中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司辽宁沈阳110043
摘要：大型水中钢围堰封底施工具有混凝土方量大、分布面积广、浇筑时间长，对混凝土的质量及封底工艺提出了很高的要求。自密实混凝土具有很高的流动性且不离析、不泌水，可不经振捣或少振捣而自动流平并包裹钢筋，不仅可加快施工速度，且能提高施工质量，减少施工措施成本。本文结合水中双壁钢围堰封底施工，对自密实混凝土特点及质量控制等方面进行了介绍。
关键词：自密实混凝土钢围堰封底
1自密实混凝土的定义、性能及技术特点
1.1定义
自密实混凝土（self－compactingconcrete，简称SCC），是一种高流动性且具有适当粘度的混凝土，它不离析，能够通过钢筋填满模板内的任何空隙，在重力作用下自行密实，同时获得很好均质性，属于高性能混凝土的一种。
1.2性能及技术特点
自密实混凝土拌合物具有良好的工作性能，即使在密集配筋和复杂形状的条件下，仅依靠自重而无需振捣便能均匀密实填充成型，为施工操作带来极大方便。同时，兼有提高混凝土质量、改善施工环境、加快施工进度、提高劳动生产率、降低工程费用等技术经济效果。
与传统普通混凝土相比，自密实混凝土具备下述优越性能：
（1）高流动性：自密实混凝土能够自行流动并填满每个浇注的空间。
（2）稳定性好：自密实混凝土在流动过程中不离析，减少泌水。
（3）不会堵塞：自密实混凝土在流过密集钢筋或狭窄空间时不会产生堵塞。
（4）综合效益显著：用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位，可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。强度等级越高，比普通混凝土费用越低。
（5）经济环保：可以消除施工现场混凝土振捣噪音，提高工效，降低安全质量隐患。
2自密实混凝土技术分析
2.1自密实混凝土配制的基本原理
混凝土拌合物是（粗、细）集料悬浮于水泥浆体中的混合体系，拌合物本身的屈服剪切应力和塑性粘聚度是决定混凝土流变特性的基本参数，屈服剪切应力与塑性粘聚度随着剪切应力而变化，实质上是随着粘聚结构的破坏程度而变化。人工振动浇注成型的原理就在于：通过振捣外力一方面破坏了水泥浆体水化初期形成的凝聚结构，胶体粒子扩散层中的弱结合水在振动的作用下解吸附变成自由水，混凝土拌合物呈现塑性性质，胶体曲凝胶转变为溶胶；另一方面振动外力破坏了粗颗粒之间的粘结力和机械啮合力，大大降低了内阻，使混合料易于流动。
2.2自密实混凝土配制的主要技术途径
想要获取高流动性与抗离析性的和谐，成功地配制出自密实高性能混凝土，多功能高效的外加剂、大掺量矿物掺合料、原材料的严格控制以及合理的配合比是SCC配制过程的关键。一般主要采用以下几种技术途径：
（1）使用高性能矿物掺合料，提高浆体比例来改善混凝土拌合物的抗离析性。大掺量的矿物外掺料中粉煤灰以及磨细矿粉在我国应用较为普遍。矿物外掺料在SCC的配制中主要起以下作用：
①改善混凝土拌合物的流变性
通常采用的这几类掺合料比表面积较水泥高，比重相对较小，等量替代水泥时增加了浆体的体积，使得浆骨比增大，更多的浆体包裹在集料周围，减少了集料之间直接接触的几率，因而降低了混合料的屈服剪应力，改善了混合料的流动性和透过钢筋的能力，混凝土自密实性也因此增强。尤其是品质优良的粉煤灰，由于粉煤灰微粒具有圆球状的形态，在混凝土拌合物合中能起着滚珠效应，减少了颗粒之间的内部摩擦，能有效降低降低了拌合物的内部剪应力，对改善混凝土拌合物的流动性具有显著的效果。
②改善混凝土的体积稳定性及抗裂性能
矿物掺合料的使用，使水泥早期水化热及总的水化热均有较大程度的降低，水化热的降低大大减小了混凝土的温升，减小了由于温度应力而引起的开裂。此外，优质的粉煤灰对于降低混凝土的自收缩以及所引起的开裂具有明显的效果。
