設計為普通C60混凝土，但墻體僅400厚，鋼筋異常密集。項目部初期擬采用小粒徑石子普通C60混凝土澆注。根據箱型柱施工成功經驗和良好效果，為確保混凝土強度和澆注質量，最終決定采用自密實混凝土澆注。在2004年8月~10月間進行了兩次澆注，每次澆注量均在100m3以上，實現了聚羧酸系高性能減水劑配制的C60自密實混凝土較方量的連續成功澆注。拆模后，墻體外觀光亮平整，無明顯氣泡。留置試塊28天強度平均達到70MPa以上。
3．C50自密實混凝土在C、B區東西塔樓體積轉換梁結構中的施工應用。
銀泰中心工程東西塔樓轉換梁結構尺寸為2mx6m，結構中鋼筋異常密集，以至于許多地方無法振搗，下“灰”困難。這樣一來，混，凝土只能從6米高處穿過密集的鋼筋自由下落流淌到結構底下。北京城建道橋銀龍混凝土分公司于2005年1月和4月兩次澆注C50自密實混凝土，累計達3000m3。拆模后，尺寸的結構外露部分平整光潔，氣泡極少，自密實充填性良好，無任何“蜂窩狗洞”現象發生。工地成型的混凝土試塊28天平均強度達到65MPa，達到設計強度等級的130％。
七、自密實混凝土生產和施工的幾點經驗
1．嚴格控制自密實混凝土所用外加劑質量，要求其各項技術檢測指標必須符合試驗時確認的原材料質量標準。
2．聚羧酸系高性能減水劑摻量較低，攪拌機計量必須準確，誤差要小于生產普通混凝土時外加劑計量允許誤差的50％。
3．要精確檢測砂、石的含水率，嚴格控制單方用水量。
4．聚羧酸系高性能減水劑必須單獨存放、單獨計量，投料時先入水秤中，各環節中不得與萘系外加劑接觸，否則失效。
5．建議使用不銹鋼或塑料容器盛裝聚羧酸系高性能減水劑，不應使用鑄鐵或普通鐵罐，否則會對罐體造成腐蝕，同時影響聚羧酸系高性能減水劑性能。
6．攪拌時間控制要準確，不得小于120秒，不得超過200秒。因攪拌時間是生產普通混凝土的4倍以上，故生產效率有所降低。
7．裝卸自密實混凝土前后的罐車必須對罐體內進行徹底清洗，并放凈余水。
巖土工程師站點
