自密实混凝土冬期施工研究

引言

自密实混凝土于20世纪80年代在国外率先开发应用，国内应用也有数年，近几年随着高速铁路的迅猛发展，自密实混凝土施工技术得到广泛应用，本着共同进步学习的目的将现场的一些施工经验总结如下。

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自密实混凝土定义

自密实混凝土是指拌合物具有高流动性、间隙通过性和抗离析性，浇筑时仅靠其自重作用而无需振捣便能均匀充填密实成型的高性能混凝土。

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原材料的质量控制

1)自密实混凝土一般由水泥、粉煤灰、磨细矿渣粉、粘度改性材料、膨胀剂、减水剂、砂、碎石和拌合水组成。自密实混凝土对原材料质量要求较高，原材料各项指标除应满足相应规范标准外，各项性能指标还需保持相对稳定，在合格范围内波动不能太大。由于水泥、矿粉、粘度改性材料和膨胀剂是工厂化生产，料源相对稳定，质量控制相对较易，应尽量选择具有较好信誉、质量长期稳定、技术成熟的优质生产厂家和供货商，并及时做好材料的进场检测；粉煤灰、砂、碎石等材料由于受人为、地质和环境保护等因素影响较大，施工中应尤其注意；减水剂受各种原材料影响较为敏感，施工中应加强对减水剂的质量控制。

2)细骨料应优先采用河砂，当地域限制或条件不允许时可采用机制砂，但不得使用海砂。细骨料的各项技术指标应满足相关规范标准要求。河砂的含泥量和细度模数对混凝土的性能影响较大，除按批次进行检验外，当原材料质量不稳定时，还应实行“车检比对”制度，对进场材料每车进行含泥量、泥块含量和细度模数的检验，在保证质量合格的同时，尽可能的保证各项性能指标相近，减少材料在合格范围内的波动。

3)粗骨料应优先选用反击式破碎机生产的碎石，反击式破碎机生产的碎石具有材料粒形好，颗粒均匀、针片状少的优点，有利于提高混凝土的流动性；碎石的各项技术指标应满足相关规范标准要求；通过大量试验证明碎石的针片状和含泥量增大，在胶凝材料一定和砂率不变的情况下，混凝土内在的空隙率也相应增大，会造成混凝土和易性较差，流动性降低。施工中应严格控制粗骨料的相关指标；由于地材质量受环境、地质影响较大，容易产生波动，粗骨料的粒径大小也会发生相应的变化，为满足施工需求，过程控制中应随时注意粗骨料的级配情况，必要时可对骨料的掺配比例进行适当的调整，以满足现场施工需求。（图1为粗骨料粒径在合格范围内波动引起的混凝土性能变化）

图1

4)减水剂。减水剂对混凝土的各项性能起着至关重要的作用，应优先选用高性能减水剂，减水剂应与混凝土中的原材料有良好的适应性，能显著提高混凝土的工作性能和耐久性能，其他各项指标应满足规范标准的要求，所以施工中应严格外加剂的质量控制，由于外加剂的性能受各种原材料影响较为敏感，施工中采用固定用量很难满足施工要求，减水剂应根据现场原材料的情况、环境温度、施工需求等因素通过试验确定最佳掺量，减水剂掺量的调整范围为胶凝材料用量的依0.1%，如还不能满足要求，可在各项性能指标合格的基础上要求生产厂家根据现场环境和施工的需求配置满足要求的外加剂；由于减水剂进场检测周期较长，为减少原材料不合格对现场施工造成的不良影响，减水剂进场时，物机部应联合试验室对进场材料的合格证以及相关质量证明文件进行检查验收，应重点核查出场检验项目是否齐全、各项检测指标是否满足规范要求，确认合格后由试验人员现场随机取样，按照自密实混凝土配合比进行现场性能确认，确认坍落扩展度、扩展时间T500、含气量性能满足规范要求后即可入库待检，按照相关规范标准进行进场检验。

5)粉煤灰。近年来由于粉煤灰在高性能混凝及商品混凝土中的大量应用，造成粉煤灰供应紧张，供应淡季甚至出现供不应求的现象，市场上逐渐出现了脱硫灰、脱硝灰、浮黑灰、假灰等现象，这给粉煤灰的质量控制又增加了一定的难度，工地试验室除了进行日常的进场检测外还应严格落实“车检”制，即每车取样检测粉煤灰的细度、烧失量，有条件的试验室可购买电子显微镜对粉煤灰中玻璃球体的含量进行检测，杜绝假粉煤灰进入施工现场。

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冬期施工的几点建议

3.1冬期施工的定义

当工地昼夜平均气温（最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值）连续3d低于5℃或最低气温低于0℃时，混凝土施工应按冬期施工办理。

