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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

自密實混凝土在算力基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用

劉建毅，姚俊濤，李建成，王彬，魏磊，孟祥宇，馬榮強

［摘要］本文介紹了自密實混凝土在算力基礎(chǔ)設(shè)施（鋼管混凝土結(jié)構(gòu)）中的應(yīng)用。結(jié)合自密實混凝土與鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各自的特性，著重解析自密實混凝土應(yīng)用在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢，包括提升施工效率、確保混凝土品質(zhì)以及強化結(jié)構(gòu)性能等方面；詳細(xì)探討自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的配合比設(shè)計、施工工藝以及質(zhì)量控制要點；借助實際工程案例分析，全面展現(xiàn)自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的出色應(yīng)用成效；最后，對自密實混凝土在工程建設(shè)中的應(yīng)用前景予以展望。

［關(guān)鍵詞］自密實混凝土；鋼管混凝土；算力基礎(chǔ)設(shè)施；應(yīng)用

引言

伴隨著算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的穩(wěn)步推進，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借其高承載力、優(yōu)良抗震性能以及施工便利性等優(yōu)點，在算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中逐漸得到應(yīng)用。而自密實混凝土作為一種具有高流動性、高穩(wěn)定性以及良好填充性的新型混凝土，其在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用備受關(guān)注。本文將深入探究自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用。

自密實混凝土與鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點

1.1自密實混凝土的特點

高度流動性：自密實混凝土在自身重力作用下能夠順暢流動并密實，無需借助振搗即可達成密實狀態(tài)。其高流動性主要通過優(yōu)化配合比以及添加外加劑等途徑來實現(xiàn)。

高穩(wěn)定性：在流動進程中，自密實混凝土不易出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象，能夠維持良好的穩(wěn)定性。這主要得益于合理的配合比以及外加劑的恰當(dāng)運用。

良好填充性：自密實混凝土能夠自動填滿模板內(nèi)的各個角落，確保混凝土結(jié)構(gòu)的密實度和均勻性。其填充性主要取決于混凝土的流動性與穩(wěn)定性。

1.2鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點

承載力強：在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼管與混凝土相互協(xié)作，共同承擔(dān)荷載。混凝土處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強度顯著提升，使得鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具備較高的承載力。其高承載力特點與算力基礎(chǔ)設(shè)施大荷載需求十分契合。

抗震性能佳：該結(jié)構(gòu)具有良好的延性和耗能能力，在地震作用下能夠吸收大量能量，從而降低結(jié)構(gòu)的破壞程度。

施工便捷：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場拼裝的方式進行施工，大大縮短了施工周期。同時，鋼管還可作為混凝土澆筑的模板，減少了模板的使用量。

自密實混凝土的優(yōu)勢

2.1提高施工效率

無需振搗作業(yè)：在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，自密實混凝土無需進行振搗，節(jié)省了人力和時間，提高了施工速度。特別是在狹小空間和復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，振搗作業(yè)困難，自密實混凝土的優(yōu)勢更為凸顯。

減少施工噪聲污染：避免了振搗過程中產(chǎn)生的噪聲，對周圍環(huán)境的影響較小。

便于連續(xù)澆筑施工：自密實混凝土的高流動性和良好填充性使其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)澆筑，減少了施工縫的設(shè)置，提高了結(jié)構(gòu)的整體性。

2.2保證混凝土質(zhì)量

密實性良好：自密實混凝土能夠自動填充鋼管內(nèi)的各個角落，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的密實性，避免了因振搗不充分而導(dǎo)致的混凝土空洞、蜂窩等質(zhì)量問題。

均勻性佳：在流動過程中，自密實混凝土不易發(fā)生離析現(xiàn)象，能夠保證混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性。這對于提高結(jié)構(gòu)的性能和耐久性起著重要作用。

減少混凝土收縮裂縫：自密實混凝土的配合比經(jīng)過優(yōu)化，收縮變形較小，同時，鋼管對混凝土的約束作用也可以減少混凝土的收縮裂縫。

2.3增強結(jié)構(gòu)性能

提高承載力水平：自密實混凝土在鋼管內(nèi)處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強度顯著提高。同時，鋼管與混凝土之間的粘結(jié)力也得到增強，從而提高了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。

改善抗震性能表現(xiàn)：自密實混凝土的良好填充性和均勻性可以提高鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和延性，進而改善其抗震性能。

提升耐久性：自密實混凝土的密實性和均勻性可以減少混凝土中的孔隙和裂縫，提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、抗凍性和耐腐蝕性，從而提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.4提升經(jīng)濟性能

鋼管混凝土除能顯著提升結(jié)構(gòu)性能外，由于鋼管內(nèi)約束混凝土承擔(dān)很大部分豎向荷載，較傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑可減少鋼構(gòu)件尺寸及板材厚度，從而降低建造成本，提高建筑使用效率。

