自密實混凝土生產和澆築施工工法

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》是中國能源建設集團廣東省電力第一工程局完成的電力建設類施工工法，完成人是蔡天機、吳永森、林錫明與陳笑生；該工法適用於大體積工程混凝土、輕型薄壁結構、形狀複雜及鋼筋密集的框架樑柱及料倉、漏斗、二次注漿等。

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》主要的工法特點是：自密實混凝土由於免振，可節省勞動力和電力，提高施工效率；免除振搗所產生的噪聲給環境及勞動工人造成的危害；可用於澆築成型形狀複雜、薄壁和配筋密集的結構；有效解決傳統混凝土施工中漏振、過振，避免了振搗對模板衝擊移位的問題。

2012年8月，《自密實混凝土生產和澆築施工工法》被中國電力建設企業協會批准為2012年度中國電力建設工法。

基本介紹

• 中文名：自密實混凝土生產和澆築施工工法
• 工法編號：DJGF-HD-02-2012
• 完成單位：中國能源建設集團廣東省電力第一工程局
• 主要完成人：蔡天機、吳永森、林錫明、陳笑生
• 類別：電力建設類
• 審批單位：中國電力建設企業協會
• 套用實例：國電泉州南埔電廠（2×670MW）二期工程、茂名熱電廠（1×600MW）“上大壓小”燃煤發電工程、韶關發電廠“上大壓小”燃煤機組工程（2×600MW）
• 所獲榮譽：2012年度中國電力建設工法

形成原因

電力工程建設過程中，同一工程中由於混凝土結構形式多變、形狀複雜，可複製性的結構較少；大型水池及防火牆等薄壁結構較多；部分結構鋼筋較密，振搗困難；工期短，人工費越來越高等原因，可以在電力工程施工採用《自密實混凝土生產和澆築施工工法》進行結構施工。

工法特點

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》採用的自密實混凝土與常規澆築、振搗的混凝土最大的區別在於，該工法的勻質性、填密性完全靠在自身的重量作用下，能夠自流平填密。與常規振搗成型的混凝土相比，自密實混凝土主要有以下幾個特點：

1.自密實混凝土由於免振，可節省勞動力和電力，提高施工效率。

2.改善工作環境，免除振搗所產生的噪聲給環境及勞動工人造成的危害。

3.增加了結構設計的自由度，可用於澆築成型形狀複雜、薄壁和配筋密集的結構。

4.有效解決傳統混凝土施工中漏振、過振，避免了振搗對模板衝擊移位的問題。

5.大量利用工業廢料做摻和料，降低混凝土水化熱，提高混凝土耐久性。

6.降低工程總體造價，從提高施工速度，減少操作工人，延長模板使用壽命，結構設計最佳化等方面降低工程成本。

操作原理

適用範圍

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》採用的自密實混凝土可作為電力工程及一般建築工程的鋼筋混凝土、預應力混凝土和素混凝土。適用於大體積工程混凝土、輕型薄壁結構、形狀複雜及鋼筋密集的框架樑柱及料倉、漏斗、二次注漿等。

技術理論

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》配製自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠結材料和粗細骨料的選擇與搭配和精心的配合比設計，將混凝土的屈服應力減小到足以被因自重產生的剪應力克服，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性黏度，令骨料懸浮於水泥漿中，不出現離析和泌水問題，能自由流淌並充分填充模板內的空間，形成密實且均勻的膠凝結構。因此，在配製中主要應採取以下措施：藉助以萘系高效減水劑為主要組分的外加劑，可對水泥粒子產生強烈的分散作用，並阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌和物的屈服應力和塑性黏度降低。高效減水劑的減水率應不低於25%，並且應具有一定的保塑功能。

摻加適量礦物摻和料能調節混凝土的流變性能，提高塑性黏度，同時提高拌和物中的漿—固比，改善混凝土和易性，使混凝土勻質性得到改善，並減少粗細骨料顆粒之間的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。

