高性能混凝土施工技術(shù)總結(jié)

1、高性能混凝土技術(shù)總結(jié)一、工程概況武漢* 文化藝術(shù)中心 * 大劇院工程是由一個(gè) 1800座大劇院、一個(gè) 400座多功能廳、多個(gè)排練廳、汽車庫(kù)、公共服務(wù)空間、交通輔助用房等組成的劇院建筑，總建筑面積 65650m2，建筑總高度 40.300m，建筑基底面積 24543m2，地下一層，局部四層， 地上六層。規(guī)模巨大，造型新穎， 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高， 施工難度大， 工期短，本工程高性能混凝土用量達(dá)65600 m3，主要由辦公區(qū)、舞臺(tái)區(qū)、觀眾區(qū)、休息區(qū)四大塊組成，設(shè)計(jì)有一道永久性伸縮縫及八道后澆帶，最大一塊面積達(dá)4500m2。同時(shí)，在舞臺(tái)區(qū)及休息區(qū)設(shè)有勁性鋼骨柱29根，其內(nèi)混凝土采用了自密實(shí)細(xì)石混凝土。超長(zhǎng)、超

2、大面積及大體積混凝土是本工程結(jié)構(gòu)的重要特色之一，其裂縫控制、混凝土的耐久性能也是本工程施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。二、高性能混凝土施工技術(shù)本工程混凝土最大輸送距離達(dá)280m，最大輸送高度為40m，為滿足泵送混凝土和大劇院復(fù)雜特殊造型的施工要求，我們大量采用了高性能混凝土施工技術(shù)。針對(duì)本工程的需要， 配制高性能混凝土?xí)r為了優(yōu)選原材料和配合比，我們應(yīng)用“ 雙摻” 技術(shù)，除提高混凝土的可泵性外， 還有意識(shí)地預(yù)先通過(guò)試驗(yàn)確定低收縮率的混凝土配合比，同時(shí)減少水泥用量， 降低混凝土的水化熱和改善其收縮性能。2.1 優(yōu)選原材料選用優(yōu)質(zhì)的原材料，如底板施工中采用連續(xù)級(jí)配骨料， 增大混凝土的密實(shí)度。嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)和人

3、泵坍落度， 隨不同施工階段的設(shè)計(jì)要求與天氣變化情況跟蹤調(diào)整配合比，詳見(jiàn)下表。原材料選用表應(yīng)用部位水泥粗骨料細(xì)骨料拌和水地下室底板洋房 42.5 硅酸鹽水泥碎石，粒徑531.5 mm 含泥量 0.7% 中粗砂，細(xì)度模數(shù) 2.63.0含泥量 0.6% 自來(lái)水看臺(tái)華新 42.5 硅酸鹽水泥碎石，針片狀顆粒含量6.9%壓碎指標(biāo) 6.6%，含泥量 0.7% 中砂，細(xì)度模數(shù)2.5 含泥量 0.6% 自來(lái)水樓層板洋房 42.5 礦渣硅酸鹽水泥碎石，粒徑1020 mm，含泥量1%，針片狀顆粒含量10% 普 通 河 砂 ， 細(xì) 度 模 數(shù)2.532，含泥量 1.2% 自來(lái)水2.2 采用“ 雙摻技術(shù)在本工程施工中

4、，地下室底板使用kfdn-sp8 外加劑，看臺(tái)樓層等混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況，選用fdn-9000 高效緩凝減水劑、 fec2 外加劑等，這些高效外加劑具有高減水率和良好的保塑性能。摻外加劑混凝土與基準(zhǔn)混凝土的減水效應(yīng)比較如圖所示。摻外加劑混凝土與基準(zhǔn)混凝土減水效應(yīng)比較根據(jù)本工程的具體情況， 我們分別選用武漢發(fā)電廠、 湖北科能環(huán)保公司等的i 級(jí)或級(jí)粉煤灰，采用粉煤灰這種活性的水硬性材料代替部分水泥，補(bǔ)充泵送混凝土中的細(xì)骨料， 提高混凝土的抗?jié)B性、 耐久性和流動(dòng)性， 并改善其可泵性和降低水化熱，從而提高混凝土的后期強(qiáng)度。2.3 配合比選擇混凝土的配合比決定了混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性、和易性、坍落度、水

5、泥用量、水化熱大小、 初凝和終凝時(shí)間以及混凝土收縮率等性能指標(biāo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求、氣候條件，摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理狀況，采用不同技術(shù)指標(biāo)，由實(shí)驗(yàn)室試配確定。(1) 地下室底板施工階段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件， 對(duì)底板混凝土提出以下指標(biāo)：坍落度 1214cm； 初凝時(shí)間 68h； 摻加高效減水劑， 超量摻加 i 級(jí)粉煤灰，減少水泥用量，降低水化熱；通過(guò)試驗(yàn)選定收縮率較小的配合比。為了確?；炷辆哂懈咝阅?， 我們提前對(duì)混凝土配合比進(jìn)行了大量反復(fù)多次的試驗(yàn)，取得十幾組試配數(shù)據(jù)， 測(cè)試了不同配合比混凝土的收縮率及收縮與齡期的關(guān)系， 并采用鋼環(huán)試驗(yàn)方法測(cè)試混凝土的長(zhǎng)期收縮情況。測(cè)定混凝土

