2022年9月9日，中國混凝土與水泥制品協(xié)會組織召開了由四川華西綠舍建材有限公司完成的“多場景應(yīng)用的高性能自密實(shí)混凝土成套技術(shù)研究”科技成果鑒定會（視頻）。鑒定委員會專家們認(rèn)為，該項(xiàng)目成果推動了高性能自密實(shí)混凝土技術(shù)在建設(shè)工程的廣泛應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

一、立項(xiàng)背景

隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要求越來越高，許多工程建設(shè)依靠傳統(tǒng)的施工方式已不能滿足工程建設(shè)的需要，尤其像結(jié)構(gòu)物鋼筋密集部位、隧道襯砌、橋梁鋼管混凝土施工等，混凝土振搗不密實(shí)，將影響混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及耐久性，依靠人工振搗已不能滿足實(shí)際需要。

我國建筑產(chǎn)業(yè)還處于勞動密集型階段，在建筑施工過程中，需要大量從事體力勞動的熟練工人，包括現(xiàn)場施工振搗的混凝土澆筑人員。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口老齡化問題的出現(xiàn)，國內(nèi)從事現(xiàn)場施工的熟練工人日益減少，勞動力緊張局面已經(jīng)凸顯，勞動力成本逐步提高。

自密實(shí)混凝土相對于普通混凝土，具備優(yōu)異的工作性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。從滿足工程建筑及施工技術(shù)發(fā)展的需要、適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要以及滿足混凝土質(zhì)量及建筑物耐久性需求等方面分析，具有多場景適應(yīng)性的高性能自密實(shí)混凝土具有顯著的發(fā)展?jié)摿Α４送?，傳統(tǒng)的自密實(shí)混凝土與特種混凝土的性能的結(jié)合度不夠使得其對不同應(yīng)用場景的適應(yīng)性較差，一定程度上也限制了自密實(shí)混凝土的應(yīng)用和發(fā)展。因此，為推廣應(yīng)用自密實(shí)混凝土，開發(fā)適用不同場景的高性能自密實(shí)混凝土十分必要。

二、研究內(nèi)容

頂升自密實(shí)微膨脹混凝土

本項(xiàng)目以成都市高翔東路人行橋施工項(xiàng)目為依托展開研發(fā)，施工設(shè)計(jì)要求使用頂升自密實(shí)微膨脹鋼管混凝土，混凝土強(qiáng)度等級為C50。本橋?yàn)橄鲁惺戒摴芑炷凉皹?，跨?00.5m，總長104.7m，高16.25m；在離橋面1.5m高的拱肋側(cè)面設(shè)一直徑為150mm的注漿孔，在拱頂?shù)鯒U兩側(cè)設(shè)置直徑為120mm，高2m的出漿孔；采用單肋鋼管混凝土拱，拱軸線為懸連線。

頂升自密實(shí)微膨脹混凝土作為一種高性能混凝土，除滿足強(qiáng)度和耐久性要求外，關(guān)鍵在于滿足良好的施工性能，即高流動性、高黏聚性、坍落度損失小等。項(xiàng)目研究從膠凝材料體系、水膠比、砂率、外加劑及膨脹材料等方面入手，充分考慮頂升自密實(shí)微膨脹混凝土與普通混凝土的區(qū)別開展配合比設(shè)計(jì)研究。

混凝土泵送頂升澆筑成功的關(guān)鍵處混凝土配合比外，另一大關(guān)鍵因素的合理的施工工序。本項(xiàng)目泵送遵循“逐步成拱，逐級加壓，外力釋放，間期縮短”的原則，以拱頂為對稱線，橋兩側(cè)對稱加載。每根鋼管混凝土必須兩岸對稱施工，控制兩岸施工進(jìn)度差不超過1m?，F(xiàn)場兩岸的混凝土施工性能都滿足頂升施工工藝的要求，兩岸嚴(yán)格按照施工前的技術(shù)交底進(jìn)行，嚴(yán)格控制現(xiàn)場混凝土施工工序同時(shí)澆筑、同時(shí)加壓、同時(shí)停止，取得了令各方滿意的施工效果。

頂升自密實(shí)微膨脹混凝土成功應(yīng)用于成都市高翔東路人行橋項(xiàng)目

高拋?zhàn)悦軐?shí)鋼管混凝土

高拋?zhàn)悦軐?shí)微膨脹鋼管混凝土結(jié)合了“高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土”、“微膨脹混凝土”、“鋼管混凝土”的技術(shù)難點(diǎn)，是一項(xiàng)相對復(fù)雜且極具挑戰(zhàn)的新型混凝土技術(shù)。作為一種高性能混凝土，高拋?zhàn)悦軐?shí)微膨脹鋼管混凝土除滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要求的強(qiáng)度和耐久性能外，更要滿足良好的施工性，即高流動性、高粘聚性、坍落度損失小，免振達(dá)到自密實(shí)。

