关于滑模混凝土的相关研究

关于滑模混凝土的相关研究

陈书俊  李志强  刘龙  徐广祥

中建铁路投资建设集团华东有限公司  223001

摘要：滑模施工工艺技术作为一种特殊的工艺，在高耸、型式单一的建筑施工应用中实用性强，具有显著优异性。因其连续施工的特殊性，因此在混凝土方面有着一定要求，主要技术指标有初凝时间、出模强度、粘模情况等等。本文从施工角度对该特殊工艺的混凝土开展研究，为后续筒仓滑模施工积累一定经验。

1.工程概况

本项目粮食立筒仓为钢筋混凝土筒体结构，占地面2422.79m2，建筑面积7179.97m2。筒仓设计5×4模式,筒仓直径为11.50米，壁厚220mm，筒仓高度30.00m。因其结构的特殊性，优选滑模工艺施工，首先开展混凝土配比研究。

混凝土采用的材料主要有水泥、粉煤灰、粗细骨料、外加剂等，查找以往案例资料，该配比主要在水灰比、砂石材料、外加剂掺量方面有较大差异，拟重点在上述方面开展试配工作。

2.原材料分析

水泥：采用响水中联P.O42.5普通硅酸盐水泥，细度7.2%，初凝时间163min，终凝时间234min，实测3d抗压强度27.6MPa。其他指标符合GB175—2007《通用硅酸盐水泥》技术要求。

粉煤灰：采用淮安泳盛Ⅱ级粉煤灰，细度21.3%，需用水量比102%，烧失量1.6%，含水量0.1%，该粉煤灰符合GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中Ⅱ级灰的技术要求。

矿粉：采用连云港明智S95矿粉，含水率0.1%，流动度比104%，7d活性指数92%，其他指标符合GB/T18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》评定要求。

砂：采用长江芜湖中粗砂，表观密度2610kg/m3，空隙率42%，含泥量1.4%，氯离子含量0.002%，细度模数2.8，其他指标符合JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》评定要求。

石：采用山东枣庄5-25mm连续级配碎石，表观密度2600kg/m3，空隙率42%，含泥量0.4%，针片状颗粒含量4.1%，其他指标符合JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》评定要求。

水：采用当地饮用水，指标符合JGJ63-2006《混凝土用水标准》技术要求。

外加剂：采用江苏苏博特PCA-10聚羧酸高效减水剂，PH值5.6，固体含量9.2%，密度1.016g/ml，水泥净浆流动度270mm，砂浆减水率20%，混凝土1h坍落度损失率1.8%，其他指标符合GB8076-2008《混凝土外加剂》技术要求。

3.配合比设计

结合以往施工经验及查找的案例资料，初步建立研究路线：1.分析矿物掺合料对混凝土和易性的影响→2.分析天然砂与机制砂对砼性能影响→3.分析混凝土缓凝时间。

初步设计、试配混凝土，等量取代主要掺物含量，观察试配情况，混凝土坍落度、凝结时间、和易性等参照GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测定。试块成型尺寸按照100mm×100mm×100mm制作，采用标准养护方式，检测混凝土7d、28d抗压强度。

表1-1主要配合比设计情况

表1-2各配合比施工性能情况

图1-1混凝土试配

图1-2混凝土拌制

图1-3拌制过程查看

4.性能对比

（1）F1配比关键因素为每方掺加了70KG矿粉，另外单独配置一组F1’将70KG矿粉用等量水泥进行替代，其他材料掺量基本不变。对比可知F1与F1’配比在配置完成开始性能几近无差异，但在拌制完成后的半小时，F1的坍落度及流动性损失较为严重，在后续时间内仍在逐步损失，和易性其他指标也未能满足施工要求。采用F1’配比的混凝土性能相对较好，其坍落度及和易性随时间推移仍优于F1配比。对于施工而言，主要体现在粘模情况上，F1粘模情况严重，F1’粘模情况相对较好。因此，拟将滑模混凝土中矿粉的掺量采用其他胶凝材料进行替代，

