侯鈞宇，梁駿宇，周金晶

（1.江蘇省淮安市水利工程建設(shè)管理服務(wù)中心，223005，淮安；2.江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司，223005，淮安）

自密實(shí)混凝土是一種具有優(yōu)良性能的新型建筑材料，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工程項(xiàng)目中。隨著大中型泵站二期混凝土施工的不斷發(fā)展，人們開(kāi)始研究和探索自密實(shí)混凝土在工程中的應(yīng)用效果。通過(guò)對(duì)比不同材料的使用情況，可以發(fā)現(xiàn)自密實(shí)混凝土與傳統(tǒng)混凝土在施工過(guò)程中存在一些差異。本文以江蘇省南通市通呂運(yùn)河水利樞紐工程為例，對(duì)自密實(shí)混凝土在大中型泵站二期混凝土施工中的應(yīng)用效果進(jìn)行探討。

一、工程概況

1.工程簡(jiǎn)介

南通市通呂運(yùn)河水利樞紐工程位于通呂運(yùn)河上游入江口門(mén)處，距長(zhǎng)江口2.2 km，工程等別為Ⅱ等，規(guī)模為大（2）型，包括通呂閘及通呂運(yùn)河引水泵站，采用閘站結(jié)合方案，泵站布置于北側(cè)，通呂閘布置于南側(cè)。通呂閘集引水、擋潮、排澇等功能于一身，設(shè)計(jì)引水流量480 m3/s，設(shè)計(jì)排澇流量650 m3/s，共10孔閘門(mén)，總凈寬100 m；泵站采用3臺(tái)套豎井貫流泵機(jī)組，單機(jī)流量33.3 m3/s，配套臥式異步交流電動(dòng)機(jī)，總裝機(jī)4800 kW。

2.泵站二期混凝土概況

本工程泵站二期混凝土主要包含進(jìn)水流道二期混凝土、出水流道二期混凝土以及電機(jī)基座等部位，基本特點(diǎn)是薄壁結(jié)構(gòu)體、異型結(jié)構(gòu)、鋼筋密集、空間狹小等，是工程施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

二、材料與方法

1.材料選取

結(jié)合施工中存在空間尺寸小、配筋密集、結(jié)構(gòu)尺寸變化大等特點(diǎn)，施工人員不能進(jìn)入倉(cāng)面澆筑振搗，采用常規(guī)混凝土澆筑密實(shí)性不足，易產(chǎn)生蜂窩、孔洞，表面平整度差，尤其進(jìn)出水流道二期混凝土環(huán)形結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生射線狀溫度裂縫、頂部易產(chǎn)生沉降收縮裂縫等問(wèn)題。本研究將大摻量粉煤灰細(xì)石補(bǔ)償收縮自密實(shí)混凝土應(yīng)用于泵站二期混凝土，集中優(yōu)化組合了多項(xiàng)過(guò)程技術(shù)，通過(guò)技術(shù)組合產(chǎn)生聯(lián)合效應(yīng)，促成集成創(chuàng)新，確保二期混凝土密實(shí)度、表面平整度、線型等施工質(zhì)量。

2.工藝原理

通過(guò)采用自密實(shí)混凝土配制與澆筑技術(shù)，結(jié)合模板體系及鋼筋安裝施工技術(shù)、保證新老混凝土結(jié)合面有效黏結(jié)施工技術(shù)、保證混凝土澆筑密實(shí)性施工技術(shù)、提高混凝土拌和物均勻性和降低坍落度經(jīng)時(shí)損失技術(shù)以及混凝土防裂抗裂技術(shù)等系列過(guò)程技術(shù)組合應(yīng)用，提高大中型泵站二期混凝土澆筑質(zhì)量。

（1）自密實(shí)混凝土配制原理

通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)水泥、骨料以及在混凝土中大量摻入粉煤灰礦物摻合料、膨脹纖維抗裂防水劑、高性能減水劑、膨脹劑，配制大流動(dòng)度、高黏聚性、補(bǔ)償收縮的自密實(shí)高性能混凝土，使混凝土的屈服應(yīng)力減小到足以被因自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力克服，既使混凝土流動(dòng)性增大，同時(shí)又具有足夠的塑性黏度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現(xiàn)離析和泌水問(wèn)題，能自由流淌并充分填充模板內(nèi)的空間，形成密實(shí)且均勻的膠凝結(jié)構(gòu)。自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)基本參數(shù)見(jiàn)圖1。

圖1 自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)基本參數(shù)示意

①大摻量粉煤灰：使用Ⅰ級(jí)粉煤灰作摻合料,粉煤灰中含有大量球形玻璃體，能起到潤(rùn)滑作用，增加自流平混凝土的流動(dòng)性；粉煤灰能降低混凝土初期的水化熱，控制混凝土的溫升，很好地防止溫度裂縫的產(chǎn)生。

