周 萍 王愛國 周光俊 張金明

1. 上海建工一建集團有限公司 上海 200120；2. 蘇州市德力商品混凝土有限公司 蘇州 215124

1 工程概況

東方之門工程位于蘇州工業(yè)園區(qū)金雞湖西岸，總高282 m，為雙塔式門形建筑，建成后將是蘇州工業(yè)園區(qū)內融高級商場、寫字樓、星級酒店、超市、娛樂會所于一體的多功能建筑體，為蘇州的標志性建筑。該項目裙房有南北2 個區(qū)，裙房共8 層，高約60 m，屋面為鋼結構，在鋼結構屋面上澆筑厚120 mm的陶?；炷粒s5 400 m2。根據(jù)設計要求，強度等級為LC25，干密度不大于1 700 kg/m3，為結構混凝 土。

2 混凝土原材料[1-4]

2.1 原材料的選擇

本工程中的陶粒混凝土屬結構承重混凝土，設計強度等級較高，為LC25，干密度不大于1 700 kg/m3，使其既滿足強度要求，又達到降低結構質量的要求。混凝土的垂直泵送高度約60 m，水平泵送距離約150 m，因此本工程陶粒混凝土的可泵性是施工難點，其混凝土拌和物還應滿足可泵性、黏聚性和保水性要求。

目前，市場上的陶粒品種主要有黏土陶粒和頁巖陶粒。黏土陶粒堆積密度較小，在混凝土拌和物中容易上浮，不易泵送，且由于其筒壓強度在2 MPa左右，一般只能配置15 MPa強度等級以下的混凝土。頁巖陶粒密度比黏土陶粒大，在混凝土拌和物中容易上浮的比例較小，通過合理的配合比設計，能夠滿足泵送要求。且頁巖陶粒筒壓強度比黏土陶粒高，可達到5 MPa以上，可配置20 MPa強度等級以上混凝土，因此，陶粒品種我們選擇了頁巖陶粒。

考慮到本地的可選原材料及常用原材料，細骨料采用了天然砂，其細度模數(shù)為中砂；水泥采用P.O 42.5水泥，品種及等級為；采用雙摻技術措施，添加了礦粉和粉煤灰，以改善混凝土的工作性，也可降低混凝土的密度；還摻加高效減水劑，以合理控制混凝土的單方用水量，降低水膠比。

2.2 混凝土原材料性能指標

（a）陶粒：選用上海群擁陶粒制品有限公司生產的頁巖陶粒，根據(jù)《輕集料及試驗方法 第1部分》（GB/T17431.1-2010）和《輕集料及試驗方法 第2部分輕集料試驗方法》（GB/T17431.2-2010）規(guī)定的技術指標和試驗方法，測得其性能指標見表1。

表1 上海群擁頁巖陶粒性能指標

（b）砂：選用贛江中砂，其性能指標見表2。

表2 贛江產中砂性能指標

（c）水泥：選用江蘇金峰水泥集團有限公司生產的P.O 42.5，其性能指標見表3。

（d） 粉煤灰：選用蘇州華望新型建材有限公司生產的Ⅰ級粉煤灰，其性能指標見表4。

表3 金峰P.O42.5水泥性能指標

表4 華望Ⅰ級粉煤灰性能指標

（e） 礦粉：選用選用張家港沙鋼粒化高爐礦渣粉S95級，其性能指標見表5。

表5 沙鋼礦粉S95級性能指標

（f）外加劑：選用江蘇蘇博特新材料有限公司生產的JM-10混凝土高效減水劑，其性能指標見表6。

表6 JM-10高效減水劑性能指標

3 配合比設計及試配

3.1 配合比計算

基于上述選定的原材料品種及性能指標，為了滿足陶粒混凝土的強度、密度和稠度等技術指標的設計要求，以及滿足施工泵送性要求，根據(jù)《輕骨料混凝土技術規(guī)程》（JGJ51—2002），進行陶?；炷恋呐浜媳仍O計。

首先按照下式計算混凝土配合比的試配強度：

式中：fcu，0——輕骨料混凝土的試配強度（MPa）；

fcu，k——輕骨料混凝土強度等級，LC25，即25 MPa；

σ——輕骨料混凝土強度標準差，取σ為5.0 MPa；

經計算，則fcu，0≥33.2 MPa。

根據(jù)試配強度、輕骨料密度等級、水膠比、用水量、砂率等設計參數(shù)，采用松散體積法進行配合比計算，進行陶?；炷恋呐浜媳仍O計，確定了各組成材料的用量。

3.2 混凝土試配

我們選取了采用3 個不同水膠比（凈水膠比）、3 種不同砂率（體積砂率）進行了正交試驗，共做了9 個混凝土試配，具體的試配配合比見表7。

根據(jù)以上配合比試配出的混凝土拌和物物理工作性能以及混凝土的力學性能見表8。

表7 混凝土試配配合比

表8 混凝土拌和物的物理性能及混凝土的力學性能

3.3 配合比的選取

對表7、表8的試驗數(shù)據(jù)進行分析比較可以看出，首先從砂率（體積砂率）來分析，上述試配有3 種砂率，即45%、50%、55%，試配A1、A2、A3的砂率為45%，可泵性較差，不能泵送到60m的高度，因此，在本工程中不能使用；試配C1、C2、C3的砂率為55%，可泵性較好，但較黏稠，且干密度超過了設計要求，也不能滿足本工程的設計要求；再試配B1、B2、B3的砂率為50%，可泵性及和易性良好，干密度也能滿足本工程的設計要求。因此，選擇試配B1、B2、B3的砂率50%作為本工程混凝土配合比的砂率。

