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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-05-10浏览：35次
摘要：本文通过自密实混凝土配合比、生产泵送试验、模拟试验、模型代表性、相关性试验介绍，并通过在试验室进行了初凝时间、终凝时间试验，以及整体连续浇筑的风险分析，并在实际中整体连续浇筑的成功实施，适用于指导类似自密实混凝土在钢板混凝土结构中施工。
关键词：自密实混凝土，试验介绍、整体连续浇筑、实施控制
前言：
一、自密实混凝土配合比、泵送、模拟试验、相关性试验
1.1配合比的要求：
根据《自密实混凝土应用技术规程》(CECS203：2006)要求：
自密实混凝土（以下简称SCC）：具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇筑时依靠自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。
自密实等级二级：适用于钢筋最小净间距为60~200钢筋混凝土结构物及构件的浇筑；
SCC的自密实性能可通过检验流动性、抗离析性、填充性来验证。对于复杂结构等施工条件可通过制作等比例模型进行浇筑试验的方式确定SCC的性能要求。现场按照要求做了相应的试验和模型进行SCC的性能检验。SCC设计技术要求是强度C35。
混凝土配合比技术要求
材料名称
中砂
小碎石
中碎石 水泥 粉煤灰 高效减
水剂 引气剂 水
规格(mm) 0-4.75
（mm） 4.75-9.5
（mm） 4.75-19
（mm） P.I42.5 I级 NOF-AS
0.85% NOF-AE
0.002% 拌合
用水
产地 砂石厂 山水 威海 山东华伟 现场
用量
(mg/m3） 842 / 822 323 139 3.927 0.0092 180
坍落扩展度 610±50mm 含气量 5±1.5%
密度(mg/m3） ≥2250 最大水胶比 0.45
混凝土配合比主要参数
配合比编号 水胶比 胶凝材料总量 粉煤灰掺量（%） 砂率（%） 计算密度(mg/m3）
NI-E-002 0.39 462 30 51.0 2306
1.2生产性试验和泵送试验
2010-1-30联合现场搅拌站和现场土建试验室，在管理单位、监理单位、业主、施工单位的过程见证下，对己设计完成的SCC（NI-E-002型配合比）进行了生产性试验和泵送试验。
主要是验证SCC在大型搅拌机生产过程中，性能变化情况；以及SCC通过泵送设备后性能的变化情况。施工单位准备了两块6*1.5米同条件的试验模型。
通过对NI-E-002型SCC配合比进行出机口、泵入口和泵出口生产、泵送性试验，各项检测结果均满足性能设计技术要求，通过现场模拟浇筑，流动性较好，最远6米处未出现离析现象。
1．3模拟试验
分别进行了两个模型三次试验，验证在结构墙体内浇筑SCC可行性及浇筑质量。根据实体结构内结构形式的实际情况设计浇筑试验的模型。模型设计过程中，考虑结构内复杂接口形式（洞口、贯穿管道、钢筋密集区等），在墙体内设置隔板，隔板上开孔，同时在在墙体上设置贯穿管道，在墙体部分模板上设置薄钢板，检测混凝土与钢板的接触质量。，通过这些复杂结构部位的浇筑模拟，以确保SCC在结构内的施工质量。
1.3.1第一次模拟试验
为进一步了解SCC的施工性能，以便现场将模拟试验中出现的问题，做出及时调整。2010-7-9和7-15，再次进行了NI-E-002型SCC配合比的模拟浇筑试验，本次模拟试验分两次浇筑。
设计T型试验墙体第一次浇筑高度为2m，厚度为762mm，长度为6m+3m。墙上开有3个方孔。模拟试验共浇筑SCC16.7m3,分两次浇筑第一次浇筑13.7m3，第二次浇筑3m3。
模拟试验进行了SCC性能测试（密度、温度、含气量）同时制备标养、同条件试块；通过浇筑对混凝土流动性（坍落扩展度）、填充性（U型箱）抗离析性（V漏斗试验）匀质性、以及浇筑质量进行了检测。
通过现场测试，SCC各项检测结果满足技术规格书和《自密实混凝土应用技术规程》(CECS203：2006)二级性能设计技术要求；且SCC未出现离析现象，具有较好的流动性。
第一次模拟试验结论：2010-8-3进行了钻心取样试验，对试验墙体选取四处，通过芯样观察：
芯样表面骨料布置比较均匀，无离析的现象；
混凝土内部有小气泡；
