C80自密实混凝土在超高复杂结构工程中的泵送应用

张有灿，高芳胜

（深圳市安托山混凝土有限公司，广东　深圳　518040）

C80自密实混凝土在超高复杂结构工程中的泵送应用

张有灿，高芳胜

（深圳市安托山混凝土有限公司，广东深圳518040）

本文通过C80自密实混凝土配合比的设计和配合比验证，采用双掺技术配制出一次性泵送可到达200米高度的C80自密实混凝土。生产供应的C80自密实混凝土具有良好的和易性、流动性、填充性、可泵性能和力学性能，在深圳市汉京金融中心超高泵送、复杂劲性钢结构工程的施工应用效果良好，很好地解决了高强混凝土超高泵送、复杂劲性结构施工的技术难题。

C80；自密实；超高泵送；复杂劲性结构

0　前言

自密实混凝土是指具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，在自身重力作用下能够流动并充满模板空间的混凝土。自密实混凝土拌合物具有良好的填充性、间隙通过性和抗离析性，硬化后具有良好的力学性能和耐久性能等优点，自密实混凝土多用于复杂的柱、梁和剪力墙不易振捣施工的结构。

1　工程概况

汉京金融中心工程位于深圳市南山区，占地面积11017m2，总建筑面积165014.4m2，地下室5层、地上结构61层，建筑物高度350m，是目前世界上最高的全钢结构设计的在建建筑物。该工程的钢结构连接复杂，巨型钢管柱截面尺寸为1.2m×3.2m，钢管柱内部配置有竖向和横向交错连接的钩状或环状钢板。负5层（标高-24.6m）～36层（标高196m）的巨型钢管柱采用 C80混凝土，混凝土用量14000m3；37～51层巨型钢管柱采用 C70混凝土，混凝土用量2000m3；52～61层(标高350多米)巨型钢管柱采用 C60混凝土，混凝土用量1000m3。

2　工程混凝土的技术要求

深圳市汉京金融中心工程采用创新性的全钢结构体系，巨型钢管柱为复杂劲性结构设计。因钢管柱内部配置有竖向和横向交错连接的钩状或环状钢板复杂劲性连接构造使混凝土施工存在不易振捣或振捣不到位的风险。为保证并提高混凝土施工质量，施工单位选用自密实混凝土施工，要求自密实混凝土拌合物具有良好的可泵性能、抗离析性能和无振捣自填充密实性能。C80混凝土的施工技术指标要求为：扩展度SF2（660～755mm）等级，扩展时间T500=4～7s，坍落度倒置排空时间4～7s，混凝土拌合物的保水性、流动性、填充性、粘聚性和抗离析性良好，满足自密实混凝土超高泵送的施工技术要求。

3　原材料情况

水泥：P·II52.5R硅酸盐水泥，性能检测指标见表1。

表1　水泥性能指标

粉煤灰： F类I级，性能检测指标见表2。

矿粉：S95级，性能检测指标见表3。

表3　矿粉性能指标

细集料：细度模数2.7的河砂，河砂颗粒级配为 II 区，含泥量0.6%，表观密度2630kg/m3。

粗集料：5～20mm 连续级配花岗岩反击破碎石，粒型较好，性能检测指标见表4。

表4　粗集料性能指标

减水剂：含固量20% 聚羧酸型缓凝高性能减水剂，氯离子含量0.07%，掺量1.7% 时的减水率30%。检验指标符合GB8076－2008《混凝土外加剂规范》性能质量要求。

4　配合比设计

配合比设计依据 JGJ55－2011《普通混凝土配合比设计》、JGJ/T281－2012《高强混凝土应用技术规程》和 JGJ/T283—2012《自密实混凝土应用技术规程》。

配制强度 fcu.o：根据JGJ/T281－2012《高强混凝土应用技术规程》的要求，fcu,o≥1.15fcu,k=92MPa，为确保混凝土抗压强度的保证率，宜适当地提高安全保证系数，本配比设计选用配制强度95MPa。

水胶比 W/B：按高强混凝土水胶比经验数据，选用水胶比 W/B =0.27。

用水量 W0：根据 JGJ55－2011设计规程用水量参考值，掺量1.7%减水剂减水率30%，用水量为W0=225×(1-30%)=158kg/m3。

胶凝材料用量B：B= W0÷(W/B)=585kg/m3。

粉煤灰F：根据试验数据，粉煤灰掺量宜为15%，F=88kg/m3。

矿渣粉Ks：根据试验数据，矿粉掺量宜为25%，Ks=146kg/m3。

水泥用量C：C=351kg/m3。

外加剂用量Ad ：掺量1.7%，用量为 Ad=10.0kg/m3，其中外加剂含水量为10×(1-20%)=8kg/m3，修正后实际用水量W=150kg/m3。

粗骨料G用量：根据自密实混凝土配合比设计粗骨料的体积要求，扩展度SF2等级的自密实混凝土的粗骨料体积宜选用0.30～0.33m3,本配合比设计选用0.33m3，粗骨料的用量为G=871kg/m3。