摻入適量混凝土膨脹劑，減少混凝土收縮，提高混凝土抗裂能力，同時提高混凝土黏聚性，改善混凝土外觀質量。適當增加砂率和控制粗骨料粒徑不超過20毫米，以減少遇到阻力時漿骨分離的可能，增加拌和物的抗離析穩定性。在配製強度等級較低的自密實混凝土時可適當使用增稠劑以增加拌和物的黏度。

工藝流程

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》得施工工藝流程如下：混凝土原材料選擇→混凝土配合比設計→配合比現場檢驗→作業條件準備→模板工程→混凝土拌制→混凝土運輸→混凝土澆築→混凝土養護→混凝土保護。

操作要點

1.自密實混凝土配合比設計及現場檢驗

（1）自密實混凝土配合比設計

普通混凝土配合比設計方法，均是依據JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》的要求，根據不同強度等級要求進行混凝土配合比強度設計。但對於自密實混凝土就不太適用，配製自密實混凝土應首先確定混凝土配製強度、水膠比、用水量、砂率、粉煤灰摻量、膨脹劑等主要參數，再經過混凝土性能試驗強度檢驗，反覆調整各原材參數來確定混凝土配合比。

自密實混凝土配合比的突出特點是：高砂率、低水膠比、高礦物摻和料摻量。宜採用增加膠凝材料的方法適當增加漿體體積或添加外加劑的方法來改善漿體的黏聚性和流動性。

自密實混凝土配合比設計宜採用絕對體積法。自密實混凝土水膠比宜小於0.42，膠凝材料用量宜控制在450～550千克/立方米。

自密實混凝土配合比設計時採用的原材料應與施工現場使用的材料相符。

（2）自密實混凝土配合比的現場檢驗（試拌、調整與確定）

①混凝土試配時應採用工程實際使用的原材料，每盤混凝土的最小攪拌量不宜小於25升。

②試配時，首先應進行試拌，然後檢查拌和物自密實性能必控指標，再檢查拌和物自密實性能可選指標。當試拌得出的拌和物自密實性能不能滿足要求時，應在水膠比不變、膠凝材料用量和外加劑用量合理的原則下調整膠凝材料用量、外加劑用量或砂的體積分數等，直到符合要求為止。然後提出供混凝土強度試驗用的基準配合比。

③混凝土強度試驗時至少應採用三個不同的配合比。當採用不同的配合比時，其中一個應為基準配合比，別外兩個配合比的水膠比宜較基準配合比分別增加和減少0.02；用水量與基準配合比相同，砂的體積分數可分別增加或減少1%。

④製作混凝土強度試驗試件時，應驗證拌和物自密實性能是否達到設計要求，並以結果作為代表相應配合比的混凝土拌和物的性能。

⑤進行混凝土強度試驗時，每種配合比至少應製作一組（三塊）試件，標準養護到28天或設計強度要求的齡期時試壓，也可同時多製作幾組試件，按《早期推定混凝土強度試驗方法標準》（JGJ/T 15—2008）早期推定混凝土強度，用於配合比調整，但最終應滿足標準養護28天或設計規定齡期的強度要求。如有耐久性要求時，還應檢測相應的耐久性指標。

⑥根據試配結果對基準配合比進行調整，直至拌和物自密實性能和硬化後混凝土性能都滿足相應規定為止，獲得生產配合比。

⑦對於套用條件特殊的工程，可對確定的配合比進行模擬試驗，以檢驗所設計的配合比是否滿足工程套用條件。

2.作業條件準備

（1）混凝土配合比確定後，在現場按照施工方案做樣板試件，通過樣板試件對混凝土配合比以及施工工藝等進行驗證，積累相關經驗後進行詳細的技能培訓和技術交底，使每名施工人員都熟悉操作規程和職責。

（2）所有物資、機具、人員都準備完畢。

（3）預檢、隱檢等各種驗收全部完成。

3.模板工程

（1）模板及其支撐設計應符合現行行業標準《建築施工模板安全技術規範》（JGJ 162—2008）規定，其中新澆築混凝土對模板的最大側壓力按γ_cH（液體壓力）計算。