施工缝处的SCC粘结比较好。
SCC填充性好
1.3.2第二次模拟试验
为了完善SCC的技术准备工作，验证浇筑方案的可实施性，确保SCC的浇筑质量，应2010-8-13专家评审会意见，需再次对第一次模拟试验进行补充试验：通过采用辅助措施（用小锤在模板外部敲击），以检测SCC的表观质量是否有所改善。
第二次模拟试验结论：
经现场检测观察，SCC的流动距离大于6m，且流动过程中混凝土并未出现离析，表面浮浆增多的情况，该SCC的和易性、匀质性满足施工要求；在模型养护完成以后，对试验模型进行了拆模，并对表观质量进行检查，整个成型的试验墙体表观质量比上一次试验有所提高，混凝土表观相对气孔偏少。
1．4相关性试验
ASME_NQA-1-1994中要求：“当混凝土从交货地点用泵送到浇注点时，过程强度试样应取在浇注点，除非做了空气含量、坍塌和温度的相关性比对试验。当比对试验有效时，则过程强度试样可以在交货点获得。”。以及技术规格书要求：“混凝土浇筑前，承包商应做试验来确定泵送对混凝土温度、含气量及扩展度的影响”。浇筑前进行了4次相关性试验:
2010-12-14进行了15次试验，存在问题是温度、扩展度损失较大。
2010-12-19又进行了5次试验，首先对泵车的泵管进行了保温，并提高搅拌站的出机口温度，温度基本符合要求，而坍落扩展度损失较上次有所减小，但不符合技术规格书坍落扩展度要求。
2010-12-29进行了15次试验，因为温度损失、坍落扩展度损失较大，未获得批准。
2011-03-11进行15次试验，泵前泵后均符合要求，获得相关性试验成功
二、整体连续浇筑的风险分析
根据技术规格书以及技术规程，要求制定一个持续浇筑操作方案，确保持续浇筑过程中的任一时刻混凝土对墙体（从底部到上部）的最大侧压值控制在50kPa，即浇筑高度控制在7英尺（2.1米）范围内。
在2011-3-31和2011-4-29分别进行了两次高度7英尺（2.1米）的浇筑，对各种数据进行了详细记录，以便组织实施整体连续浇筑，对2011-4-29进行了在现场实体初凝时间、终凝时间试验和记录。并在第三次浇筑前在试验室进行了初凝时间、终凝时间试验，为最后整体连续浇筑提供控制依据。
2011-5-25土建实验室在现场实验室进行了SCC混凝土初终凝时间测试，SCC在8：45分时加入拌合水。9：15分左右完成初终凝时间测试用试块制作。试块为从SCC中筛分出来的砂浆，装入100mm×100mm×100mm试模。试块共两组，每组三块。两组试块分别测试室内外环境下SCC的初终凝时间。
表1室外（内）SCC初终凝试验数据
SCC拌合后历时（h） 温度 贯入阻力（Mpa）
时间 外 内 试块1 试块2 试块3 平均
0 8:45 22.0 21.0 外 内 外 内 外 内 外 内
6 14:45 21.0 21.0 0.04 14:45 0.07 0.02 0.04 0.11 0.05 0.05
8 16:45 21.0 21.0 0.06 16:45 0.06 0.03 0.05 0.18 0.06 0.08
10 18:45 19.0 18.0 0.13 18:48 0.27 0.37 0.25 0.40 0.22 0.37
12 20:45 17.5 21.0 1.30 20:45 1.40 0.90 1.30 1.10 1.33 1.03
13 21:45 1.90 21:40 1.90 2.30 2.20 2.30 2.00 2.37
13.5 22:15 2.30 22:10 2.40 2.70 2.40 3.00 2.37 2.83
14.5 23:15 3.00 22:45 2.90 3.00 3.00 3.10 2.97 3.07
15 23:45 3.90 23:05 4.00 3.80 3.90 3.80 3.93 3.77
15.5 0:15 11.70 0:10 11.50 12.40 11.70 12.00 11.63 12.17
16 0:45 16.5 19.0 19.50 0:40 19.10 20.50 18.90 20.30 19.17 20.37
16.3 1:00 24.30 1:00 23.70 27.10 23.90 26.80 23.97 26.80
16.8 1:30 25.60 1:25 26.30 27.90 25.80 27.20 25.90 27.60
