C40自密實混凝土施工性能分析與應用

摘 要：針對混凝土配筋密集、大落差等特點造成混凝土易離析、難振搗的問題，本文對C40自密實混凝土施工性能進行分析與應用研究。在完成原材料與配合比的設(shè)計后，從坍落擴展度、T500參數(shù)和“J”形環(huán)高差3個方面分析了不同水膠比和不同膠材用量條件下C40自密實混凝土的施工性能。根據(jù)分析結(jié)果，將最優(yōu)C40自密實混凝土制備方案應用到具體工程項目中，驗證在該方案中，C40混凝土施工拆模后內(nèi)部均勻、密實以及整體外觀質(zhì)量良好。

關(guān)鍵詞：泵送；高拋；自密實；混凝土施工

中圖分類號：TU 75" 文獻標志碼：A

在某高層建筑裙房結(jié)構(gòu)的工程項目施工中發(fā)現(xiàn)，該工程的結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)與型鋼分布十分密集，為控制工程竣工后的施工縫數(shù)量，有效減少施工后裙房結(jié)構(gòu)的脫模工作量，在與工程方進行綜合決策與商議后，提出采用整體一次澆筑的方式對該工程項目進行施工。

為保證工程項目順利實施，工程方制定了可行性較強的混凝土澆筑施工技術(shù)方案。經(jīng)過技術(shù)方與工程方對設(shè)計澆筑施工方案進行分析，明確此次施工的綜合難度較高，主要存在以下難點。在工程項目施工中應用普通的混凝土后，盡管澆筑結(jié)構(gòu)強度可以達到設(shè)計規(guī)范，但是整體施工時間較長，施工方作業(yè)速度較慢。由于裙房結(jié)構(gòu)中的鋼筋分布密度較大且部分鋼筋間的間隙較窄，在混凝土澆筑的過程中，材料無法直接從上部沿著結(jié)構(gòu)縫隙延伸至結(jié)構(gòu)內(nèi)部，因此一次澆筑綜合施工作業(yè)難度較高。工程項目鋼筋整體布局較復雜，混凝土在高處下拋的過程中，會受到空氣阻力等多種環(huán)境因素的影響，出現(xiàn)澆筑后結(jié)構(gòu)分散、分層等質(zhì)量問題，嚴重影響澆筑后整體結(jié)構(gòu)的密實度[1]。為解決以上問題，優(yōu)化混凝土澆筑施工，本文將以C40混凝土為例，對其在工程項目中應用的綜合性能進行分析。

1 原材料與配合比設(shè)計

自密實混凝土是我國建設(shè)工程項目施工中最常用的材料之一，為更直觀地掌握自密實混凝土在應用中的施工性能，在試驗前，準備混凝土制備原材料[2]。選用P·O42.5R級的水泥作為主要原材料，水泥的物理性能參數(shù)見表1。

在此基礎(chǔ)上，對混凝土制備過程中使用的其他原材料物理性能參數(shù)進行測試，統(tǒng)計結(jié)果見表2。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，為確保配制的C40混凝土可以在試驗中發(fā)揮預期的效果，在完成原材料的選擇后，對混凝土配合比進行設(shè)計，計算混凝土中水泥原材料的用量如公式（1）所示。

Wc=ρc×Vc " （1）

式中：Wc為混凝土中水泥原材料的用量；ρc為水泥原材料的容重，g/cm3，取值通常為3.15～3.28；Vc 為水泥原材料的體積。

在此基礎(chǔ)上，其他材料的摻入量的計算過程如公式（2）所示。

C=K×γ×β" " （2）

式中：C為混凝土制備過程中其他材料的摻入量；K為試驗中所須混凝土的實際體積；γ為土重；β為原材料用量。通過公式（2），可以計算不同原材料在C40混凝土制備過程中的用量范圍，具體內(nèi)容見表3。

參照上述標準，進行C40混凝土配合比的設(shè)計。見表4。

在配制C40混凝土后，使用專用的攪拌車，將制備的混凝土輸送到項目所在地[3]。

2 C40自密實混凝土施工性能分析

針對上述通過不同配比設(shè)計方案獲得的C40自密實混凝土拌合物，其基礎(chǔ)性能見表5。

表5分別記錄了12組不同配比設(shè)計方案下能表示C40自密實混凝土施工性能的各項指標具體數(shù)據(jù)[4]。下述將針對各項數(shù)值，對C40自密實混凝土的各項基礎(chǔ)施工性能進行詳細地分析說明。

2.1 坍落擴展度分析

根據(jù)上述記錄的數(shù)據(jù)分析可知，C40自密實混凝土的坍落擴展度會受到膠材用量、水膠比例以及減水劑加入量的影響[5]。為對C40自密實混凝土坍落擴展性能進行更直觀地分析，對上述記錄的試驗數(shù)據(jù)進行可視化展示，繪制水膠比—坍落擴展度關(guān)系曲線圖和膠材用量—坍落擴展度關(guān)系曲線圖如圖1和圖2所示。

通過直接觀察可以得出，隨著水膠比不斷增加，C40自密實混凝土的坍落擴展度呈現(xiàn)較為平緩的下降趨勢。當水膠比為0.30時，C40自密實混凝土坍落擴展度＞665mm，而當水膠比增至0.35時，C40自密實混凝土坍落擴展度逐漸降至660mm。隨著膠材用量的增加，C40自密實混凝土坍落擴展度呈現(xiàn)明顯的遞增趨勢，當膠材用量從455kg/m3增至525kg/m3