本項(xiàng)目以成都市超五星寫字樓中海國際城南一號C、D座為依托開展研發(fā)工作。該寫字樓為鋼管混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)，建筑高度160m，外框架采用鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)，鋼管直徑900～1050mm，壁厚18～22mm，鋼管內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級C40～C70；核心筒為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，混凝土等級C30～C60。鋼管制作安裝三層為一節(jié)，鋼管柱12m一次性吊裝施工，鋼管內(nèi)混凝土也同樣一次性澆筑12m，為滿足設(shè)計(jì)要求，鋼管內(nèi)混凝土必須采用高拋?zhàn)悦軐?shí)微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑。

研究主要考慮高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土的高工作性、抗離析性、限制收縮性，通過引入三膨脹源復(fù)合膨脹劑，在保證混凝土的強(qiáng)度的情況下，限制混凝土的收縮，解決混凝土強(qiáng)度發(fā)展和收縮變形的協(xié)調(diào)發(fā)展問題。其次從配合比出發(fā)，選擇合適的水膠比和砂率，保證高拋?zhàn)悦軐?shí)微膨脹混凝土就有良好的流行性和密實(shí)性，并保證混凝土強(qiáng)度發(fā)展，解決傳統(tǒng)高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土在泌水離析和拌合物間隙通過性方面的問題。

項(xiàng)目通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析、工藝參數(shù)及混凝土性能指標(biāo)的確定、自密實(shí)混凝土的原材料、配合比設(shè)計(jì)及其生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工藝的研究，形成了高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土成套設(shè)計(jì)、配置、生產(chǎn)及施工工藝。

中試試驗(yàn)柱實(shí)體

中試試驗(yàn)柱實(shí)體及鋼管剖開圖

清水自密實(shí)混凝土

本項(xiàng)目依托工程天府國際機(jī)場旅客過夜用房項(xiàng)目建設(shè)用地選址于天府機(jī)場一期工程航站區(qū)南北主軸線核心位置。自密實(shí)清水混凝土涉及的結(jié)構(gòu)為1#、2#主樓內(nèi)外圈柱，柱結(jié)構(gòu)形狀呈V型，屬異性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)柱數(shù)量為52根，自密實(shí)清水混凝土總方量2000m3，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C50，結(jié)構(gòu)垂直高差約7m，柱直徑700mm~1000mm，內(nèi)設(shè)H型鋼及鋼筋骨架，為滿足柱實(shí)體成型質(zhì)量及表觀質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)采用自密實(shí)清水混凝土一次成型，是一種便于施工且具有裝飾效果的新型綠色混凝土。

自密實(shí)清水混凝土要求兼具自密實(shí)和清水的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際應(yīng)用中兩者又存在著矛盾，為了滿足自密實(shí)混凝土的高流動性就要采用引氣、大水膠比、大砂率等手段，卻不利于滿足清水混凝土的無明顯氣泡、顏色不分層、無明顯水紋等要求，因此合理控制和平衡混凝土的自密實(shí)性能和清水效果是解決問題的關(guān)鍵。

為克服技術(shù)難題，項(xiàng)目組針對原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、脫模劑噴涂、混凝土生產(chǎn)管理以及澆筑輔助振搗工藝等展開研究。項(xiàng)目嚴(yán)重中通過關(guān)鍵原材料的選擇、關(guān)鍵配合比設(shè)計(jì)參數(shù)、關(guān)鍵施工工藝等技術(shù)的把控，合理控制和平衡混凝土的自密實(shí)性能和清水效果，獲得性能較有的自密實(shí)清水混凝土，形成相關(guān)技術(shù)方案。

天府國際機(jī)場旅客過夜用房項(xiàng)目自密實(shí)清水混凝土V型柱

自密實(shí)清水混凝土成功應(yīng)用于天府國際機(jī)場旅客過夜用房項(xiàng)目

超高層泵送自密實(shí)微膨脹混凝土

本項(xiàng)目依托工程重慶俊豪位于重慶市江北區(qū)江北嘴中央商務(wù)區(qū)（CBD）核心地段，設(shè)計(jì)地上68層、地下7層，中心主塔樓外輪廓總高度302.6m，主樓最高達(dá)333m，建成后將成為重慶市地標(biāo)性建筑。此施工項(xiàng)目要求將混凝土一次泵送至澆筑面（高度335m），混凝土需具備良好的工作性能：夏季高溫天氣時(shí)，拌合物需要保持3h工作性能基本無損失；在超高壓泵送下，拌合物工作性能損失較??；成型后，能滿足結(jié)構(gòu)實(shí)體對強(qiáng)度要求。