6、收縮率后，有意識(shí)地模擬澆筑一塊混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試其溫度變化和收縮率， 確定了表 2 的配合比，其收縮率為0120，且在 14d后基本上不再收縮。實(shí)踐證明，本配合比是成功的，用i 級(jí)粉煤灰代替部分水泥，大大減少了水泥用量和降低了水化熱，在確定了收縮率較小的配比后， 據(jù)此收縮率確定底板分塊的最大長(zhǎng)度為45m，相鄰塊之間混凝土澆筑的時(shí)間間隔為14d。底板 c35s8高性能混凝土配合比水膠比水泥（ kg）i 級(jí)粉煤灰（ kg）砂（ kg）石（ kg）水（ kg）減水劑（ kg）0.35 300 80 760 1095 170 8.5 (2) 看臺(tái)樓層選擇不同的水泥和多種外加劑進(jìn)行配合比試驗(yàn)研究，

7、對(duì)外加劑的適應(yīng)性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)， 得出針對(duì)不同階段和不同施工部位的優(yōu)化配合比?？磁_(tái)采用 fec2 外加劑摻量為16，級(jí)粉煤灰摻量為22，既滿足了混凝土的強(qiáng)度要求，又具有良好的可泵性和經(jīng)濟(jì)性。樓層采用fdn-9000 高效緩凝減水劑和湖北科能環(huán)保公司的級(jí)粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加劑 =l：023：217：320：053：0016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加劑用量分別為332，722，1063，176，77，528/m3，水膠比 04，含砂率 404，坍落度 145mm，質(zhì)量密度 2370kgm3，初凝時(shí)間 58h，終凝時(shí)間 810h。2.4 合理增加施工縫數(shù)量以改善

8、約束條件在超大面積現(xiàn)澆底板、 看臺(tái)和樓層中，通過(guò)合理增加施工縫數(shù)量，降低了約束應(yīng)力，減少了混凝土收縮，取得良好的效果。2.4.1 地下室底板為了有效控制混凝土底板的收縮變形，施工前經(jīng)計(jì)算和研究，決定調(diào)整底板分塊， 將大塊底板劃分成小塊進(jìn)行施工，中間增加 6 條施工縫，把整個(gè)底板劃分成16小塊，每塊長(zhǎng)度基本上控制在30m內(nèi)，底板后澆帶按設(shè)計(jì)要求采用橡膠止水片， 施工縫和側(cè)墻后澆帶及外墻水平施工縫采用鋼板止水片。后澆帶、施工縫采用新型永久性模板快易收口網(wǎng)。 后澆帶待其兩側(cè)混凝土齡期達(dá) 2 個(gè)月后再施工， 采用比設(shè)計(jì)高一等級(jí)的微膨脹混凝土澆筑。底板混凝土的澆注采用跳倉(cāng)法進(jìn)行，相鄰兩塊底板混凝土澆注時(shí)

9、間間隔為14d，實(shí)踐證明收到了很好的效果。2.4.2 看臺(tái)樓層本工程形體龐大， 看臺(tái)樓層面積巨大， 環(huán)狀結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)， 為防止混凝土貫通裂縫的產(chǎn)生， 并有效控制表面裂縫的開(kāi)展， 施工過(guò)程中在不影響結(jié)構(gòu)整體性的前提下， 兼顧施工方便， 沿看臺(tái)和樓層環(huán)向增設(shè)了兩道施工縫，縫處增設(shè)構(gòu)造配筋， 合理劃分施工流水段， 使施工縫有效削減了混凝土結(jié)構(gòu)的約束應(yīng)力，減少了蓄熱量與水化熱的過(guò)度積累，避免了有害裂縫的產(chǎn)生。三、自密實(shí)混凝土施工技術(shù)本工程在舞臺(tái)區(qū)及休息區(qū)設(shè)置了29 根頸性鋼骨柱以支撐上部的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋體系，因勁性柱內(nèi)鋼骨、鋼筋密集，混凝土很難按正常工序進(jìn)行振搗，為此，我們采用了自密實(shí)混凝土施工技術(shù)對(duì)勁性柱進(jìn)

