影響自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量因素及缺陷應(yīng)對(duì)

石磊

摘 要：自密實(shí)混凝土作為近幾十年來(lái)建筑技術(shù)領(lǐng)域最具革命性的發(fā)展產(chǎn)物，因其優(yōu)越的工作性能和良好的耐久性被各國(guó)建筑學(xué)者所看好，它適用于各類(lèi)混凝土結(jié)構(gòu)和施工條件，一度被認(rèn)為是混凝土將來(lái)的必然發(fā)展趨勢(shì)之一。然而就其目前的使用情況來(lái)看，其應(yīng)用并不廣泛，究其原因在于難以有效保證自密實(shí)混凝土最終的灌注質(zhì)量和灌注效果。本文以京石客專(zhuān)無(wú)砟道岔板灌注實(shí)驗(yàn)為背景，圍繞影響自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量所涉及的因素，從生產(chǎn)、澆筑以及養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)挖掘相關(guān)因素內(nèi)容及范圍并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所做的缺陷應(yīng)對(duì)進(jìn)行歸納和總結(jié)，用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)更好地完成自密實(shí)混凝土的灌注施工。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；灌注質(zhì)量；影響因素；缺陷應(yīng)對(duì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、自密實(shí)混凝土自身特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀

自密實(shí)混凝土，又名“自流平混凝土”，是指在其自身重力作用下，能夠流動(dòng)、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好的均質(zhì)性，且不需要附加振動(dòng)就能夠獲得最終既定壓實(shí)強(qiáng)度的混凝土。與普通混凝土相比，除了應(yīng)具備普通混凝土所應(yīng)具備的和易性、粘聚性、保水性以及限定時(shí)間范圍內(nèi)初凝和終凝要求之外，還應(yīng)具備更好的流動(dòng)性、較高的間隙通過(guò)性以及較大的抗離析性。

早在20世紀(jì)70年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始使用輕微振動(dòng)的混凝土，但直到90年代中期才首次將自密實(shí)混凝土用于交通網(wǎng)絡(luò)民用工程上。亞洲自密實(shí)混凝土的使用源于日本，起初日本發(fā)展自密實(shí)混凝土主要是為了解決缺少熟練技術(shù)工人情況下提高混凝土耐久性的問(wèn)題。目前在國(guó)外自密實(shí)混凝土應(yīng)用已十分廣泛，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)、英國(guó)、加拿大和日本自密實(shí)混凝土的使用量已占到混凝土使用總量的30%～40%，而我國(guó)目前除了少有的幾條客運(yùn)專(zhuān)線和高鐵線路的無(wú)砟軌道板式道岔有所涉及外，其應(yīng)用并不廣泛，原因可概括為以下幾點(diǎn)：1.尚且沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一且被普遍認(rèn)可的配合比設(shè)計(jì)方法；2.其技術(shù)并不十分成熟，新拌混凝土的工作性非常敏感；3.質(zhì)量波動(dòng)受各因素影響變化幅度較大，運(yùn)輸距離、工序銜接、灌注過(guò)程之間均需要較好的施工配合。而上述原因歸根結(jié)底就是難以有效保證最終的灌注質(zhì)量和灌注效果。

二、影響自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量因素分析

混凝土產(chǎn)品的形成要經(jīng)過(guò)制拌、運(yùn)輸、澆筑等一系列環(huán)節(jié)操作，各環(huán)節(jié)的有效把控都將影響到混凝土最終的灌注質(zhì)量，而自密實(shí)混凝土因其應(yīng)具備的特性要求較多，便會(huì)受原材料質(zhì)量、配料準(zhǔn)確、拌制時(shí)間、灌注配合等眾多因素的條件限制，將上述影響因素以混凝土出料為界，從不同的角度剖析和研究相關(guān)因素內(nèi)容，是確保最終灌注質(zhì)量的唯一途徑。

（一）從混凝土生產(chǎn)的角度剖析因素內(nèi)容

自密實(shí)混凝土因其特有的性質(zhì)決定了它無(wú)論是在選材要求上，還是配料準(zhǔn)確程度上都應(yīng)遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程，且在拌制過(guò)程中應(yīng)掌握恰當(dāng)?shù)陌韬蠒r(shí)間以便獲得包含塌落擴(kuò)展度、擴(kuò)展時(shí)間T50、含氣量等指標(biāo)符合既定要求的混凝土拌合料。

1.選材方面，為使制拌后的自密實(shí)混凝土能夠獲得更為優(yōu)越的流動(dòng)性及和易性，我們一般采用經(jīng)篩洗后的水洗砂和水洗碎石，嚴(yán)格將粗細(xì)骨料的含泥量分別控制在2.0%與0.5%范圍之內(nèi)。此外，粗骨料粒徑除要滿足鋼筋最小凈距要求之外，必須采用連續(xù)級(jí)配，且最大公稱(chēng)粒徑不宜大于16mm。