項(xiàng)目研究首先從原材料選擇和配合比設(shè)計(jì)等方面開展工作，并通過對混凝土流體模型、工作性泵送損失等的模擬計(jì)算和盤管試驗(yàn)研究，解決了相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了超高層泵送自密實(shí)混凝土的制備，獲得了超高層泵送自密實(shí)混凝土制備成套技術(shù)方案。

重慶地區(qū)由于其原材料骨料級配區(qū)間較差，多為斷級配，且多為卵石、碎石，機(jī)制砂、河砂混用，因此，找到骨料之間的合理配比是保證混凝土各項(xiàng)性能的前提。使用5~10和10~20mm兩種單級配粗骨料按比例配制滿足連續(xù)級配的要求，可以減少骨料間堆積孔隙率，減少漿體體積，提高混凝土的和易性和強(qiáng)度，提高體積穩(wěn)定性。采用特細(xì)砂替代30%機(jī)制砂，混合砂的細(xì)度模數(shù)為2.6，顆粒級配區(qū)間為Ⅱ區(qū)中砂連續(xù)級配。通過盤管試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了一次性模擬垂直泵送高度450m。通過測試盤管實(shí)驗(yàn)過程中的泵送壓力和泵送速率，證明了該C60混凝土泵送性能優(yōu)異。

超高層泵送自密實(shí)混凝土泵送盤管試驗(yàn)

超高層泵送自密實(shí)混凝土成功應(yīng)用重慶俊豪和重慶來福士廣場項(xiàng)目

三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

1.通過優(yōu)化骨料體系、漿體體系和外加劑組成，形成了適用于多場景的高性能自密實(shí)混凝土制備共性技術(shù)。

2.針對高拋?zhàn)悦軐?shí)微膨脹鋼管混凝土、頂升自密實(shí)微膨脹混凝土、自密實(shí)清水混凝土和超高層泵送自密實(shí)混凝土的應(yīng)用場景，提出了相應(yīng)的混凝土材料設(shè)計(jì)與制備方法、生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)和施工關(guān)鍵技術(shù)的成套解決方案。

3.通過摻入多膨脹源復(fù)合膨脹劑，實(shí)現(xiàn)了鋼管混凝土強(qiáng)度和收縮變形的協(xié)調(diào)發(fā)展。采用“先消泡后引氣”的技術(shù)配合脫模劑和附著式振動施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自密實(shí)混凝土的無表面氣泡、顏色勻質(zhì)、無缺陷的清水混凝土質(zhì)感。

4.通過理論模擬與中試相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了一次性333米高度的垂直泵送，形成了超高層泵送自密實(shí)混凝土施工工法。

四、社會效益

本項(xiàng)目成果針對高拋?zhàn)悦軐?shí)微膨脹鋼管混凝土、頂升自密實(shí)微膨脹混凝土、自密實(shí)清水混凝土和超高層泵送自密實(shí)混凝土進(jìn)行研發(fā)，成果涵蓋了自密實(shí)混凝土的主要應(yīng)用場景，提出的混凝土材料設(shè)計(jì)與制備方法、生產(chǎn)質(zhì)量控制指標(biāo)和施工關(guān)鍵技術(shù)的成套解決方案，將為各類高、大、難、新的建設(shè)工程提供個(gè)性化的技術(shù)方案，在建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、混凝土性能和質(zhì)量要求越來越高、熟練建筑工人短缺、人工成本不斷上升、建筑環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的預(yù)拌混凝土行業(yè)發(fā)展背景下，具有重要的社會意義。

五、總結(jié)

該項(xiàng)目成果已獲授權(quán)發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利8項(xiàng)，制訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，制訂省級工法1項(xiàng)、企業(yè)工法1項(xiàng)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系。該技術(shù)成果在天府機(jī)場航站樓、高攀東路人行橋、天府機(jī)場酒店、重慶俊豪等15項(xiàng)工程中得到應(yīng)用，經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行混凝土性能和工程質(zhì)量檢測，滿足工程建設(shè)要求，取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。