3.2冬期施工原材料的温控要求及相关保温措施

1)水泥、粉煤灰、矿粉等矿物掺合料现场加热较困难，冬期施工时，可在拌和站粉料罐外包裹保温材料或搭设暖棚进行全封闭保温处理，提高材料的入机温度；但不得直接加热。

施工现场用减水剂、引气剂一般为液体材料，存储罐外部用棉布包裹严实，搭设专用的暖棚采用空调加热保温，由于冬季气温较低，混凝土生产方量较小，液体材料易发生“沉淀”现象，为避免材料不均匀对混凝土性能造成的影响，冬期施工时，每次开盘前应对罐内的减水剂和引气剂进行“气动循环”或“搅拌”处理，以保证材料整体均匀。

2)冬期施工通过加热搅拌用水来提升混凝土的出机温度是最直接有效的办法，对水进行加热处理时，水的加热温度不宜高于80℃。混凝土采用热水搅拌，施工现场拌合用水通常采用锅炉加热或电加热的方法；冬期施工时，拌和站应制定严格的测温管理制度，并明确具体的材料加热和测温人员；如拌和站仅对拌和用水进行加热，试验室应通过热工计算，明确在满足混凝土最低出机温度的情况下，各种材料以及拌和用水需具备的最低温度，做成标识牌，悬挂于水池旁边，向相关测温和材料加热人员进行交底并督促落实。

3)冬期施工时，粗细骨料中不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质，材料进场时要保证进场骨料的清洁，不得含有冰雪冻结物及其他杂物。为保证骨料在使用时不含有冻结硬块，确保搅拌均匀，骨料使用前（特别是细骨料）应在暖棚进行预热，暖棚内部地面埋设地暖管道，接通拌和站锅炉，采用地暖加热，再配合火炉，如温度达不到要求，每个暖棚再配备一台大功率热风炮加热、保温。

4)冬期自密实混凝土施工应定期检测水、外加剂及骨料加入搅拌机时的温度，每一工作班检测不少于4次。

3.3冬期施工混凝土的搅拌与运输

1)冬期施工自密实混凝土前应根据测试的现场原材料温度和现场环境温度进行热工计算，保证自密实混凝土出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃。

2)自密实混凝土采用双卧轴强制式搅拌机站内搅拌，搅拌站需具备自动计量、自动上料、超标 警等功能，其计量精度应满足以下要求：

水泥、掺和料：每盘允许计量偏差：依2%，每车允许计量偏差：依1%。

水、外加剂：每盘允许计量偏差：依1%，每车允许计量偏差：依1%。

粗、细骨料：每盘允许计量偏差：依3%，每车允许计量偏差：依2%。

当计量精度不满足以上要求时，应对拌和站计量系统进行改良。

3)拌制混凝土前，应根据现场材料情况，及时测定材料的含水率，将理论配合比换算为施工配合比。当遇到天气变化或原材料含水有明显差异时，应增加含水率的检测频率，及时调整施工配合比；当原材料质量在合格范围内波动导致混凝土性能不满足要求时，应及时根据现场情况对理论配合比进行调整，可对分级骨料的掺配比例、砂率、减水剂掺量、引起剂掺量进行调整；骨料的掺配比例依据试验结果据实调整；砂率在原配合比基础上调整范围不得超过1%；减水剂的调整范围为胶凝材料用量的依0.1%；引气剂的调整以调整后性能满足要求为准则，调整范围根据试验确定。当对骨料的掺配比例和砂率调整时，调整后的配合比其坍落度应在理论配合比设计坍落度依10mm范围内；含气量应满足规范要求的入模含气量要求且调整前后出机含气量之差应在依0.5%范围内；当对减水剂、引气剂进行调整时，调整后的配合比性能除应满足以上要求外，其凝结时间差应控制在依60min范围内。配合比的调整过程应在监理单位的见证下进行，调整后的配合比在监理单位签认以及建设单位确认后方可实施。

4)自密实混凝土配合比胶凝材料种类多且用量大，施工时应保证搅拌时间满足规范要求，正式施工以前应在搅拌机上进行搅拌工艺试验，确定最低搅拌时长，以保证混凝土拌和均匀；搅拌不均匀易造成混凝土拌合物和易性不好，甚至出现扩展度、T500等指标不降反大的现象，对现场施工以及质量造成一定的隐患；冬期施工时搅拌时间宜较常温施工适当延长，具体延长时间应通过现场试验确定。

5)现场河砂进场时通常含水率较大，且堆放在料仓时由于高差原因造成水分下降，料仓上部、中部、下部含水率有较大差异（试验证明上部含水率和下部含水率最大差异在2%左右），为减少含水率不均匀对混凝土性能造成的影响，进场河砂须在料仓放置一段时间，待含水率稳定后再投入生产使用，条件具备时可适当增加河砂储存仓的数量；热工计算公式表明，原材料含水率与混凝土出机温度呈现出反比的规律，即原材料含水率越低混凝土的出机温度就越高。

