自密实混凝土在桥梁施工中的应用

第３６卷第８期　・３０６・　２　０　１　０年３月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨｎ　ＣｒＵＲＥ　Ｖｌｏ１．３６Ｎｏ．８　Ｍａｒ．２Ｏ１Ｏ　

文章编号：１００９—６８２５（２０１０１０８—０３０６．０２　

自密实混凝土在桥梁施工中的应用　

李冠东　

摘要：针对传统混凝土浇筑过程中采用人工振捣难以达到理想振捣效果的问题，结合具体工程实例，介绍了自密实混　

凝土的工作机理及施工工艺，阐述了自密实混凝土技术的特点，并对其进行了综合效益分析。　

关键词：自密实混凝土，工作机理，施工工艺，操作要点，效益　

中图分类号：ｎＪ５２８　文献标识码：Ａ　

传统混凝土浇筑过程中一般采用人工进行振捣，当遇到结构　

配筋中有大量的普通钢筋时，给混凝土振捣带来很大不便，难以达　

到振捣效果。而自密实混凝土施工，混凝土不需振捣，投入人工、　机具少，施工周期短，操作方法简单，混凝土施工质量容易保证。　

１工程概况　

２００７年由中铁三局六公司承建的太原市长风桥立交改造工　

程东侧立交工程，南北两座匝道桥梁全部采用非预应力现浇箱梁　

设计，梁体中配置大量的普通钢筋，箱梁内模施工完成后形成许　

多盲区，给混凝土灌注施工带来很大的困难；同时工期要求紧，箱　

梁混凝土浇筑几乎采用平行施工，需投入大量的人力、机具才能　满足施工需求。综合考虑后，决定采用自密实混凝土进行箱梁混　

凝土施工。通过该工艺施工后全部梁体内实外美，得到建设单　

位、监理单位的一致好评。　

２　自密实混凝土工作机理　

根据公式ｒ＝ｒ０＋　・ｙ（宾汉姆工程），在外力作用下混凝土　

拌合物内部产生的剪应力ｒ不小于阻止塑性变形能力即屈服剪　

最大，而埋于水位线以下的管段内力趋于稳定。２）在检修管道　

时，在排水过程中，埋于水下的管段上的管片，其弯矩最大值随着　

内水压的减小而增大，而且幅度较大，轴力变化不明显；而处于陆　

上未被水浸没的管段，其管片顶部的弯矩发生逆转，管片上的轴　

力只是在靠近管片顶部和底部的位置有所变化。３）综合上述工　

况，输水隧道处于正常运营时的最大弯矩和最大轴力均小于检修　管道时，并且最大弯矩分别出现于管片顶部和底部范围，最大轴　

力则出现在管片两侧稍偏底部。管片设计时应考虑加强内力最　

大值出现的部位。　

参考文献：　［１］顾金山．输水盾构隧道技术在青草沙原水工程中的应用［Ｊ］．　

净水技术，２００８。２７（５）：１—４。２４．　［２］丁浩，蒋树屏，杨林德．外水压下隧道衬砌的力学响应及　

结构对策研究［Ｊ］．岩土力学，２００８，２９（１０）：２７９９—２８０４．　

［３］王建秀，杨立中，何静．深埋隧道衬砌水荷载计算的基本　应力ｒ０时，混凝土开始流动；　为混凝土拌合物内部阻止其流动　

的一种性能，称为塑性粘度；ｒ０，　为反映混凝土拌合物工作性能　

的两个主要流变参数。屈服剪应力ｒ０和塑性粘度　既是混凝土　

开始流动的前提，又是不离析的条件。制备自密实混凝土的原理　

是通过骨料、外加剂、胶凝材料和细掺剂的优选和配合比的优化　设计，使ｒ。减小到适宜范围，同时又具有足够的塑性粘度，使骨　

料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌，充分填　充模型内的空间，形成密实且均匀的结构，此外，混凝土拌合物的　

浆固比和砂率值对工作性能也有很大影响。　

３　自密实混凝土施工工艺　

３．１　自密实混凝土的配合比优化　

３．１．１优化原材料　

１）骨料和水泥。为了保证自密实混凝土具有较好的流态，粗　

骨料要求质地坚硬、表面圆滑、针片状含量尽可能低，并控制最大　粒径为１６　ｍｍ－－２０　ｒｒｌｒｎ，细骨料宜选用形状光滑、细度模数控制　

在２．４～２．８之间级配良好的中砂或中粗砂；配制自密实混凝土的　

理论［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（９）：１３３９—１３４３．　［４］　王建秀，杨立中，何　静．深埋隧道外水压计算的解析——　