（2）模板的支撐立柱應置於堅實的地（基）面上，模板體系應具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，能可靠地承受澆築混凝土的自重、側壓力、風荷載及施工荷載。

（3）對外觀有嚴格要求的現澆或預製構件，應嚴格選擇模板的材質和脫模劑種類。

（4）成型的模板應拼裝緊密，不得漏漿，並能保證構件尺寸、形狀正確：①斜坡面混凝土的外斜坡表面應支設模板。②混凝土上表面模板應有抗自密實混凝土浮力的措施。③澆築形狀複雜或封閉模板空間內混凝土時，應在模板上適當部位設定排氣口和澆築觀察口。

（5）模板及其支架拆除的順序及安全措施應按施工技術方案執行。

（6）拆模時間應符合現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規範》（GB 50204—2002）要求，對薄壁、異型等構件宜延長拆模時間。

4.混凝土拌制與運輸

（1）生產自密實混凝土必須使用強制式攪拌機。混凝土原材料均按重量計量，每盤混凝土計量允許偏差為水泥±1%，礦物摻和料±1%，粗細骨料±2%，水±1%，外加劑±1%。

（2）攪拌機投料順序為先投細骨料、水泥及摻和料，然後加水、外加劑及粗骨料。應保證混凝土攪拌均勻，適當延長混凝土攪拌時間，攪拌時間宜控制在90～120秒。加水計量必須精確，應充分考慮骨料含水率的變化，及時調整加水量。

（3）砂、石骨料級配要穩定，供應充足，篩砂系統用孔徑不超過20毫米的鋼絲網，濾除其中所含的卵石、泥塊等雜物，每班不少於兩次檢測級配和含水率，並及時調整含水率。骨料露天堆放情況下，雨天不宜生產施工，防止含水率波動過大，混凝土性能不易控制。

（4）每次混凝土開盤時，必須對首盤混凝土性能進行測試，並進行適當調整，直至混凝土性能符合要求，才能確定混凝土的施工配合比。

（5）在自密實混凝土生產過程中，除按規範規定取樣試驗外，對每車混凝土應進行目測檢驗，不合格混凝土嚴禁運至施工現場。

（6）自密實混凝土的長距離運輸應使用混凝土攪拌車，短距離運輸可利用現場的一般運輸設備。必須嚴格控制非配合比用水量的增加。攪拌車在裝入混凝土前必須仔細檢查，筒體內應保持乾淨、潮濕，不得有積水、積漿。

（7）在運輸過程中嚴禁向車筒內加水，應確保混凝土及時澆築與供應，合理調配車輛並選擇最佳線路儘快將混凝土運送到施工現場，對超過120分鐘的混凝土，司機必須及時將情況反映給技術人員，並對混凝土進行檢查。

（8）高溫施工時，生產自密實混凝土原材料入機溫度應符合表1規定，必要時應對原材料採取控溫措施。

表1 原材料最高入機溫度

原材料	最高入機溫度（攝氏度）	原材料	最高入機溫度（攝氏度）
水泥	60	水	20
骨料	30	粉煤灰等摻和料	60

（9）冬期施工時，宜對拌和水、骨料進行加熱，但拌和水溫度不宜超過60攝氏度、骨料不宜超過40攝氏度；水泥、外加劑、摻和料不得直接加熱。

5.混凝土澆築

（1）混凝土輸送管路應採用支架、氈墊、吊具等加以固定，不得直接與模板和鋼筋接觸，除出口外其他部位不宜使用軟管和錐形管。

（2）混凝土攪拌車卸料前應高速旋轉60～90秒，再卸入混凝土泵，以使混凝土處於最佳工作狀態，有利於混凝土自密實成型。

（3）泵送時應連續泵送，必要時降低泵送速度，當停泵超過90分鐘，則應將管中混凝土清除，並清洗泵機。泵送過程中嚴禁向泵槽內加水。

（4）在非密集配筋情況下，混凝土的布料間距不宜大於10米，當鋼筋較密時布料間距不宜大於5米。每次混凝土生產時，必須由專業技術人員在施工現場進行混凝土性能檢驗，主要檢驗混凝土坍落度和坍落擴展度，並進行目測，判定混凝土性能是否符合施工技術要求，發現混凝土性能出現較大波動，及時與攪拌站技術人員聯繫，分析原因及時調整混凝土配合比。