2.配料方面，必須采用配有自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的攪拌站進(jìn)行攪拌，各原材料稱(chēng)量最大允許偏差（按重量計(jì)）均應(yīng)控制在限定范圍之內(nèi)（水泥和礦物摻和料±1%；外加劑±1%；骨料±2%；拌合用水±1%），尤其應(yīng)注意粗細(xì)骨料含水率的監(jiān)測(cè)及調(diào)整（每班抽測(cè)兩次，雨天隨時(shí)抽測(cè)）。

3.制拌方面，應(yīng)確保拌合時(shí)間不少于2min，并不宜超過(guò)3min。同時(shí)嚴(yán)格按照投料順序進(jìn)行投料，一般先投入細(xì)骨料、水泥和礦物摻和料，攪拌均勻后，再加入所需用水量和外加劑。

（二）從現(xiàn)場(chǎng)施工角度剖析因素內(nèi)容

對(duì)比其優(yōu)質(zhì)混凝土的生產(chǎn)過(guò)程，接下來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)配合也是實(shí)現(xiàn)其質(zhì)量效果的必要條件。同樣，處于對(duì)自密實(shí)混凝土特性的維護(hù)，無(wú)論是在過(guò)程運(yùn)輸，還是現(xiàn)場(chǎng)澆筑以及后期養(yǎng)護(hù)等方面都應(yīng)有更為嚴(yán)格的操作時(shí)間要求和操作流程規(guī)范。

1.從運(yùn)輸角度出發(fā)，應(yīng)保持運(yùn)輸混凝土的道路平坦暢通（一般不宜超過(guò)25km），確?；炷猎谶\(yùn)輸過(guò)程中能夠保持均勻性，運(yùn)到澆筑地點(diǎn)不發(fā)生分層、離析和泌漿現(xiàn)象，運(yùn)輸時(shí)間除滿足初凝要求外，應(yīng)不大于1h，并確?，F(xiàn)場(chǎng)能夠連續(xù)澆筑。

2.從灌注角度出發(fā)，首先應(yīng)確保自密實(shí)混凝土灌注底面潔凈并用水潤(rùn)濕，不積水，然后從單側(cè)（便于觀察及排氣）使用灌注漏斗進(jìn)行灌注。灌注過(guò)程中應(yīng)注重瀉落高度內(nèi)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化以便增大混凝土的初始流速，同時(shí)自由傾落高度不宜過(guò)大（不大于1m），控制灌注時(shí)間以5min～8min為宜，灌注厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.從后期養(yǎng)護(hù)角度出發(fā)，應(yīng)采取帶模覆蓋、噴淋澆水等措施進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天。另外，新澆筑的混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)間的溫差不得大于15℃。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所遇到的自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量缺陷

匯總了上述因素，汲取了部分經(jīng)驗(yàn)之后，我們預(yù)先在選定區(qū)域模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件進(jìn)行了重復(fù)灌板試驗(yàn)，通過(guò)反復(fù)的灌注和揭板過(guò)程，深入挖掘相關(guān)操作以及施工環(huán)節(jié)過(guò)程所存在的質(zhì)量缺陷。

（一）混凝土生產(chǎn)過(guò)程造成的質(zhì)量缺陷

1.因塌落擴(kuò)展度不足或塌落擴(kuò)展度短時(shí)間內(nèi)損失較大，造成填充層無(wú)法達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，有時(shí)甚至無(wú)法充滿整個(gè)模板空間，即便有填充較為密實(shí)的情況出現(xiàn)，而灌注時(shí)間也不能滿足既定要求。設(shè)想在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)澆筑過(guò)程中此種情況一旦出現(xiàn)勢(shì)必會(huì)造成后續(xù)運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)的混凝土等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，突破初凝時(shí)間最終導(dǎo)致混凝土硬結(jié)失效。

2.單純追求混凝土流動(dòng)性，僅專(zhuān)注于混凝土充填模板的時(shí)間，其結(jié)果則是通過(guò)對(duì)混凝土填充層取樣進(jìn)行壓實(shí)強(qiáng)度檢測(cè)和斷面現(xiàn)狀觀察發(fā)現(xiàn)，填充層分層較為明顯、均勻性較差，直接影響其壓實(shí)效果。

3.揭板之后發(fā)現(xiàn)填充層氣泡含量較大，粘接表面部位更為嚴(yán)重，表現(xiàn)為蜂窩麻面較多，損失了壓實(shí)強(qiáng)度的同時(shí)也減少了混凝土底座與道岔板底之間的有效粘接面積。