数值法［Ｊ］．水文地质工程地质，２００２（３）：１７．１９．　

［５］　陈崇希，刘文波，彭　涛．确定隧道外水压力的地下水流模　

型［Ｊ］．水文地质工程地质，２００２（５）：６２—６４．　。　［６］蒋忠信．隧道工程与水环境的相互作用［Ｊ］．岩石力学与工　

程学报，２００５，２４（１）：１２１．１２７．　［７］　高新强，仇文革．隧道衬砌外水压计算方法研究现状与进展　

［Ｊ】．铁道工程学报，２００４（４）：１２８．１３１．　［８］　高新强，仇文革，高　扬．山岭隧道高水压下衬砌结构平面　

数值分析［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（３）：３６５—３６９．　

［９］尹旅超，朱振宏，李玉珍，等．日本隧道盾构新技术［Ｍ】．武　

汉：华中理工大学出版社，１９９９．　

［１０］　李志业，曾艳华．地下结构设计原理与方法［Ｍ］．成都：西　

南交通大学出版社，２００３．　

ＩｎｆＩｌｌｅｎｃｅ　０ｆ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｎ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｔｕｎｎｅｌｓ　

ＣＨＥＮ　Ｙｏｕ．１ｉａｎｇ　ＷＵ　Ｊｕｎ．ｈｕａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｗｉｔｈｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆＱｉｎｇｃａｏｓｈａｗａｔｅｒｔｕｎｎｅｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｎＳｈａｎｇｈａｉ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇｍｏｄｉｆｉｅｄｍｅｔｈｏｄｓ，ｄｅｒｉｖｅｄｔｈｅ删ｄｙｄｃａｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｕｎｄｅｒ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ａｎｄ　ｏｕｔｅｒ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｗａｓ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｗｉｔｈｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｃｔｉｏｎＪ　

ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｄｅｒｉｖｅｄｉｓｕｓｅｄｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｉｎｔｅｍａｌｆｏｒｃｅｓｏｆ　ａｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｃｌａｓｓｉｃａｌ　ｓｅｇｍｅｎｔｓｏｎＱｉｎｇｃａ￣ｈａｗａｔｅｒｔｕｎｎｅｌｉｎＳｈａｎｇｈ￣．Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｔｈｅ　

ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ａｄｖｅｒｓｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ　ｍｎｎｅｌ，ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔ，ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　