（5）泵送卸料時，在牆體附近搭設架子，採用可供卸料的專用料斗放料，不宜直接入料，防止對模板的衝擊太大，出現模板移位。

（6）澆築時下料口應儘可能的低，儘量減少混凝土的澆築落差，在非密集配筋情況下，混凝土垂直自由落下高度不宜超過5米，從下料點水平流動距離不宜超過10米。對配筋密集的混凝土構件，垂直自由落下高度不宜超過2.5米。

（7）混凝土應採取分層澆築，在澆築完第一層後，應確保下層混凝土未達到初凝前進行第二次澆築。

（8）如遇到牆體結構配筋過密，混凝土的黏聚性較大，為保證混凝土能夠完全密實，可採用在模板外側敲擊或用平板振搗器輔助振搗方式來增加混凝土的流動性和密實度。

（9）澆築速度不要過快，防止捲入較多空氣，影響混凝土外觀質量。在澆築後期應適當加高混凝土的澆築高度以減少沉降。

（10）自密實混凝土應在其高工作性能狀態消失前完成泵送和澆築，不得延誤時間過長，應在120分鐘內澆築完成。

（11）高溫施工時，混凝土入模溫度不宜超過35攝氏度；冬期施工時，混凝土入模溫度不宜低於5攝氏度。

（12）大體積自密實混凝土入模溫度宜控制在30攝氏度以下；混凝土在入模溫度基礎上的絕熱溫升值不宜大於50攝氏度，混凝土的降溫速率不宜大於2.0攝氏度/天。

6.混凝土養護與保護

（1）應綜合考慮自密實混凝土性能、現場條件、環境溫濕度、構件特點、技術要求、施工操作等因素制訂養護方案。

（2）自密實混凝土澆築完畢，應及時採用覆蓋、蓄水、薄膜保濕、噴塗或塗刷養護劑等養護措施，養護時間不得少於14天。

（3）大體積自密實混凝土養護措施應符合設計要求，當設計無具體要求時，應符合現行國家標準《大體積混凝土施工規範》（GB 50496—2009）的有關規定。對裂縫有嚴格要求的部位應再適當延長養護時間。

（4）對於平面結構構件，混凝土澆築收漿和抹壓後，應及時採用塑膠薄膜覆蓋嚴密，並保持塑膠薄膜內有凝結水。混凝土強度達到1.2牛/平方毫米後，用麻袋或草袋覆蓋澆水養護，條件許可時宜蓄水養護。

（5）垂直結構構件拆模後，表面宜用麻袋或棉被覆蓋並澆水養護，也可塗刷養護劑。

（6）冬期施工不能向裸露部位的自密實混凝土直接澆水養護，套用保溫材料和塑膠薄膜進行保溫、保濕養護，保溫材料的厚度應經熱工計算確定。

材料設備

材料

1.膠凝材料

（1）《自密實混凝土生產和澆築施工工法》採用的水泥應符合現行國家標準《通用矽酸鹽水泥》（GB 175—2007）的規定；當採用其他品種水泥時，其性能指標應符合相應標準的規定。

（2）粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、矽灰等礦物摻和料，其性能指標應符合國家現行相關標準的要求。當採用其他摻和料時，應通過充分試驗進行驗證。

2.骨料

（1）粗骨料宜採用連續級配或2個及以上單粒徑級配搭配使用，最大公稱粒徑不宜大於20毫米；對於結構緊密的豎向構件、複雜形狀的結構以及有特殊要求的工程，粗骨料的最大公稱粒徑不宜大於16毫米。粗骨料的針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量，應符合表2的要求，其他性能及試驗方法應符合現行行業標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ 52—2006）中的相關規定。