17 1:45 16.5 19.0 28.70 1:40 30.10 30.10 29.60 28.90 29.47 29.37
从上述试验结果中选取几个关键的时间点，列于下表：
表2试验中几个关键时间点
序号 强度(Mpa) 对应时间(h) 备注
室内 室外
1 0.1 >8 >8
2 1.2 约12.1 约11.8 国标规定的混凝土表面可上人强度
3 3.5 约14.3 约14.6 初凝强度
4 28 约16.7 约17 终凝强度
备注：以上强度数据选取的点在试验结果列表中并无对应值，选取试验结果中相应的数据采用多次线性插值法得到；结果表明室内外结果差别较小。
试验风险分析：
浇筑方案为：经过对CA20模块墙体浇筑混凝土过程中控制侧压力，以2m为一个单位分成A（A1-50cm、A2-50cm、A3-50cm、A4-50cm）、B（B1-50cm、B2-50cm、B3-50cm、B4-50cm）、C、D、E、F、G、H、J、K……,每层按照50cm控制，在进行B层第一个B1-50cm层浇筑前，A层的A1-50cm必须保证大于1.2Mpa,最佳效果达到初凝。
试验时主要有两个时间控制点，即：
1. 以A1至B1层为例，按每50cm浇筑需要0.5小时计，A1浇筑完成后，等待3.5小时再进行A2浇筑。即每4小时浇筑50cm。
2. B1浇筑时，A1层已经浇筑完毕近16小时。
4小时控制分析：
1. 由表2中第1条可见，8小时后，混凝土的强度仍不足0.1Mpa，非常小。而实际浇筑时只等待4小时，混凝土可认为没有强度，而本次试验4小时时监理单位、管理单位、设计单位一起见证了此时混凝土表面仍然非常好，不会存在4小时后混凝土浇筑时新浇混凝土无法穿入已浇混凝土而产生冷缝的可能性。
2. 第三次SCC次浇筑历时约136小时，对人力、机械、组织协调、应急与应变提出巨大挑战，每次浇筑间隔3.5小时，只浇筑0.5小时可使人员有充分的休息时间，避免人员过度疲劳产生的安全与质量隐患。另外，此时间间隔也给混凝土泵车清洗及结构内串管提升以充足时间。
第1条分析要求为避免冷缝产生的可能性，时间应尽量缩短；而第2条分析要求为保证各人力物力有时间调整，时间不应过短。两方面综合考虑，
16小时控制分析：
当控制每4小时浇筑50cm，进行B1层浇筑时，A1、A2、A3、A4分别经过了16小时、12小时、8小时、4小时，此时各层的强度分别为：
表3
时间(h) 段数 强度(Mpa)
4 A4 接近0
8 A3 0.07
12 A2 1.18
16 A1 19.77
备注：表4中数据为直接从表1、表2中截取的相应数值，由于室内外数据相差较小，取平均。
表2中第3条表明，此天气条件下SCC的初凝时间约在14.5小时左右(3.5Mpa)，而从表1初终凝试验数据可发现，SCC初凝以后强度急速增长，在16小时强度已经接近20Mpa。因此可将A1层认为已固化的混凝土，所以新浇混凝土为A2、A3、A4段，共1.5m。B1层只是将混凝土从1.6m浇筑至2.0m，
这完全满足一次浇筑小于7英尺的设计要求。
三、SCC连续整体浇筑
根据整体连续浇筑的风险分析得出的结论按照：每4小时浇筑50cm。在2011-05-30~2011-06-05进行了第三次浇筑，浇筑时间128小时，高度16.318米，混凝土总量405m3。变形在允许范围内。技术上可行符合技术规格书的要求。
同时根据第三次混凝土浇筑过程中用钢筋对已经浇筑混凝土进行插入深度统计显示，最深（下料点处）为1700mm，最浅深度为530mm。说明混凝土的最短初凝（达到3.5Mpa）时间为14小时。证明50cm/4小时控制有效，同时做了同条件试块进行了验证，16小时固化不存在问题。考虑外界环境的不利影响以及安全余度，第四次整体连续浇筑最终确定混凝土的初凝时间为16小时。第四次浇筑高度18.4米，预计浇筑时间148小时，浇筑总量1055m3。
3.1下料点的布设按照每道墙6.4米中间设置一个下料点满足两侧3.2米,充分满足最大流动性6米，以及填充度和抗离析性，符合模拟实验的要求。
3.2浇筑顺序按照序号13个下料点（图一）依次下料，每个下料点时间大约控制在15~25分钟内。
3.3第四次混凝土每层（50cm）混凝土约需31.5m3，按照每车7.5+6+6+6+6m3配置，采用2+1（备用），通过计算每一段按照40分钟来一辆混凝土车控制，每段按照4小时完成，一层按照16小时完成2米4段，中间可以进行调配浇筑时间，也可以在最后一段空闲，空闲时间控制在40分钟，避免泵管堵塞。减少混凝土罐车停滞时间，避免浪费。