自密實混凝土配合比設(shè)計原則

3.1原材料選擇

水泥：應(yīng)選用強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。水泥的性能應(yīng)穩(wěn)定，與外加劑的適應(yīng)性良好。

骨料：應(yīng)選擇級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒形狀規(guī)則的碎石和中砂。骨料的最大粒徑應(yīng)根據(jù)鋼管的直徑和混凝土的流動性要求來確定。

外加劑：應(yīng)選擇具有減水、增稠、保塑等功能的高效外加劑。外加劑的品種和用量應(yīng)根據(jù)混凝土的性能要求和施工條件來確定。

摻合料：可以選擇粉煤灰、礦渣粉等活性礦物摻合料。摻合料的摻入可以改善混凝土的性能，降低混凝土的成本。

3.2配合比設(shè)計原則

滿足流動性需求：自密實混凝土的流動性是其在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的關(guān)鍵。配合比設(shè)計應(yīng)確保混凝土在鋼管內(nèi)能夠順利流動，填充各個角落。

保證穩(wěn)定性：自密實混凝土在流動過程中應(yīng)保持良好的穩(wěn)定性，不發(fā)生離析和泌水現(xiàn)象。

滿足強度要求：自密實混凝土的強度應(yīng)滿足鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。配合比設(shè)計應(yīng)通過優(yōu)化原材料和配合比，提高混凝土的強度。

考慮耐久性要求：自密實混凝土的配合比設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的耐久性要求，如抗?jié)B性、抗凍性、耐腐蝕性等。

3.3配合比設(shè)計方法

經(jīng)驗公式法：根據(jù)以往的工程經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)，建立自密實混凝土配合比的經(jīng)驗公式。這種方法簡單易行，但準(zhǔn)確性相對較低。

試配法：通過試驗調(diào)整原材料的用量和配合比，直到滿足自密實混凝土的性能要求。這種方法準(zhǔn)確性較高，但試驗工作量較大。

計算機模擬法：利用計算機軟件對自密實混凝土的配合比進行模擬和優(yōu)化。這種方法可以快速得到較優(yōu)的配合比，但需要一定的專業(yè)知識和軟件操作技能。

自密實混凝土施工工藝

4.1混凝土澆筑

澆筑方式：自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的澆筑方式可以采用泵送、溜槽等方式。澆筑時應(yīng)保證混凝土的連續(xù)性和均勻性。

澆筑順序：對于大直徑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用分層澆筑的方式，每層澆筑厚度不宜超過500mm。澆筑順序應(yīng)從低處向高處進行，避免混凝土在鋼管內(nèi)產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

澆筑速度：自密實混凝土的澆筑速度應(yīng)根據(jù)混凝土的流動性和鋼管的直徑等因素來確定。澆筑速度不宜過快，以免混凝土在鋼管內(nèi)產(chǎn)生過大的壓力。

4.2養(yǎng)護

自然養(yǎng)護：自密實混凝土在澆筑完成后，應(yīng)及時進行自然養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不少于14天。養(yǎng)護期間應(yīng)保持混凝土表面濕潤，避免陽光直射和風(fēng)吹雨淋。

蒸汽養(yǎng)護：對于有特殊要求的工程，可以采用蒸汽養(yǎng)護的方式。蒸汽養(yǎng)護應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求進行，控制好養(yǎng)護溫度和時間。

實際工程案例分析

5.1工程概況及設(shè)計方案對比

某數(shù)據(jù)機房樓建筑面積約3萬平，結(jié)構(gòu)高度約29米。方案設(shè)計階段進行了鋼框架及鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)兩種方案經(jīng)濟性對比，其中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土采用自密實混凝土，強度等級為C50。對比結(jié)果見表1。經(jīng)方案比選后采用鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)。

從表可看出，對于萬平米規(guī)模級建筑，采用自密實混凝土的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可節(jié)約建設(shè)成本近百萬，經(jīng)濟效益明顯。

5.2配合比設(shè)計

根據(jù)工程要求和原材料性能，經(jīng)過試驗調(diào)整，確定了自密實混凝土的配合比和性能見表

5.3施工工藝

混凝土澆筑：采用泵送的方式進行混凝土澆筑。澆筑順序從低處向高處進行，分層澆筑，每層澆筑厚度為500mm。澆筑過程中注意觀察混凝土的流動情況，及時調(diào)整澆筑速度和方式。

養(yǎng)護：混凝土澆筑完成后，及時進行自然養(yǎng)護。養(yǎng)護期間保持表面濕潤，避免陽光直射和風(fēng)吹雨淋。

5.4質(zhì)量控制

）原材料質(zhì)量控制

水泥：水泥的強度、安定性、凝結(jié)時間等性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。水泥的儲存應(yīng)注意防潮、防雨，避免水泥受潮結(jié)塊。