表2 粗骨料的性能指標

項目	針片狀顆粒含量	含泥量	泥塊含量
指標	≤8%	≤1.0%	≤0.5%

（2）輕粗骨料宜採用連續級配，性能指標應符合表3的要求，其他性能及試驗方法應符合現行國家標準《輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料》（GB/T 17431.1—2010和行業標準《輕骨料混凝土技術規程》（JGJ 51—2002）中的相關規定。

表3 輕粗骨料的性能指標

項目	密度等級	最大粒徑	粒型係數	24小時吸水率
指標	≥700	≤16毫米	≤2.0	≤10%

（3）細骨料宜選用級配Ⅱ區的中砂，天然砂的含泥量、泥塊含量應符合表4的要求；人工砂的石粉含量應符合表5的要求，當人工砂中含泥量很低（MB≤1.0），在配製C25及以下混凝土時，經試驗驗證能確保混凝土質量後，其石粉含量可放寬到15%。試驗應按現行行業標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ 52—2006）中的相關規定進行。

表4 天然砂的含泥量和泥塊含量指標

項目	含泥量	泥塊含量
指標	≤3.0%	≤1.0%

表5 人工砂的石粉含量

項目		指標
		≥C60	C55～C30	≤C25
石粉含量	MB＜1.4（合格）	≤5.0%	≤7.0%	≤10.0%
	MB≥1.4（不合格）	≤2.0%	≤3.0%	≤5.0%

3.外加劑

（1）外加劑宜選用高性能減水劑或高效減水劑。外加劑性能應符合現行國家標準《混凝土外加劑》（GB 8076—2008）和《混凝土外加劑套用技術規範》（GB 50119—2003）中的相關規定。

（2）摻用改善拌和物性能的其他外加劑時，應通過充分試驗進行驗證，其性能應滿足現行相關標準的要求。

（3）摻用膨脹劑時，其性能應符合現行國家標準《混凝土膨脹劑》（GB 23439—2009）中的相關規定。

4.拌和用水

自密實混凝土拌和用水應符合現行行業標準《混凝土用水標準》（JGJ 63—2006）的相關規定。

設備

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》採用的設備見表6。

表6 設備

序號	名稱	規格型號	數量
1	攪拌站攪拌設備	-	數量根據現場工作量定
2	攪拌運輸車	6立方米、7立方米、10立方米
3	泵管、膠管	φ110
4	拖式泵或汽車泵	HTB60
5	振動棒	φ50
6	振動電機	-
7	手板振動動器	-
8	塔吊	-
9	鐵鍬	-
10	刮槓	2米
11	抹子	-
12	塑膠布	2000平方米
13	試模、坍落度桶	-

質量控制

質量檢驗

1.《自密實混凝土生產和澆築施工工法》生產的自密實混凝土拌和物除應檢驗氯離子總含量等普通混凝土檢驗項目外，還應檢驗自密實性能指標，檢驗應符合下列規定：

（1）混凝土自密實性能指標檢驗應包括坍落擴展度和T50擴展時間，其他自密實性能指標檢驗及頻率按契約規定進行。

（2）出廠坍落擴展度和T50擴展時間檢驗時，同配合比的混凝土檢驗不應少於1次；當一個工作班相同配合比的混凝土不足50立方米時，其取樣檢驗不得少於1次。

（3）交貨時的自密實混凝土坍落擴展度和T50擴展時間檢驗頻率應與強度檢驗頻率一致。

（4）實測坍落擴展度應符合設計要求，混凝土拌和物不得發生外沿泌漿和中心骨料堆積現象。

2.對摻引氣型外加劑的自密實混凝土拌和物應檢驗其含氣量，含氣量檢驗應符合相關標準和契約的規定。

3.自密實混凝土應進行抗壓強度試驗，其試件留置方法和數量應按現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規範》（GB 50204—2002）執行。

4.對有設計要求耐久性的自密實混凝土，還應檢驗相關耐久性項目，其試件留置方法和數量應符合現行行業標準《混凝土耐久性檢驗評定標準》（JGJ/T 193—2009）的規定。