（2）在分析砂石材料对滑模混凝土性能的影响上，我们选用了①F2配比中全部采用机制砂、②F3配比中机制砂与天然砂共同掺加、③F4配比中全部采用天然砂三种方案，同样为保证试验的准确性，我们等量替代其中的关键因素。如F2’配比仅将其中的机制砂等量替换天然砂，F3’配比改变天然砂与机制砂的掺量比例，F4’配比中同样将天然砂替换为机制砂。对比F2与F2’，试配完成初始两者性能均较为良好，几乎无差异，但随着时间的变换，两者坍落度、和易性差异逐渐增大，前者F2的坍落度、和易性损失极为严重，1h后其施工性能已不理想，后者F2的施工性能虽有一定衰减，但整体尚可。单独对比F3与F3’、F4与F4’同样存在以上结论，即采用天然砂配比的滑模混凝土性能优于采用机制砂配比。纵向对比F2、F3与F4，F2’、F3’及F4’，则排除了其他如水泥掺量、粗细骨料掺量、外加剂掺量及水灰比、砂石比等因素的影响，同样采用天然砂的配比其性能虽有一定差异但明显优于机制砂配比，验证了以上结论；此外将6组配比整体分析发现，外加剂掺量越大，其后期的施工性能将随时间推移衰减更快，因此在后期的滑模混凝土配比中，同样应关注外加剂（减水剂）的掺量，与此同时水灰比应相应的进行调整。

（3）缓凝剂的成分目前主要是葡萄糖酸钠，水泥中添加一定剂量后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用即推迟混凝土的最初与最终凝固时期，例如添加0.15%的葡萄糖酸钠，可将混凝土的初凝时间延长10倍以上。本次试配使用的的PCA-10聚羧酸高效减水剂中即掺有1%-2%含量的葡萄糖酸钠，一般可将混凝土初凝时间控制在6~10h。在实际配置中观察其初凝基本满足后期要求，因为未深入探究及掺量对缓凝时间的具体影响，但该掺量的数值却为滑模混凝土试配提供了一定参考。

5.结论

根据混凝土试配情况，得知滑模混凝土其相较常规混凝土主要差异表现在以下方面：

1.滑模混凝土胶凝材料中水泥占比较常规混凝土占比较大，粉煤灰掺量占比相对减少，矿粉极少，实际配置中不宜添加。粉质材料掺量越多，所需用水量同比增加，因滑模施工特殊性，整体滑升速度不宜过快，一般为每小时滑升150mm高，因此滑模混凝土搁置时间相对较长，其施工性能随时间逐步衰减，水灰比较大的混凝土衰减速度更快，时间越久粘模情况越严重。

2.砂石材料选择细度模数为2.5-3.0中粗砂，该材料可使混凝土滑升成型效果优异。天然砂石中含泥量、泥块含量等杂质相对较少，且其硬度及稳定性更为优异；机制砂受原材、工艺、环境等因素影响，含泥量、石粉含量等杂质相对较多，该杂质对混凝土性能影响较大，混凝土质量难以把控。

3.采用高效减水剂，掺量控制在7.5kg/m³以内；添加适量缓凝剂使得初凝时间控制在8h左右。减水剂的掺量直接影响水灰比大小，二者直接影响混凝土整体的和易性，试验证明减水剂掺量在4.5~7.5kg/m³范围内滑模混凝土的施工性能较为优异且更易控制施工质量。滑模工艺具有一定特殊性，其混凝土初凝时间较常规砼相对较长，混凝土配比应充分考虑混凝土运输时间、浇筑时间以及当日风力、气温、日照等诸多因素，混凝土初凝时间控制在8h为宜。

参考文献

[1]JGJ55—2011,普通混凝土配合比设计规程[S].

[2]郝方林，李永斌，杨百煜，王建胜，姜德君.夏季滑模混凝土配合比设计及技术探讨[J].全国建筑科学核心期刊，2002，7：54-57.

[3]林杰，王玉洁，张鸿斌，张登峰.掺粉煤灰路缘石滑模混凝土配合比设计研究[J].建材世界，2023，44（6）：36-39.

[4]于方.不同环境温度下滑模混凝土凝结时间试验研究[J].施工技术，2016，45（增刊）：548-551.

[5]叶小鲁，于方.机制砂混凝土配合比设计及在滑模施工中的应用[J].广东土木与建筑，2021，28（12）：78-80.

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