骨料：骨料的級配、含泥量、泥塊含量等指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。骨料儲存應(yīng)注意分類堆放，避免混雜。

外加劑：外加劑的品種、性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。外加劑的使用應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書進行，不得超量使用。

摻合料：摻合料的活性、細(xì)度等指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。摻合料的儲存應(yīng)注意防潮、防雨，避免摻合料受潮結(jié)塊。

）配合比控制

嚴(yán)格按照配合比設(shè)計要求進行原材料的計量和攪拌。計量設(shè)備應(yīng)定期校準(zhǔn)，保證計量的準(zhǔn)確性。混凝土的坍落度、擴展度等性能指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計要求。在施工過程中，應(yīng)定期對混凝土的性能進行檢測，及時調(diào)整配合比。

）施工過程控制

鋼管的制作和安裝應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。鋼管的連接應(yīng)牢固可靠，不得有漏焊、裂縫等缺陷。

混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)、均勻，不得出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。澆筑過程中應(yīng)注意觀察混凝土的流動情況，及時調(diào)整澆筑速度和方式。

混凝土的養(yǎng)護應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求進行。養(yǎng)護期間應(yīng)注意保持混凝土表面濕潤，避免混凝土表面干燥開裂。

）質(zhì)量檢測

混凝土的強度檢測：可以采用回彈法、超聲回彈綜合法、鉆芯法等方法對混凝土的強度進行檢測。檢測結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計要求。

混凝土的密實性檢測：可以采用超聲波檢測、雷達檢測等方法對混凝土的密實性進行檢測。檢測結(jié)果應(yīng)表明混凝土內(nèi)部無空洞、蜂窩等缺陷。

鋼管與混凝土的粘結(jié)力檢測：可以采用推出試驗、拉拔試驗等方法對鋼管與混凝土的粘結(jié)力進行檢測。檢測結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計要求。

工程效果

該工程采用自密實混凝土進行鋼管混凝土柱的澆筑，施工過程順利，混凝土質(zhì)量良好。自密實混凝土的高流動性和良好填充性保證了混凝土在鋼管內(nèi)的密實性，提高了結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。同時，自密實混凝土的無需振搗特性提高了施工效率，減少了施工噪聲，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

自密實混凝土應(yīng)用前景

）隨著建筑工程技術(shù)的不斷發(fā)展，對結(jié)構(gòu)的性能和施工效率要求越來越高。自密實混凝土在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用能夠滿足這些要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

）自密實混凝土的配合比設(shè)計和施工工藝不斷完善，其性能和質(zhì)量將得到進一步提高。同時，隨著新型外加劑和摻合料的不斷涌現(xiàn)，自密實混凝土的成本也將逐漸降低。

）自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用將促進建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。自密實混凝土可以利用工業(yè)廢渣等廢棄物作為原材料，減少對自然資源的消耗。同時，自密實混凝土的無需振搗特性可以減少施工噪聲和能源消耗，符合綠色建筑的發(fā)展要求。

結(jié)論

自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢，能夠提高施工效率、保證混凝土質(zhì)量、增強結(jié)構(gòu)性能，降低建造成本。在配合比設(shè)計、施工工藝和質(zhì)量控制等方面，應(yīng)根據(jù)工程實際情況進行合理選擇和嚴(yán)格控制。通過實際工程案例分析，充分證明了自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的良好應(yīng)用效果。隨著建筑工程技術(shù)的不斷發(fā)展，自密實混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

供稿人：劉建毅，姚俊濤等

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《不燃級金屬面板保溫裝飾一體板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》團標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團標(biāo)

【會議培訓(xùn)】

2025全國混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會

第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會年會

2025第二十一屆全國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國商品混凝土年會

預(yù)拌（商品）混凝土應(yīng)用技術(shù)和工藝技能線上培訓(xùn)

混凝土（砂漿）試驗檢測方法實操教學(xué)線上培訓(xùn)

【咨詢服務(wù)】

科技成果評價

預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯研究

高速公路及橋涵高性能混凝土技術(shù)咨詢

課題研究

研發(fā)中心建設(shè)

產(chǎn)品檢測

綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結(jié)構(gòu)自保溫技術(shù)體系》推廣等

【建材“雙碳”業(yè)務(wù)】

低碳膠凝材料研發(fā)與制備

復(fù)合摻合料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)與制備

建筑垃圾處置與資源化利用

建筑垃圾再生砂粉應(yīng)用技術(shù)

建筑垃圾再生輕粗骨料技術(shù)

碳化再生骨料制備技術(shù)

【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗室建設(shè)指南》圖書

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中心每年參與多個混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項目，包括雄安新區(qū)混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評價工作。

咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915

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