5.拌和物的其他性能試驗方法應按現行國家標準《普通混凝土拌和物性能試驗方法標準》（GB/T 50080—2002）的相關規定執行。自密實混凝土的力學性能、長期性能和耐久性能應分別按現行國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2002）和《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T 50082—2009）相關規定執行。

檢驗評定

1.《自密實混凝土生產和澆築施工工法》生產的自密實混凝土強度應按現行國家標準《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T 50107—2010）的規定分批檢驗評定，並應滿足設計要求。

2.自密實混凝土耐久性能應按現行國家標準《混凝土耐久性檢驗評定標準》（JGJ/T 193—2009）的規定檢驗評定，並應滿足設計要求。

工程驗收

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》生產的自密實混凝土驗收應按現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規範》（GB 50204—2002）的規定執行。

安全措施

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》需採取以下3點安全措施：

1.現場管理人員必須十分重視安全生產，牢固樹立安全促進生產、生產必須安全的思想，切實做好預防工作。所有施工人同必須經安全培訓，考核合格方可上崗。

2.施工員在下達技術交底的同時，應下達具體的安全交底，並講明安全注意事項。

3.落實安全施工責任制度，並落實到崗位，責任到人。防水混凝土施工期間應以漏電保護、防機械事故和保護為安全工作重點，振搗人員必須戴好絕緣手套，切實做好防護措施。遵章守紀，杜絕違章指揮和違章作業，現場設立安全措施及有針對性的安全宣傳牌、標語和安全警示標誌。進入施工現場必須佩戴安全帽，作業人員衣著靈活緊身，禁止穿硬底鞋、高跟鞋作業，高空作業人員應系好安全帶，禁止酒後操作、吸菸和打架鬥毆。

環保措施

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》需採取以下3點環保措施：

1.嚴格按施工組織設計要求合理布置工地現場，做到車輛出入停靠有序，材料堆放整齊，標識清楚，施工環境文明。

2.做好安全防火工作，嚴禁工地現場吸菸或其他不文明行為。

3.注意施工廢水排放，防止造成下水管道堵塞。

效益分析

社會效益

1.《自密實混凝土生產和澆築施工工法》生產的自密實混凝土由於免振，可節省勞動力和電力，提高施工效率，可以縮短施工工期。

2.可以消除因振搗而帶來的噪聲，改善工作環境，免除振搗產生的噪聲給環境及勞動工人造成危害。

3.大量利用工業廢料做摻和料，改善混凝土性能，同時減少水泥的用量，降低混凝土成本，節約能源，改善環境，能夠帶動混凝土等相關產業的發展。

經濟效益

1.《自密實混凝土生產和澆築施工工法》可以縮短施工工期，節約大量勞動力，由此而帶來的經濟效益十分可觀。

2.延長模板使用壽命，結構設計最佳化等方面降低工程成本。

3.大量利用工業廢料做摻和料，取代部分水泥，其節約成本比較直觀。

套用實例

《自密實混凝土生產和澆築施工工法》在包括但不限於以下3個工程實例中套用成功：

1.國電泉州南埔電廠（2×670MW）二期工程主廠房基礎、廠房框架及樓板、汽輪機底板及機座、鍋爐基礎及集控樓基礎等C25以上強度等級的混凝土結構，使用方量為26000立方米。

2.茂名熱電廠（1×600MW）“上大壓小”燃煤發電工程主廠房基礎、廠房框架及樓板、汽輪機底板及機座、鍋爐基礎及水塔等C25以上強度等級的混凝土結構，使用方量為34000立方米。

3.韶關發電廠“上大壓小”燃煤機組工程（2×600MW）主廠房基礎、汽輪機底板、鍋爐基礎及集控樓基礎、水塔基礎等C25以上強度等級的混凝土結構，使用方量為50423立方米。

榮譽表彰

2012年8月，中國電力建設企業協會發布《關於批准2012年度中國電力建設工法的通知》，以中電建協[2012]57號檔案公布，《自密實混凝土生產和澆築施工工法》被批准為2012年度中國電力建設工法。