3.4搅拌站的供应搅拌机组进行系统的检修及维护，为机组在浇筑期间的可靠运行提供保证。SCC期间搅拌站安排足够的检修人员及备品备件，以保证出现问题时能及时解决；此外，搅拌站已提前做好断水，断电情况下的应急预案，确保混凝土的连续供应。
3.5施工单位安排两班，管理人员每班计划25人；施工人员每班计划30人。另预备应急施工人员5人，现场工人能满足人力要求，SCC前2天对全体施工管理人员进行SCC安全及技术交底。确保每一项工作有人监督跟踪检查落实，明确相应人员责任。管理单位内部进行了策划和排班，并进行了内部的施工技术交底，24小时全程监督检查协调解决浇筑过程中的问题。
3.6泵车2台，1台备用。根据SCC浇筑经验得知：在SCC浇筑前应对泵车进行全面清洗，以免发生堵管现象。泵车需要定时检修更换配件，保证正常的使用功能。要求泵车处搭设混凝土浇筑防雨棚，顶部防雨棚进行完善。
3.7人员出入控制
3.7.1SCC期间施工人员、管理人员及参观人员较多，为保障SCC的顺利进行，根据SCC整体施工方案要求，制定了安全出入控制专项方案，主要目的是在SCC期间：限制无关人员进入施工区域发卡控制，总计按照业主、监理单位、管理单位总计同时进入施工区域不超过18人，施工单位施工作业人员35人、管理人员25人，总计控制在78人。
3.7.2限制无关人员进入核岛脚手架区域，根据现场情况复杂，通道全部采取脚手架通行，脚手架荷载控制在240kG/平方米，通道只允许1人/平方米站立，为避免造成拥堵、踩踏及脚手架倒塌事故发生，严格进行控制。
3.7.3要求HSE在浇筑期间对进入施工区域人员都要将钥匙、手机等集中存放，防止掉入墙体内。
3.8应急
3.8.1急救人员及装备每周对急救人员进行专项培训，以应对现场的突发事件。同时，在施工现场配置急救箱等应急医疗装备，保障在第一时间对人员进行抢救。
3.8.2急救外界准备《应急响应程序》将得到严格执行。与所在地区市人民医院、业主现场医疗室、救护车及现场医生保持联系通畅。
3.8.3应急响应演习，在SCC之前将组织应急响应演习在2010-12-10进行了应急演练
3.8.4应急组织机构：在SCC之前将建立包括参建各方在内的应急联系清单，明确各自接口。
3.8.5应急通讯：参建各方将在施工现场多处张贴应急联系方式，通过手机、对讲机多渠道保障信息畅通
3.8.6保证夜间照明，SCC浇筑现场、通道出入口、人员值守区域照明严格按照既定方案执行，确保夜间照明充足。同时，配置手电应急备用。.
3.8.7安全警戒所有硬质及软质围护将被用于安全警戒，禁止随意拆除、移动和破坏。安全标识所有出入口、施工区域将会设置安全警示、提示标识。
3.9安排HSE进行人员进出的数量控制以及进入受限空间的数量控制；关注安全及应急措施并检查应急的柴油发电机（保证充足的油量）要保证在10分钟启动，首先保证通风供应，通风机要求6+2数量；严格执行受限空间程序，对含氧量、温度进行有目的控制，确保安全可控在控。
结语：
通过SCC的性能测试，初凝终凝时间试验以及整体连续整体风险分析，总结局部整体连续浇筑经验，第四次浇筑总计浇筑969立方米，高度18.4米，历时146.5小时。证明混凝土配合比是合理的；浇筑模拟模型具有代表性；初凝终凝时间试验是有参考价值的；试验结果具有重大意义；浇筑速度50cm/4小时；16小时完成2米4段；是符合现场实际情况的。施工前各项准备充分，施工中的协调组织顺畅，应急实施有效，，质量安全可控。按照介绍可完成类似结构SCC施工。节省人力物力，节省工期，适用范围广阔。
参考文献：
【1】GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》
【2】CECS203-2006《自密实混凝土应用技术规程》
【3】CCES-02-2004《自密实混凝土设计与施工指南》
【4】CCES-01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》
《建筑施工手册》（第四版）
《自密实混凝土在钢板混凝土结构中的应用》
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文章名称： 自密实混凝土在钢板混凝土结构中的应用
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