時，坍落擴展度從645mm～650mm升至665mm～670mm。在此次試驗中，盡管通過調(diào)整減水劑摻入量，輔助調(diào)整用水量的方式可以對C40自密實混凝土流動性進行控制，但其坍落擴展度仍然會受膠材用量的影響且影響程度十分顯著。膠材的用量越多，C40自密實混凝土坍落擴展度越大[6]。由于膠材的用量增加，因此能為石子提供懸浮可能的漿體增加，從而使坍落擴展度增加。而水膠比對C40自密實混凝土坍落擴展度的影響并不顯著[7]。在試驗的過程中，通過減水劑能控制C40自密實混凝土流動性[8]。減水劑的加入量在一定程度上影響用水量對坍落擴展度的影響規(guī)律，因此擴展度不會隨著水量的變換進行單調(diào)變化。

2.2 T500參數(shù)分析

為探究C40自密實混凝土T500參數(shù)性能，分析在不同水膠比和膠材用量的情況下，C40自密實混凝土的T500參數(shù)，將得到的數(shù)據(jù)繪制成關(guān)系曲線圖，如圖3和圖4所示。

從圖3和圖4可以看出，隨著水膠比不斷增加，C40自密實混凝土T500參數(shù)呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢，當水膠比為0.30時，C40自密實混凝土T500參數(shù)控制在6.5s～7.0s，當水膠比為0.35時，C40自密實混凝土T500參數(shù)控制在5.0s～5.5s。隨著膠材用量的增加，C40自密實混凝土T500參數(shù)同樣也呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢，當膠材用量為450kg/m3時，C40自密實混凝土T500參數(shù)控制在7.0以上，當膠材用量為520kg/m3時，C40自密實混凝土T500參數(shù)控制在5.5s以下。兩種因素條件對C40自密實混凝土T500的影響都較為顯著，水膠比越高，C40自密實混凝土T500參數(shù)對應的時間越短。這種現(xiàn)象是因為水膠比過高，C40自密實混凝土中的粉漿體堆積越松散，表觀黏度越小，流動越快。同理，膠材用量也會對C40自密實混凝土T500產(chǎn)生一定影響。在試驗過程中，控制C40自密實混凝土T500參數(shù)的坍落擴展度在635mm～685mm，膠材用量越多的C40自密實混凝土中石子越容易懸浮，而混凝土的流動速度也越快。

2.3 “J”形環(huán)高差分析

為探究C40自密實混凝土“J”形環(huán)高差性能，分析在不同水膠比和膠材用量的情況下，C40自密實混凝土的“J”形環(huán)高差的變化。隨著水膠比的增加，C40自密實混凝土的“J”形環(huán)高差呈現(xiàn)逐漸遞減的變化趨勢。同樣隨著膠材用量的增加，C40自密實混凝土的“J”形環(huán)高差也呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢，而膠材用量與C40自密實混凝土“J”形環(huán)高差的相關(guān)性與水膠比與C40自密實混凝土“J”形環(huán)高差的相關(guān)性相比更高。C40自密實混凝土“J”形環(huán)高差越小，說明混凝土的鋼筋透過能力越強。當C40自密實混凝土“J”形環(huán)高差坍落擴展度在635mm～685mm時，存在較多的膠材說明自身能更好地懸浮在漿體中，更能穿透鋼筋網(wǎng)，因此“J”形環(huán)高差降低。而水膠比越小，C40自密實混凝土“J”形環(huán)高差越大的原因為當水膠比較小時，混凝土的抗離析性能越差，導致混凝土中的石子越容易下沉，因此也越容易被鋼筋網(wǎng)阻隔。

3 工程應用

以本文提出的鋼筋分布密度較高的裙房建筑結(jié)構(gòu)為例，按照規(guī)范，使用本文制備的混凝土對其進行現(xiàn)場施工。通過在工程項目中的應用C40混凝土，明確了使用C40混凝土代替一般混凝土主要有以下優(yōu)勢。1）該產(chǎn)品具有良好的流動性，可使混凝土在模具中自由流動，無須過多的人工攪拌。2）使用泵送式C40自密實混凝土，可以改善工人的工作環(huán)境，減輕工人的工作強度。3）可以提高混凝土的施工質(zhì)量，制備的C40自密實混凝土能保證材料在輸送過程中具有較高的均勻性，使用專業(yè)的混凝土泵送設(shè)備，能有效地控制絮凝劑的坍落度，確?；炷恋母呙軐嵍?。4）可以提高工程項目在施工中的靈活性，確保細部構(gòu)造均可以在一次澆筑中完工，從而有效減少施工中混凝土的浪費，提高對現(xiàn)場施工中混凝土材料的使用率。

4 結(jié)語

為發(fā)揮自密實混凝土在建筑工程項目施工領(lǐng)域內(nèi)更高的商業(yè)價值，全面提高高工程施工方的經(jīng)濟收益，本次研究以工程項目施工中使用頻率較高的C40混凝土為例對其進行了制備，在此基礎(chǔ)上，對制備的材料施工性能進行測試與綜合分析，通過分析，得到以下結(jié)論。1）C40自密實混凝土的坍落擴展度會隨著膠材用量的增加而增加，同時受減水劑產(chǎn)量的影響，但水膠比對其的影響程度并不顯著。2）C40自密實混凝土的T500參數(shù)會隨著水膠比和膠材用量的增加，呈現(xiàn)遞減的變化趨勢。3）C40自密實混凝土的“J”形環(huán)高差隨著膠材用量的增加而遞減，與水膠比間的關(guān)系并不顯著。

完成對C40混凝土配合比的設(shè)計與施工性能的分析后，將其應用到具體工程項目中，通過實踐，明確了配制的C40混凝土施工后，外觀整體較為完整，因此，可以在后續(xù)的類似工程項目施工中，將此類混凝土在鋼筋密度較高的環(huán)境下推廣應用。

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