10、行施工。3.1 自密實(shí)混凝土工作原理自密實(shí)高性能混凝土是在較低的水膠比下不經(jīng)振搗僅靠自重就能填充到復(fù)雜模型的各個(gè)角落， 具有均勻自密實(shí)成型的性能， 又保證混凝土硬化后具有優(yōu)良的力學(xué)性能和優(yōu)異的耐久性能。3.2 自密實(shí)混凝土配合比的優(yōu)化方法 優(yōu)選原材料，降低膠結(jié)料用量，在保證自密實(shí)混凝土工作性同時(shí)，盡量降低砂率， 并優(yōu)化集料級(jí)配。 自密實(shí)混凝土拌合物的砂率值，對(duì)混凝土拌合物的工作性能有很大影響。 因此在保證混凝土拌和物工作性的同時(shí)，應(yīng)盡量降低自密實(shí)混凝土的砂率， 以使其具有較好的變形抵抗能力。同普通混凝土一樣， 自密實(shí)混凝土骨料的間隙要由漿體來(lái)填充，當(dāng)骨料級(jí)配較差時(shí)， 骨料的空隙率很大， 大量的

11、漿體被用于填充空隙， 此時(shí)混凝土的膠結(jié)料用量較高。因此，在進(jìn)行自密實(shí)混凝土的配制時(shí)，應(yīng)對(duì)骨料的級(jí)配給予足夠的重視。 在混凝土拌合物中加入礦物細(xì)摻料，由于礦物細(xì)摻料顆粒較細(xì)，比表面積較大，增加了漿體的保水能力和觸變性，提高拌合物的抗分離能力。 特別是摻入粉煤灰作為礦物細(xì)摻料， 可以發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)， 增加混凝土的和易性。 通過(guò)摻加礦物細(xì)摻料來(lái)改善自密實(shí)混凝土的工作性，不僅可以避免摻加增粘劑帶來(lái)的不利影響，而且可以節(jié)約造價(jià)，因此是配制自密實(shí)混凝土首選的方法。 合理選用或配制復(fù)合高效減水劑。外加劑在配制自密實(shí)混凝土中起到主導(dǎo)作用，是能否配制成功的關(guān)鍵所在。隨著我國(guó)外加劑工業(yè)的發(fā)展，可供選擇的高效（高性

12、能）減水劑的品種越來(lái)越多，由于自密實(shí)混凝土對(duì)外加劑比較敏感，應(yīng)精心選擇合適的外加劑。 合理采用增粘劑以提高混凝土拌合物抵抗分離的能力。增粘劑能顯著地增加水溶液的粘度， 解決高流動(dòng)度、 高擴(kuò)展度的新拌混凝土的變形能力和抗離析性的矛盾，提高自密實(shí)混凝土的穩(wěn)定性，充填性。3.3 試驗(yàn)原材料及優(yōu)化配合比在原材料的選用方面，水泥：采用亞?wèn)|水泥廠的42.5 普通硅酸鹽水泥。礦物細(xì)摻料：湖北科能環(huán)保公司的級(jí)粉煤灰。 砂： 巴河河砂，細(xì)度模數(shù)為 mx=2.5。石子：黃石陽(yáng)新碎石， 520mm 連續(xù)級(jí)配。外加劑：以fdn 萘系高效減水劑為主的復(fù)合外加劑以及多羧酸系減水劑。水：普通自來(lái)水。 自密實(shí)混凝土配合比見(jiàn)下

13、表所示。自密實(shí)混凝土配合比水泥(kg/m3) 粉煤灰(kg/m3) 砂(kg/m3) 石(kg/m3) 水(kg/m3) 外加劑(kg/m3) uea(kg/m3) 水膠比w/(c+f) 350 100 776 950 160 4.45 45 0.30 所配制度自密實(shí)混凝土具有良好的工作性，塌落度為253mm, 塌落擴(kuò)展度為600mm ；在 l 型儀流動(dòng)性試驗(yàn)中，流過(guò)800mm 長(zhǎng)所用時(shí)間為 34s，最終流平長(zhǎng)度為 990mm 。因此其流動(dòng)性完全符合自密實(shí)混凝土的工作性要求，見(jiàn)下圖所示。自密實(shí)混凝土工作性試驗(yàn)3.4 自密實(shí)混凝土應(yīng)用前景自密實(shí)混凝土是在較低水灰比條件下，通過(guò)使用復(fù)合高效減水劑等外加劑和礦物細(xì)摻料配制的比一般流態(tài)混凝土的流動(dòng)性更好，具備更良好的抗分離性、 填充性、優(yōu)良的穿越稠密鋼筋間隙性能的新型材料。該混凝土拌合物在較低的水膠比下不經(jīng)振搗僅靠自重就能填充到復(fù)雜模型的各個(gè)角落，使其具有均勻自密實(shí)成型性能。 自密實(shí)混凝土消除了澆筑混凝土?xí)r的振搗噪聲，提高了施工速度與質(zhì)量，