浅谈自密实混凝土施工质量控制——以长沙世茂广场项目为例

刘小平（上海建通工程建设有限公司， 上海 200061）

0 引 言

自密实混凝土与普通混凝土相比较，流动性强、混凝土的和易性较好且离析性适中。自密实混凝土在施工时不用任何人工振捣，就能够在自身的重力作用下自行流动与密实，是一种特殊性能的混凝土。自密实钢筋混凝土最显著的特征之一就是按试验室配合比进行设计的混凝土本身具有良好的施工效果和性能。自密实钢筋混凝土的应用场景较广泛，即使是在小空间或钢筋配箍体密集和异形构件等大空间的情况下，仅仅依赖于钢筋混凝土的自重而无需人工振捣，就能实现均匀密实的填充和成型，提高了现场的工作效率，避免了人工振捣容易发生的漏振、过振、蜂窝麻面等常规缺陷问题；同时也提高了钢筋混凝土的浇筑质量，改善了施工作业环境和施工组织，有利于加快施工进度、提高劳动生产效率、降低工程造价。自密实混凝土因而被工程界誉为“建筑工程技术发展史中最具革命性的成果”，并且在一些重大项目的实际运行中，已经获得了很大的经济效益和社会效益。

1 工程概况

长沙世茂国际金融中心地下主体工程 4 层，地上主要工程裙楼 5 层，塔楼 75 层，建筑物总高度 349.8 m，总工程规划设计建筑面积 229 223.1 m2。塔楼主体结构框架是由塔式钢管钢筋混凝土结构框架+钢筋混凝土框架核心筒+伸臂式钢桁架的混合结构建筑体系，外框共设置 16 根钢管柱。其中：GKZ1 钢管柱的尺寸由 φ2 500 mm×32 mm渐变为 φ1 100 mm×18 mm，强度等级 Q345B， 共 8根；GKZ2 钢管柱的尺寸由 φ1 800 mm× 25 mm 渐变为 φ900 mm×18 mm，强度等级 Q345B， 共 8 根。钢管柱内的地基应浇筑一层自密实的混凝土，26 层及以下的强度等级分别为 C60，27 层到 36 层之间的地基分别为C50，37 层及以上为 C40。钢管柱每层 1 节，标准层层高为 4.2 m (加强层为 4.5 m)。

2 自密实混凝土浇筑施工的特点和难点分析

不同于一般常规的现浇结构，钢管柱体主梁结构内部的自密实混凝土，是仅依靠钢管柱在混凝土中的自重力作用而不需人工或机械振捣的作业，在其浇筑施工中必须具有足够的变形能力和流动性，能够充分地填补钢管柱内部空间，并最终建造成密实均匀的混凝土主梁构件。自密实混凝土浇筑施工的工作特性和关键参数必须满足其间隙透过性、耐离析力(或稳定性)和良好填充性(或流动性) 3 个方面。

钢管内的混凝土具有强烈的不可逆转性：混凝土一经浇筑，外观缺陷难以像常规混凝土那样可以通过拆模发现；密实度检查手段不够成熟，也难以进行缺陷处理。自密实混凝土具有技术经济优越性：除了可大大减少由于施工人员振捣不到位造成的质量缺陷之外；更重要的是可以保证结构复杂的钢管构件内部空腔结构能充盈密实的混凝土，确保了工程质量的可靠性。

由于本工程是当地建筑高度最高的建筑物，且提供钢管自密实混凝土的当地商业混凝土公司经验不足。为了确保混凝土质量，监理单位多次组织建设单位、施工单位技术人员到混凝土公司考察和洽商。通过对比企业规模、生产能力、技术能力、试验数据、试块检验等，最终择优选定了混凝土公司。

3 自密实混凝土的配合比及性能

自密实混凝土的原材料组成必须具有如下特点：粗骨料体积含量明显减少，浆体体积含量明显增加，粉体含量较高，水粉比较低，外加剂种类及掺量增加(可能包括增稠剂)。

根据试验室的试配和检验，并结合施工采购的原材料情况，选定的配合比如表 1 所示。

表1 本工程自密实混凝土配合比

采用 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥，Ⅱ级粉煤灰，细度模数为 2.4 的河砂，5～16 的连续级配合格的碎石，砂石均经水冲洗后使用，采用 CR-P200-35 聚酸减水剂。

在自密实混凝土设计和试配过程中，自密实混凝土拌和物性能的目标塌落拓展度选定为（600±30）mm。对进入现场每辆汽车的商品混凝土料筒进行塌落度和坍落拓展度检测，并严格控制商品混凝土从出厂到浇筑的时间不可能超过 120 min ；在自密实商品混凝土的运输工作过程中，搅拌机和汽车的料筒应始终保持均匀的速度旋转，正常速度控制为 3 r/min～5 r/min；严禁擅自在运抵现场的混凝土车内加水，对运抵现场检查合格的混凝土方能同意进场使用。