（2）多功能高效的外加剂
多功能高效外加剂是配制自密实混凝土的核心技术，与普通混凝土所用的外加剂相比，SCC所用的外加剂更加强调多组份复合或者是多功能的叠加，在工程中目前应用较多的是复合型的多组份外加剂，其功能组份主要包括以下几种：
①减水组份：引入高效减水组分的目的是一方面为了利用其强分散作用，降低混凝土拌合物的屈服剪应力，改善其流变性；另一方面为了有效降低水胶比，保证硬化混凝土的力学性能及耐久性。
②其他组份：多功能高效外加剂中的缓凝组份以保证实际的施工时间；引气组份以改善混合料的流变性和抗冻性；减缩组份以改善混凝土硬化过程中的体积稳定性；增稠组份以提高混凝土拌合物合抗离析的能力等。多组份的复合和多功能的叠加，为SCC配置提供技术基础。
2.3自密实混凝土技术指标要求
流动度保持在2h内；
初凝时间24～26h；
混凝土扩散半径：4～5m；
坍落度：Slf≥250mm；
坍落扩展度：Lsf≥700mm；
填充性：G≤5mm；
抗离析性：h≤7％；
流动性：Lf≥700mm。
2.4封底混凝土的浇筑要点
2.4.1浇筑方式
钢围堰水中下沉后利用清基平台搭设封底平台，导管按水下砼扩散半径5m进行布设，导管直径一般采用300mm，标准阶一般采用3m长度便于施工，管顶采用多根0.5m短管便调节。
总体浇筑顺序为从下游到上游推进，浇筑采用首封点一次拔球，其余混凝土采用交替插拔导管灌注（按围堰大小布设导管，得少于2根，一般3～4根）。为保证封底混凝土的施工质量，混凝土采用一次浇筑完成，沿导管周边及围堰护筒位置设置观测点，观测点覆盖整个平面位置，通过观测点的测量数据计算封底混凝土灌注过程中标高的变化。
2.4.2封底混凝土浇筑
首封点选在围堰角（低处）位置，以利于导管迅速埋入混凝土，确保封底质量，导管底口距基底20-30cm，采用球塞隔水法完成首封混凝土。
首封混凝土方量V=h1πd2/4+Hc•πR2/3
式中：R为导管作用半径，取5m；d为导管直径，取30cm；Hc为首批混凝土灌注高度，按0.8m考虑（导管埋深0.6m）；h1为钢围堰内混凝土高度达到Hc时导管内混凝土柱需要的高度。
h1=Hw×γw／rc
式中：γw为钢围堰内水的重度，为10kN/m3，rc为混凝土拌和物重度，按24kN/m3取值；Hw为钢围堰内水面至封底混凝土底高度，取9m，计算得h1=3.75m。
计算得V=21.2m3，选用5m3容积的集料斗，再由2台天泵配合灌注。首封结束后技术人员要对混凝土面的上升情况进行测量，确保导管的埋入深度。
3自密实混凝土质量控制要点
（1）原材料的质量控制问题：尤其是粗骨料的粒径、形状；砂的级配、砂含水率的波动都会极大地影响SCC流动性和抗离析性能。
（2）早期收缩开裂及脆性的问题：由于在SCC设计配置过程采用低水胶比并掺入大量活性矿物掺合料，混凝土拌合物会产生自干燥，从而引起混凝土的自收缩，使混凝土内部结构受到损伤，而产生微裂缝，应采取有效措施避免其早期收缩开裂。
（3）保证混凝土浇筑的连续性，使水下混凝土结合良好。
（4）浇筑时要按照浇筑顺序往复插拔导管进行浇筑，避免埋管事故。
（5）充分考虑每次浇筑余料量，避免由此造成封底面不平，浪费等现象。
4结束语
水中钢围堰封底作为水中围堰混凝土施工中的一个重要环节，封底质量的好坏直接影响到单体工程成败。自密实混凝土因无需振捣自密成型，非但不会增加施工成本，反而克服了诸多施工难点，提高了施工工效。同常规水下混凝土相比，在水中围堰封底施工中，极大的简化了施工工艺，降低了施工风险，其应用不受水深、施工面大小、混凝土量、生产运输条件等限制，在大面积围堰封底施工中值得推广运用。
参考文献：
[1]杨玉红；李悦；杜修力；吴玉生；自密实高性能混凝土结构力学性能[J]；北京工业大学学报；2010年07期
[2]桂苗苗；国内外自密实混凝土的标准概况与比较[J]；材料导报；2011年03期