影响自密实混凝土灌注质量因素及缺陷应对

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摘 要：自密实混凝土作为近几十年来建筑技术领域最具革命性的发展产物，因其优越的工作性能和良好的耐久性被各国建筑学者所看好，它适用于各类混凝土结构和施工条件，一度被认为是混凝土将来的必然发展趋势之一。然而就其目前的使用情况来看，其应用并不广泛，究其原因在于难以有效保证自密实混凝土最终的灌注质量和灌注效果。本文以京石客专无砟道岔板灌注实验为背景，围绕影响自密实混凝土灌注质量所涉及的因素，从生产、浇筑以及养护等环节挖掘相关因素内容及范围并对实验过程中所做的缺陷应对进行归纳和总结，用以指导现场更好地完成自密实混凝土的灌注施工。

关键词：自密实混凝土；灌注质量；影响因素；缺陷应对

中图分类号：TV5 文献标识码：A

一、自密实混凝土自身特点及发展现状

自密实混凝土，又名“自流平混凝土”，是指在其自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好的均质性，且不需要附加振动就能够获得最终既定压实强度的混凝土。与普通混凝土相比，除了应具备普通混凝土所应具备的和易性、粘聚性、保水性以及限定时间范围内初凝和终凝要求之外，还应具备更好的流动性、较高的间隙通过性以及较大的抗离析性。

早在20世纪70年代，西方发达国家就已经开始使用轻微振动的混凝土，但直到90年代中期才首次将自密实混凝土用于交通网络民用工程上。亚洲自密实混凝土的使用源于日本，起初日本发展自密实混凝土主要是为了解决缺少熟练技术工人情况下提高混凝土耐久性的问题。目前在国外自密实混凝土应用已十分广泛，有数据统计美国、英国、加拿大和日本自密实混凝土的使用量已占到混凝土使用总量的30%～40%，而我国目前除了少有的几条客运专线和高铁线路的无砟轨道板式道岔有所涉及外，其应用并不广泛，原因可概括为以下几点：1.尚且没有一个统一且被普遍认可的配合比设计方法；2.其技术并不十分成熟，新拌混凝土的工作性非常敏感；3.质量波动受各因素影响变化幅度较大，运输距离、工序衔接、灌注过程之间均需要较好的施工配合。而上述原因归根结底就是难以有效保证最终的灌注质量和灌注效果。

二、影响自密实混凝土灌注质量因素分析

混凝土产品的形成要经过制拌、运输、浇筑等一系列环节操作，各环节的有效把控都将影响到混凝土最终的灌注质量，而自密实混凝土因其应具备的特性要求较多，便会受原材料质量、配料准确、拌制时间、灌注配合等众多因素的条件限制，将上述影响因素以混凝土出料为界，从不同的角度剖析和研究相关因素内容，是确保最终灌注质量的唯一途径。

（一）从混凝土生产的角度剖析因素内容

自密实混凝土因其特有的性质决定了它无论是在选材要求上，还是配料准确程度上都应遵循严格的操作规程，且在拌制过程中应掌握恰当的拌合时间以便获得包含塌落扩展度、扩展时间T50、含气量等指标符合既定要求的混凝土拌合料。

1.选材方面，为使制拌后的自密实混凝土能够获得更为优越的流动性及和易性，我们一般采用经筛洗后的水洗砂和水洗碎石，严格将粗细骨料的含泥量分别控制在2.0%与0.5%范围之内。此外，粗骨料粒径除要满足钢筋最小净距要求之外，必须采用连续级配，且最大公称粒径不宜大于16mm。

2.配料方面，必须采用配有自动计量系统的搅拌站进行搅拌，各原材料称量最大允许偏差（按重量计）均应控制在限定范围之内（水泥和矿物掺和料±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%），尤其应注意粗细骨料含水率的监测及调整（每班抽测两次，雨天随时抽测）。

3.制拌方面，应确保拌合时间不少于2min，并不宜超过3min。同时严格按照投料顺序进行投料，一般先投入细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌均匀后，再加入所需用水量和外加剂。

（二）从现场施工角度剖析因素内容

对比其优质混凝土的生产过程，接下来的现场施工环节配合也是实现其质量效果的必要条件。同样，处于对自密实混凝土特性的维护，无论是在过程运输，还是现场浇筑以及后期养护等方面都应有更为严格的操作时间要求和操作流程规范。

1.从运输角度出发，应保持运输混凝土的道路平坦畅通（一般不宜超过25km），确保混凝土在运输过程中能够保持均匀性，运到浇筑地点不发生分层、离析和泌浆现象，运输时间除满足初凝要求外，应不大于1h，并确保现场能够连续浇筑。