细骨料 S 用量：采用重量法，假定混凝土容重为2400kg/m3，计算得出河砂用量为 S=784kg/m3，砂率47.4%。

试验用基准配合比为 ：水:水泥:粉煤灰:矿渣粉:碎石:河砂:外加剂=150:351:88:146:871:784:10.0。

5　设计配合比试验及结果

配合比试验按0.26、0.27、0.28的水胶比进行，见表5，三组试拌的混凝土拌合物0h、1h 、2h、3h 的扩展度及经时3h 的倒置坍落度筒排空时间、T500、离析性测试结果见表6，三组拌合物的保水性、粘聚性、泌水性、流动性、均匀性、抗离析性良好。三组试配拌合物分别成型试块后进行标准养护室养护，并进行相关力学性能测试，结果见表7。

表5　试验配合比　kg/m3

从试验结果表6、表7可以看出，A215、AS216、A217配合比的混凝土拌合物扩展度经时损失都很小，符合高强混凝土拌合物坍落度、扩展度经时损失小的技术要求。A215配合比的混凝土扩展度不符合工程的技术要求，同时抗压强度过高造成了材料的浪费；A216配合比的混凝土拌合物性能指标、力学指标满足工程施工技术及混凝土配合比设计的要求；A217配合比的混凝土抗压强度偏低不能满足工程技术及混凝土配合比设计的要求。

表6　试验配合比的混凝土拌合物性能

表7　试验配合比的混凝土力学性能

为了使 C80自密实混凝土能顺利在工程中泵送施工应用，在汉京金融中心大厦工程混凝土浇筑施工前，试验室进行了6次不同批次原材料的 A216配合比验证试验，验证试验的结果见表8和表9。

表8　验证 A216配合比的混凝土拌合物性能检测结果

表9　验证 A216配合比的混凝土力学性能检测结果

从验证试验的结果表8、表9数据来看，6组混凝土28d 标养试块平均强度96.9MPa ，最低一组强度为94.3MPa（≥1.15fcu.o），且混凝土拌合物的扩展度及其经时损失的检验结果都符合混凝土施工的技术要求，完全能满足 C80自密实混凝土超高泵送施工的需要。

6　C80自密实混凝土的应用

深圳市汉京金融中心工程复杂劲性巨柱 C80自密实混凝土自2015年6月开始泵送施工，目前结构高度已达150m 以上。混凝土施工期间，搅拌站严格控制混凝土拌合物的扩展度720～750mm 出厂，到施工现场的混凝土拌合物扩展度保持在680～740mm，所以混凝土泵送作业非常顺利，混凝土拌合物从泵管流出顺畅，没发生过一起混凝土堵泵现象（泵送的压力15～20MPa）。C80自密实混凝土生产期间抽检混凝土拌合物成型试块129组，标准养护28d 试块平均抗压强度为96.1MPa，最大值为102.2MPa，最小值为92.6MPa。检测巨型钢管柱内硬化的混凝土与钢板粘结性良好，没发现有空鼓现象，混凝土的质量得到建设单位和施工单位的好评。

7　结论

（1）采用双掺配合比技术，充分发挥活性掺合料的超叠加效应，不掺硅灰的前提下可配制能泵送的 C80自密实混凝土。

（2）所配制的 C80自密实混凝土拌合物具有剪应力小和流动性好的工作性能，满足超高泵送的要求。

（3）生产的 C80自密实混凝土在工程中使用时泵送顺利，混凝土拌合物流动性好、施工方便，具有良好的工作性、力学性和经济性。

[1]JGJ55－2011．普通混凝土配合比设计规程[S]．

[2]JGJ283－2012．自密实混凝土应用技术规程[S]．

[3]JGJ/T281－2012．高强混凝土应用技术规程[S]．

[4]GB50119－2013．混凝土外加剂应用技术规程[S]．

[5]CCES02－2004．自密实混凝土设计与施工指南[S]．

［通讯地址］广东省深圳市福田区北环路南侧（518040）

张有灿，男（1966—），1988年7月山东建材学院本科毕业，一直从事建筑行业工作。