4 自密实混凝土样板柱施工引路

在商品混凝土公司安排技术人员监控自密实混凝土生产设计的各个环节，特别是对露天储存的砂、石等原材料的含水量进行及时监控，并严格按取样要求测定粗细骨料堆场中的外层和内层砂、碎石含水量。首先以所测砂、碎石最大含水量，并通过混凝土设计配合比用水量换算确定自密实混凝土拌合物生产时的外加水量，并按试验室的配合比采取一次性加足减水剂的使用量，然后根据现场实际测定的混凝土工作性能测试结果，再适当调整每批次料的加水量，直到得到满足施工需要的工作性能的混凝土拌合物。并对原材料的最高输送入机温度做了规定，要求混凝土和碎石砂最高温度不可能超过 60 ℃、碎石和砂子的最高温度不可能超过 30 ℃、混凝土中的最高温度不可能超过25 ℃、粉煤灰等掺合料的最高温度不可能超过 60 ℃。经过现场测定，骨料露天堆放温度超过 30 ℃，立即采取了要求骨料堆场增加遮阳网的措施，增加遮阳网后现场测定温度符合要求。为了进一步验证确认钢筋在现场技术施工工艺试验条件和现场技术检验工艺下，自密实后的钢筋混凝土应力拌合物的稳定工作性和钢筋硬化后的高强度应力波动性和强度可控性，现场浇筑 2 个样板柱(如图 1 所示)和取芯样品（如图 2 所示）。浇筑的过程中要测试其塌落度和塌落拓展度，塌落拓展至 500 mm 所需时间(T500)，分析拌合物的抗离析性能。每批次留置 150 mm 立方体试件，检测其 28 d 强度，均符合要求。

图1 同条件浇筑自密实混凝土样板柱

图2 同条件自密实混凝土芯样

5 自密实混凝土的现场施工

根据现场实际情况，混凝土采用塔吊调运方法进行浇筑，在料斗下安装一定长度的柔性软管，使自密实混凝土自由塌落高度不大于 300 mm。

每次混凝土浇筑至离钢管柱顶面 500 mm 左右，一方面便于钢管柱的焊接，同时便于对混凝土表面浮浆进行及时清理。同时在离钢管柱上口 500 mm 处预留 3 个 φ10 排水口(间距 30 mm)，便于及时排除管内集聚的雨水。在混凝土浇筑过程派专人敲击钢管外壁，检查密实度情况。发现有空洞及时采取振动棒振捣。混凝土浇筑 24 h 后，巡查钢管外壁有无空鼓现象，发现问题及时采取注浆处理(可采用结构灌缝胶)。每次浇筑混凝土自由倾落高度严格控制在9 m 以内；超过 9 m 的，现场使用 HDPE 塑料管串筒配合浇筑，防止混凝土离析。

钢管柱深化设计时，为了确保混凝土的浇筑的密实度，我们大部分采用一层一节式，虽然加大了现场钢结构现场焊接工作量，但减少了混凝土的自由塌落高度，确保了混凝土质量。同时我们征得设计同意，将钢管柱内原有的栓钉优化为竖向肋板，在不减少与混凝土的接触面的情况下，确保了混凝土的密实度。

在确定了自密实钢管混凝土施工方案的情况下，项目严格按批准的方案进行了现场浇筑工艺试验，确保自密实混凝土的工作性能及施工性能。经过各方的不懈努力，本工程自密实混凝土现场试验段顺利完成；养护期后，质量经超声波检测均合格，满足设计要求。

6 结 语

自密实混凝土施工要取得成功，需要各方的共同努力，需要一个优良的管理团队，需要团队为共同的质量目标落实，技术上要勇于创新和实践。

（1）各施工单位对自密实混凝土施工的问题应予以高度重视，要制定切实可行的解决办法。一般来说，采用顶升工艺，混凝土密实度会更好，但工艺较复杂，需经过试验进行验证。监理单位应严格审查自密实混凝土浇筑专项施工方案的可行性、针对性及现场的可操作性，确保方案能指导施工。

（2）加强对商品混凝土公司的考察。应对商品混凝土公司材料来源、过程管理制度、搅拌站机械设备、管理人员配备等方面进行考核。商品混凝土公司应具备相应工程经验，或现场采用同条件模拟试验。浇筑过程中进行坍落度和拓展度的随机抽查，严格控制混凝土出厂至现场浇筑时间；严禁现场擅自加水。要善于总结经验，既要保证混凝土的流动性，又要确保混凝土的强度。

（3）在现场混凝土施工过程中，要加强现场巡查，避免雨天作业。有条件的话，应尽可能采用泵送，在混凝土浇筑完成要做好养护工作。