2.从灌注角度出发，首先应确保自密实混凝土灌注底面洁净并用水润湿，不积水，然后从单侧（便于观察及排气）使用灌注漏斗M行灌注。灌注过程中应注重泻落高度内的重力势能转化以便增大混凝土的初始流速，同时自由倾落高度不宜过大（不大于1m），控制灌注时间以5min～8min为宜，灌注厚度应满足设计要求。

3.从后期养护角度出发，应采取带模覆盖、喷淋浇水等措施进行保湿养护，养护时间不得少于14天。另外，新浇筑的混凝土与邻接的已硬化混凝土或岩土介质间的温差不得大于15℃。

三、实验过程中所遇到的自密实混凝土灌注质量缺陷

汇总了上述因素，汲取了部分经验之后，我们预先在选定区域模拟现场实际施工条件进行了重复灌板试验，通过反复的灌注和揭板过程，深入挖掘相关操作以及施工环节过程所存在的质量缺陷。

（一）混凝土生产过程造成的质量缺陷

1.因塌落扩展度不足或塌落扩展度短时间内损失较大，造成填充层无法达到密实状态，有时甚至无法充满整个模板空间，即便有填充较为密实的情况出现，而灌注时间也不能满足既定要求。设想在实际现场浇筑过程中此种情况一旦出现势必会造成后续运输到场的混凝土等待时间过长，突破初凝时间最终导致混凝土硬结失效。

2.单纯追求混凝土流动性，仅专注于混凝土充填模板的时间，其结果则是通过对混凝土填充层取样进行压实强度检测和断面现状观察发现，填充层分层较为明显、均匀性较差，直接影响其压实效果。

3.揭板之后发现填充层气泡含量较大，粘接表面部位更为严重，表现为蜂窝麻面较多，损失了压实强度的同时也减少了混凝土底座与道岔板底之间的有效粘接面积。

（二）现场施工环节造成的质量缺陷

1.灌注时经常会出现混凝土在灌注口处由于灌注口宽度有限或流动不畅而产生混凝土堆积现象，堆积越来越高并溢出模板，致使不得不减缓或停止下料，使得下料的冲击力度大大降低，流速减慢，最终造成灌注过程中的恶性循环。

2.下料速度太慢，造成混凝土由于动力不足而流动速度减慢甚至停滞。而下料速度过快则会造成道岔板下空气来不及排除而积聚在轨道板下，从而形成大气泡空洞，影响自密实混凝土与道岔板的粘结强度。

3.未及时对混凝土进行洒水湿润以及覆盖造成混凝土表面开裂，影响填充层压实强度和灌注质量。

四、实验过程中对自密实混凝土质量缺陷所采取的应对措施

（一）混凝土生产过程所采取的应对措施

1.提高砂率，将砂率由48%增加到50%，同时对骨料的级配、含泥量、针片状进行严格控制，将骨料粒径的范围从5mm～16mm缩小至5mm～10mm，并适当调整外加剂的掺量，从而将自密实混凝土的塌落扩展度严格控制在650mm～690mm范围内，其1h的塌落扩展度损失不大于20%。

2.调整矿物掺合料的用量从而调节混凝土的施工性能，减少混凝土拌和物的离析水现象，提高其均匀性，增强混凝土的耐久性。

3.将混凝土的含气量由起初的5%优化到1%～3%，从而在保证混凝土流动性及和易性的同时，降低混凝土表面的气泡含量，最终通过揭板试验验证能够灌注较好的自密实混凝土，且接触面气泡较少，敲开断面混凝土发现结构密实、无空洞。

（二）现场施工环节采取的应对措施

1.针对灌注过程中出现的混凝土堆积现象将灌注漏斗进行了改良，其溜槽部分设计成密闭式，使密闭溜槽下部直接下插至模板内，这样一来，泻落高度内的混凝土的重力势能全部转化为灌注过程中的流动动能，很好地解决了灌注口堆积、外溢等问题，使自密实混凝土灌注时能够均匀流畅，并且保持了灌注的连续性。

2.灌注过程中严格控制下料速度，每立方米混凝土灌注时间宜控制在2min之内，并设专人在灌注口对侧进行舀浆，把握舀浆时间，待对侧混凝土翻浆后马上进行舀浆，以确保混凝土排气畅通，充填密实。

3.注重加强对自密实混凝土前7天的养护工作，以确保后期压实强度的逐渐形成及表面致密平整的外观质量要求。

Y语

通过上述对影响自密实混凝土灌注质量因素的发掘和收集，积累了自密实混凝土的施工经验，更好地指导现场完成自密实混凝土的灌注施工，也希望文中所述的缺陷应对措施能够对类似施工起到应有的借鉴作用，以便广泛地拓展自密实混凝土的使用范围，大幅提高其使用占比。

参考文献

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