②高性能減水劑：混凝土中摻入復(fù)合型高性能減水劑，具有緩凝和引氣作用，使得混凝土保塑時(shí)間顯著增長(zhǎng)，減少混凝土離析，實(shí)現(xiàn)混凝土具有良好黏聚性、大流動(dòng)性、自密實(shí)性。

③高抗裂高抗?jié)B復(fù)合材料：使用可靠的復(fù)合材料，增強(qiáng)混凝土補(bǔ)償收縮及混凝土抗裂能力，從而保持新澆混凝土體積穩(wěn)定性。

④采用細(xì)石自密實(shí)自流平混凝土，解決局部空間狹小、鋼筋密集、不能振實(shí)的問(wèn)題。

（2）模板體系

模板先在木工場(chǎng)制作，模板表面涂刷聚合物脫模劑，在拼縫部位用雙面膠封閉，注意各模板拼接要保證接縫平整度。自密實(shí)混凝土的大流動(dòng)性產(chǎn)生的側(cè)壓力，不僅要求模板體系有良好的強(qiáng)度保障體系，同時(shí)也對(duì)模板的密封性有嚴(yán)格要求。通過(guò)根植或預(yù)埋鋼筋并水平聯(lián)為網(wǎng)狀形成整體，然后焊接三段式止水螺栓，通過(guò)圍檁錨定模板，結(jié)合外部搭設(shè)腳手架形成牢固模板體系。模板接縫及模板與機(jī)泵管間采用軟聯(lián)系硬聯(lián)接方式保障密封性。采用三段式止水螺桿可以避免螺桿位置滲漏問(wèn)題，省掉了傳統(tǒng)止水螺桿切割的工序，澆筑后的墻體整體更美觀。

（3）鋼筋制安

異形部位（環(huán)形輻射筋）鋼筋先加工制成相應(yīng)形狀，并逐一編號(hào)，再統(tǒng)一安裝。

（4）新老混凝土界面接合

新老混凝土接合面規(guī)范鑿毛、仔細(xì)沖洗，然后在處理后的老混凝土面涂刷水泥基界面劑，同時(shí)通過(guò)在老混凝土面預(yù)設(shè)或植筋方式設(shè)置接茬鋼筋，再結(jié)合混凝土澆筑過(guò)程控制技術(shù)保證混凝土澆筑質(zhì)量，從而提高新老混凝土之間黏結(jié)強(qiáng)度。

（5）降低沉降縫

在頂部設(shè)置多個(gè)進(jìn)料口兼觀測(cè)孔，在泵管周?chē)?、中位置合理設(shè)置排氣孔，利用混凝土增壓技術(shù)控制混凝土澆筑速度，設(shè)置混凝土靜停等待時(shí)間，控制混凝土均衡上升。

（6）提高混凝土拌和物性能

為防止混凝土運(yùn)輸過(guò)程中離析以及混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失，混凝土運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，二次摻入部分高效塑劑（二次摻量等于設(shè)計(jì)值），二次拌和，保證混凝土新鮮度，滿足其施工性。

3.施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

①倉(cāng)面清理：采用風(fēng)鎬等設(shè)備鑿除老混凝土，混凝土鑿除面沖洗并清除干凈，模板安裝后要再次清理，澆筑前要嚴(yán)查倉(cāng)面，保證倉(cāng)面清潔。

②植筋：按設(shè)計(jì)要求鉆錨筋孔，采用藥卷式錨固劑、微膨脹砂漿等材料錨固鋼筋，錨筋深度需符合設(shè)計(jì)要求（特殊情況下不小于20 倍的植筋直徑）在錨固材料未達(dá)到一定強(qiáng)度之前不得擾動(dòng)錨筋。

③鋼筋制作與安裝：在鋼筋加工場(chǎng)對(duì)鋼筋進(jìn)行放樣并制作成相應(yīng)的形狀逐一編號(hào)，再在流道內(nèi)安裝鋼筋。

④模板制作與安裝：異形模板制作先確定模板分節(jié)分塊方式，再加工制作；需分節(jié)分塊的，可先整體制作再拆開(kāi)安裝，模板表面用聚合物脫模劑；安裝時(shí)要充分考慮混凝土大流動(dòng)度對(duì)模板密封性及強(qiáng)度影響，避免跑模、漏漿等情況。

⑤根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)置進(jìn)料口、觀測(cè)孔，采用直徑10 cm的PVC管做澆筑導(dǎo)管并設(shè)置合理坡度。

⑥自密實(shí)混凝土：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比做好混凝土計(jì)量、坍落度和擴(kuò)展度等控制，尤其是高效塑化劑二次摻合，第一次摻加的高效塑化劑要滿足混凝土的生產(chǎn)及運(yùn)輸要求，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后第二次摻入時(shí)計(jì)量要精準(zhǔn)，二次拌和要充分，保障混凝土拌和物的均勻性。