6)混凝土拌和站调度应与现场技术和生产人员及时沟通，提前安排好运输路线，做好现场各项准备工作，尽可能的减少混凝土运输距离，降低混凝土运输和等待的时间，混凝土罐车出料口在运输过程中要遮挡，尽量减少温度损失。混凝土运输车辆在不使用时应放置在料棚或暖棚等温度较高的地方，使用前应用热水冲洗罐体，减少温度损失。自密实混凝土运输过程中，应确保自密实混凝土拌合物均匀性，运输到灌注地点时不发生分层、离析和泌浆等现象。当运输车到达现场时，应使运输车高速旋转20-30s方可卸料。

7)冬期施工以前，施工单位应制定详细的施工方案，并根据施工方案的内容进行专题培训，重点针对冬期施工与常温施工的区别进行讲解，并对关键岗位及质量控制要点下发技术交底，确保冬期施工质量。

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冬期施工浇筑质量控制

1)自密实混凝土对环境温度较为敏感，如在冬期进行施工，为确保混凝土的浇筑质量，应对施工组织重新进行部署，尽量把浇筑时间安排在了10:00到15:00环境温度相对较高的时间。

2)灌注前一天宜用棉被包裹板腔四周、灌注孔、观察孔和排气孔，提高板腔温度，确保入模温度达到要求。

3)冬期施工时，灌注自密实混凝土前，应提前制定冬期施工方案，结合现场施工条件及环境制定切实可行的防风保温措施，防止混凝土受冻。

4)施工现场应建立健全现场值班制度，自密实混凝土施工时，技术、试验人员应深入施工现场，提供相关的技术支持服务。灌注过程中，应时刻观察轨道板的状态，控制灌注速度，防止轨道板出现上浮、偏移等现象；试验人员应对自密实混凝土的性能、状态进行监控，重点关注排浆口混凝土状态，防止因混凝土坍落扩展度过大或过小造成的软弱泡沫层和灌不满等现象。

5)自密实混凝土若采用泵送施工，施工前应对泵送前和泵送后混凝土扩展度、含气量及各项性能指标进行实验总结，研究泵送前和泵送后混凝土性能的变化，在规范允许范围内通过调整配合比参数、原材料性能、施工工艺等方法以使自密实混凝土满足现场施工要求。

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冬期施工混凝土的拆模与养护

1)自密实混凝土灌注完成后应及时进行保温保湿养护，养护时间根据环境温度、湿度决定，不得小于规范要求的最短时间；冬期施工时，应高度重视自密实混凝土的养护工作，施工单位应指派专人负责混凝土的养护工作，及时对混凝土的养护过程以及养护温度进行监控、记录；在进行工艺性试验或冬期施工前期可在混凝土内部埋设测温元器件，利用自动化仪器对混凝土内部温度以及养护温度进行不间断监控和测试，根据测试结果及时调整或完善养护措施。

2)精调支座在自密实混凝土初凝（灌注后3-4小时）后予以松动。自密实混凝土带模养护时间不得少于3天；施工现场应制作同条件养护试件，待同条件养护试件强度到达10MPa以上，其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除轨道板精调压紧装置及封边模板。

3)冬期施工拆模后，采用土工布+电热毯+塑料薄膜的方式将自密实混凝土四周表面予以包裹，或喷涂养护剂进行保温保湿养护不少于14天，当环境温度低于5℃时，严禁对混凝土洒水养护。

4)冬期施工时，应采取各种措施保证混凝土的养护温度，避免混凝土早期受冻，影响自密实混凝土质量。

5)冬期施工时由于环境温度较低，混凝土强度增长缓慢，拆模时应注意对成型混凝土的保护；模板、精调器、精调压紧装置等金属构件严禁放在轨道板表面，避免对轨道板进行二次损伤。

6)自密实混凝土达到100%设计强度后，轨道板方可承受全部设计荷载。

7)图2为3组同条件养护试件强度上升趋势图，仅供参考。

图2

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施工现场常见质量缺陷与原因分析

6.1表面泡沫层

原因分析：混凝土扩展度过大，外加剂掺量过大；

预防措施：控制自密实混凝土扩展度，减少外加剂掺量。

6.2轨道板和充填层之间的离缝

原因分析：混凝土扩展度过大、板腔内积水；

预防措施：控制自密实混凝土扩展度；排除板腔内积水。

6.3混凝土侧面蜂窝，麻面

原因分析：拆模过早，模板表面粗糙，不光滑；

预防措施：根据同条件养护试件强度控制拆模时间；用透气模板布。

6.4混凝土灌注不饱满

原因分析：混凝土扩展度过小，土工布干燥；

预防措施：控制自密实混凝土扩展度，土工布适当润湿。

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结语