（二）現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)造成的質(zhì)量缺陷

1.灌注時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土在灌注口處由于灌注口寬度有限或流動(dòng)不暢而產(chǎn)生混凝土堆積現(xiàn)象，堆積越來(lái)越高并溢出模板，致使不得不減緩或停止下料，使得下料的沖擊力度大大降低，流速減慢，最終造成灌注過(guò)程中的惡性循環(huán)。

2.下料速度太慢，造成混凝土由于動(dòng)力不足而流動(dòng)速度減慢甚至停滯。而下料速度過(guò)快則會(huì)造成道岔板下空氣來(lái)不及排除而積聚在軌道板下，從而形成大氣泡空洞，影響自密實(shí)混凝土與道岔板的粘結(jié)強(qiáng)度。

3.未及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行灑水濕潤(rùn)以及覆蓋造成混凝土表面開(kāi)裂，影響填充層壓實(shí)強(qiáng)度和灌注質(zhì)量。

四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)自密實(shí)混凝土質(zhì)量缺陷所采取的應(yīng)對(duì)措施

（一）混凝土生產(chǎn)過(guò)程所采取的應(yīng)對(duì)措施

1.提高砂率，將砂率由48%增加到50%，同時(shí)對(duì)骨料的級(jí)配、含泥量、針片狀進(jìn)行嚴(yán)格控制，將骨料粒徑的范圍從5mm～16mm縮小至5mm～10mm，并適當(dāng)調(diào)整外加劑的摻量，從而將自密實(shí)混凝土的塌落擴(kuò)展度嚴(yán)格控制在650mm～690mm范圍內(nèi)，其1h的塌落擴(kuò)展度損失不大于20%。

2.調(diào)整礦物摻合料的用量從而調(diào)節(jié)混凝土的施工性能，減少混凝土拌和物的離析水現(xiàn)象，提高其均勻性，增強(qiáng)混凝土的耐久性。

3.將混凝土的含氣量由起初的5%優(yōu)化到1%～3%，從而在保證混凝土流動(dòng)性及和易性的同時(shí)，降低混凝土表面的氣泡含量，最終通過(guò)揭板試驗(yàn)驗(yàn)證能夠灌注較好的自密實(shí)混凝土，且接觸面氣泡較少，敲開(kāi)斷面混凝土發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)密實(shí)、無(wú)空洞。

（二）現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)采取的應(yīng)對(duì)措施

1.針對(duì)灌注過(guò)程中出現(xiàn)的混凝土堆積現(xiàn)象將灌注漏斗進(jìn)行了改良，其溜槽部分設(shè)計(jì)成密閉式，使密閉溜槽下部直接下插至模板內(nèi)，這樣一來(lái)，瀉落高度內(nèi)的混凝土的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為灌注過(guò)程中的流動(dòng)動(dòng)能，很好地解決了灌注口堆積、外溢等問(wèn)題，使自密實(shí)混凝土灌注時(shí)能夠均勻流暢，并且保持了灌注的連續(xù)性。

2.灌注過(guò)程中嚴(yán)格控制下料速度，每立方米混凝土灌注時(shí)間宜控制在2min之內(nèi)，并設(shè)專(zhuān)人在灌注口對(duì)側(cè)進(jìn)行舀漿，把握舀漿時(shí)間，待對(duì)側(cè)混凝土翻漿后馬上進(jìn)行舀漿，以確?；炷僚艢鈺惩?，充填密實(shí)。

3.注重加強(qiáng)對(duì)自密實(shí)混凝土前7天的養(yǎng)護(hù)工作，以確保后期壓實(shí)強(qiáng)度的逐漸形成及表面致密平整的外觀質(zhì)量要求。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)影響自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量因素的發(fā)掘和收集，積累了自密實(shí)混凝土的施工經(jīng)驗(yàn)，更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)完成自密實(shí)混凝土的灌注施工，也希望文中所述的缺陷應(yīng)對(duì)措施能夠?qū)︻?lèi)似施工起到應(yīng)有的借鑒作用，以便廣泛地拓展自密實(shí)混凝土的使用范圍，大幅提高其使用占比。

參考文獻(xiàn)

[1]張文豐.自密實(shí)混凝土技術(shù)要求及施工質(zhì)量控制[J].福建建筑，2009（12）：68-69.

[2]張慶廣.板式無(wú)砟道岔自密實(shí)混凝土灌注施工工藝研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2011（3）：77-78.

[3]趙同生.自密實(shí)混凝土灌注施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].水利水電施工.2012（1）：97-98.