⑦混凝土澆筑：澆筑時(shí)要時(shí)刻注意觀測(cè)進(jìn)料口、觀測(cè)孔等部位混凝土上升情況，保證混凝土上升相對(duì)均衡，合理控制混凝土澆筑速度，在混凝土澆筑高度至泵管約1/3處及高出泵管50 cm時(shí)，暫停混凝土澆筑，等待1.5～2 h，目的是讓混凝土充分密實(shí)穩(wěn)定。

⑧混凝土養(yǎng)護(hù)：帶模養(yǎng)護(hù)不少于7 d，拆模后再保濕養(yǎng)護(hù)14 d以上。

⑨混凝土質(zhì)量檢查檢測(cè)：混凝土拆模后，對(duì)混凝土澆筑質(zhì)量進(jìn)行檢查檢測(cè)，包括整體外觀、表面平整度、結(jié)構(gòu)尺寸、混凝土實(shí)體強(qiáng)度、新老混凝土粘結(jié)強(qiáng)度、混凝土密實(shí)性等。泵站二期混凝土自密實(shí)混凝土施工布置見(jiàn)圖2。

圖2 泵站二期混凝土自密實(shí)混凝土施工布置圖

三、工程應(yīng)用效果分析

1.施工成本

與常規(guī)的混凝土澆筑施工方法相比，自密實(shí)混凝土的應(yīng)用節(jié)省了設(shè)備和人力投入，同時(shí)完全滿足強(qiáng)度、線型、尺寸、平整度等質(zhì)量要求，且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。常規(guī)混凝土施工方法總是伴隨著裂縫、混凝土通病等質(zhì)量問(wèn)題，使得后期維修加固成本大大增加，同時(shí)給工程帶來(lái)負(fù)面影響。

2.工期

采用自密實(shí)混凝土施工技術(shù)，一次立模澆筑到位，施工便利，大大節(jié)約了工期，為后續(xù)施工提供有利條件。

3.社會(huì)效益和示范意義

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)自密實(shí)混凝土為大中型泵站二期混凝土施工提供了新的施工技術(shù)和工藝，也為過(guò)密配筋、薄壁、復(fù)雜形體等振搗困難的部位應(yīng)用自密實(shí)混凝土施工技術(shù)提供了實(shí)例,該方法具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值；采用二次后摻外加劑、二次拌和施工工藝，對(duì)提高混凝土拌和物的均質(zhì)性、減少坍落度經(jīng)時(shí)損失有重要作用，在自密實(shí)混凝土推廣應(yīng)用中均可采用此項(xiàng)技術(shù)。

4.經(jīng)濟(jì)效益綜合分析

在通呂運(yùn)河水利樞紐工程中，與灌漿料相比，自密實(shí)混凝土經(jīng)濟(jì)總成本具有巨大優(yōu)勢(shì)；與普通混凝土相比，經(jīng)濟(jì)總成本節(jié)省15.9%。不同施工方法經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比綜合分析如表1所示。

表1 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

四、總結(jié)

通過(guò)嚴(yán)格把控泵站二期混凝土施工質(zhì)量，本工程進(jìn)出水流道、電機(jī)井等部位二期混凝土的密實(shí)度及結(jié)構(gòu)線型均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，表面平整度優(yōu)異、光滑度高，沒(méi)有出現(xiàn)混凝土質(zhì)量通病，泵站運(yùn)行到目前未出現(xiàn)裂縫滲漏等情況，為類(lèi)似泵站二期混凝土施工提供了可參考的經(jīng)驗(yàn)。

自密實(shí)混凝土施工方法經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，值得在大中型泵站二期混凝土工程中推廣應(yīng)用。

五、優(yōu)化與展望

1.優(yōu)化方向

首先應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化自密實(shí)混凝土的施工工藝。自密實(shí)混凝土的施工要求較高，需要熟練的施工人員和適用的施工設(shè)備。因此應(yīng)研究并開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)化的施工方法，使自密實(shí)混凝土的施工更加容易和高效。

此外，還應(yīng)進(jìn)一步提高自密實(shí)混凝土的抗裂性能。盡管自密實(shí)混凝土在減少混凝土表面孔隙和裂縫方面表現(xiàn)出良好的效果，但仍有改進(jìn)的空間。可以通過(guò)改進(jìn)材料配比、優(yōu)化施工工藝等方式，進(jìn)一步提升自密實(shí)混凝土的抗裂性能，以滿足更高的工程要求。進(jìn)一步提高自密實(shí)混凝土技術(shù)的應(yīng)用效果和可行性，以滿足不同工程項(xiàng)目的需求。

2.研究展望

①自密實(shí)混凝土施工技術(shù)的研究。利用新的施工方法和技術(shù)，提高自密實(shí)混凝土施工效率和質(zhì)量。例如，通過(guò)使用先進(jìn)的施工設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以減少施工時(shí)間和人力成本。

②自密實(shí)混凝土抗裂性能的研究。進(jìn)一步深入探究自密實(shí)混凝土在不同環(huán)境和荷載條件下的抗裂性能，以尋找更好的增強(qiáng)措施，提高混凝土的耐久性。