收稿日期：２ｏ０９一ｌ１—２４　作者简介：李冠东（１９６７一），男，高级工程师，中铁三局六公司，山西晋中

０３０６００　第３６卷第８期　２　０　１　０年３月　李冠东：自密实混凝土在桥梁施工中的应用　・３０７・　

水泥品种和标号，根据强度和耐久性能要求选择。２）优质掺合料　的使用。优质粉煤灰是目前常用的活性掺合料，通过其形态效　

应、界面效应、减水效应，改善混凝土拌合物的和易性，提高自密　

实混凝土的流变性能和抗离析性能。３）外加剂的选用。自密实　

混凝土对外加剂有较强的依赖性。依靠复合高效减水剂，对混凝　

土的流动性能有极大的改善。目前研制成功的第三代聚羧酸盐　类高效减水剂具有极强的减水性能，减水率高达４０％以上，并能　

够极大地改善自密实混凝土的流动性能，同时具有超强的粘聚性　

能和自密实性能，还具有良好的工作性能保持能力，有利于提高　

自密实混凝土的早期强度和改善白密实混凝土的抗收缩性能。　

３．１．２配合比优化　

１）水胶比。配制自密实混凝土时须严格限制水胶比值，通过　使用掺合料和高效减水剂来改善其流动性能，自密实混凝土的水　

胶比应严格控制在０．４以下。２）优化砂率。在保证自密实混凝　

土流动性指标的同时，应尽量降低砂率值，使其具有较好的抗变　

形能力，即较高的弹性模量指标。自密实混凝土的砂率一般宜控　

制在４０％－－４５％之间。３）优化骨料级配。骨料参数对自密实混　

凝土工作性能的影响是不言而喻的，在配制自密实混凝土时，必　

须对骨料级配进行优化。４）自密实混凝土的强度。自密实混凝　

土的配制强度仍以２８　ｄ抗压强度Ｒ作为其设计强度的控制指　

标，但由于自密实混凝土中掺加了高效减水剂和优质掺合料，故　

其设计强度无法与普通混凝土一样建立经验公式，必须考虑外加　

剂和掺合料的影响。对于使用不同品种高效减水剂的自密实混　

凝土，当采用与普通混凝土相同的配合比时，其２８　ｄ抗压强度一　

般可提高８％～２０％，但由于掺加了大量掺合料，其早期强度较　

低，施工时需充分考虑这一特征。　

３．２操作要点　

３．２．１　自密实混凝土的搅拌要点　

１）搅拌时每盘计量允许偏差不超过２％。２）准确控制拌和用　

水量，仔细测定砂石中的含水率，每工作班测两次。３）投料顺序：　

投入粗骨料、细骨料、喷淋加水　１、水泥、掺合料、剩余水ｗ２，搅　

拌３０　Ｓ后加入高效减水剂，搅拌９０　Ｓ后出料。　

３．２．２　自密实混凝土的运输要点　

１）罐车装入混凝土前应仔细检查并排除车内残存的刷车水。　２）自密实混凝土的运送及卸料时问控制在２　ｈ以内，以保证自密　

实混凝土的高流动性。　

３．２．３　自密实混凝土的浇筑要点　１）检查模板接缝不得有大于１．５　ＩＴＩ１ＴＩ的缝隙。２）泵管使用前　

用水冲净，并用同配比碱石砂浆冲润泵管，以利于垂直运输。３）　

卸料前罐车高速旋罐９０　Ｓ左右，再卸人混凝土输送泵，由于触变　

作用可使混凝土处于最佳的工作状态，有利于混凝土自密实成　

型。４）保持连续泵送，必要时降低泵送速度。５）自密实混凝土浇　

筑时，尽量减少泵送过程对混凝土高流动性的影响，使其和易性　

能不变。６）浇筑过程中设置专门的专业技术人员在施工现场值　

班，确保混凝土质量均匀稳定，发现问题及时调整。７）浇筑时在　

浇筑范围内尽可能减少浇筑分层（分层厚度为１　ｍ），使混凝土的　重力作用得以充分发挥，并尽量不破坏混凝土的整体粘聚性。８）　

使用钢筋插棍进行插捣，并用锤子敲击模板，起到辅助流动和辅　

助密实的作用。９）自密实混凝土浇筑至设计高度后可停止浇筑，　２０　ｍｉｎ后再检查混凝土标高，如标高略低进行复浇，以保证达到　

设计要求。　

３．２．４　自密实混凝土的养护要点　

１）自密实混凝土浇筑完毕后，梁面采用无纺布进行覆盖，柱　

面采用双层塑料包裹，以防止水分散失，终凝后立即洒水养护，不　

问断保持湿润状态。２）养护时间不少于１４　ｄ，混凝土表面与内部　

温差小于２５℃。　

４技术特点　

１）根据流变理论，通过对骨料、外加剂、胶凝材料等组分的合　

理选择与配合比优化，可使混凝土在骨料自重下不用振捣自行密　

实，有良好的工作性能。硬化的自密实混凝土具有良好的力学性　

能和耐久性能。２）混凝土生产质量控制应保证原材料的质量及骨　料的精度。混凝土入泵前必须确保坍落度在２５０　ｍｍ－－２７０　ｒａｎ－１，扩　

散度不小于６００　ｍｎ－ｉ。３）自密实混凝土技术在一些特殊工程、特　殊条件下可发挥普通混凝土不可替代的作用，在普通混凝土结构　

中也可大量应用。４）自密实混凝土无需振捣，只需少量的人工机　具配合。５）能保证安全质量；施工速度快，施工方法简单，易于施　

工人员掌握；工作面施工人员配置少；机械配置程度要求不高。　

５综合效益分析　

５．１　经济分析　

１）自密实混凝土增加了粉煤灰用量，外加剂费用也比普通泵　送混凝土略高，但水泥用量减少了，经测算两者在材料成本上基