從試配B1、B2、B3的抗壓強度數(shù)據(jù)來看，試配的28 d抗壓強度為35.5MPa，滿足混凝土的配制強度要求，可泵性、干密度都能滿足設計要求，因此我們選取試配B2作為本工程預拌混凝土的配合比。

4 工程應用情況

4.1 生產控制措施

（a）陶粒進場時，嚴格控制陶粒的質量，進場時應按照國家標準《輕集料及試驗方法》（GB/T17431.1-2—2010）的要求進行檢驗驗收，主要檢查堆積密度、吸水率、筒壓強度、顆粒級配等性能指標，凡不滿足要求的均嚴禁進場，作退貨處理。陶粒運輸和堆放應保持顆?；旌暇鶆?，減少離析。應防止樹葉、泥土或其他有害物質混入。

（b）陶粒進場后，必須進行淋水或泡水預濕。一般提前3 d進貨，進場后堆放在專用堆場，堆場四周裝有噴灑水龍頭，間距在1 m左右，噴灑水的時間不少于1 d，使陶粒達到吸水飽和狀態(tài)。在氣溫低于5 °C時，不宜進行預濕處理，也就不宜泵送施工。

（c）陶?；炷辽a時，混凝土拌和物的各組成材料以質量計量。在生產時，應提前4 h停止噴灑水，基本濾干陶粒的表面水。在生產前，須測定陶粒的濕堆積密度，復核陶粒的質量用量。陶?；炷涟韬臀锉仨毑捎脧娭茢嚢铏C攪拌，攪拌時間適當延長，攪拌時間不少于45 S。

（d）在生產過程中，應加強坍落度的出廠控制。考慮到陶粒的吸水率、運輸時間及等待卸料時間，坍落度的損失較大。在施工過程中，我們把出廠坍落度控制在190～200 mm，泵送卸料前的坍落度控制在160～180 mm。

4.2 施工情況

4.2.1 泵管布置

根據(jù)東方之門施工現(xiàn)場的布置，只能采用固定泵接泵管施工，每次澆筑使用1 臺泵。固定泵布置在南、北裙房中間的地鐵頂板上方。泵管可從樓層預留洞口接至待澆樓層，接管路徑按澆筑時“后退”法布管。底層水平泵管鋪設時，每3 m左右設置一個混凝土支墩進行固定。整個施工中水平布置泵管約150 m，垂直布置泵管約60 m，采用中聯(lián)ZLJ5121THB車載泵泵送施工，該泵車最大理論泵送出口壓力可達22 MPa，能夠滿足200 m泵送普通混凝土的施工要求。在本工程泵送過程中，陶?；炷恋某隹诒盟蛪毫σ话阍?5～17 MPa，比普通混凝土的泵送壓力要大30%～40%。

本工程共泵送施工了3 次，沒有出現(xiàn)堵泵等異常現(xiàn)象，每次都很順利地完成了泵送施工。

4.2.2 澆筑流程

本次混凝土澆搗，南裙房屋面由南向北一次完成，北裙房屋面由北向南一次完成。裙房屋面東西向為弧線截面，采用鋼絲網片分隔分段施工，間距2 m。為保證結構穩(wěn)定性，南北向泵管設置在裙樓屋面最高處，澆筑順序為以南北向泵管為中心，先左2 m，后右2 m，再左4 m，再右4 m，以此類推。

4.2.3 坡屋面的平整度控制

在按要求安裝好坡屋面的梁板鋼筋后，在板筋上設置鋼筋導軌，導軌采用Φ10 mm的二級鋼筋，導軌鋼筋上表面即為混凝土面，導軌與板筋焊接牢固，鋼筋頭不得高出導軌面，支撐間距為500～800 mm且每根導軌不得少于3 個支撐點。在屋面混凝土澆筑過程中，采用2 m刮尺在導軌上對澆注的混凝土進行板面找平，并控制混凝土面標高。如圖1所示。

圖1 坡屋面的平整度控制

4.2.4 澆筑和成型

陶?；炷涟韬臀餄仓A落的自由高度不應超過1.5 m。當傾落高度大于1.5 m時，應加串筒、斜槽或溜管等輔助工具。

本工程陶?；炷翝沧⒌暮穸?20 mm，采用平板振動器振搗成型。振搗時間根據(jù)實際拌和物稠度和振搗部位確定，控制在10～30 s，具體延續(xù)時間以拌和物振實和避免陶粒上浮為原則。

澆筑成型后，采用拍板、刮板、輥子或振動抹子等工具，及時將浮在表層的陶粒壓入混凝土內。對陶粒上浮面積較大的地方，采用表面振動器復振，使砂漿返上，再做抹面。

4.2.5 混凝土養(yǎng)護

陶?；炷翝仓尚秃髴皶r覆蓋或噴水養(yǎng)護。采用自然養(yǎng)護時，濕養(yǎng)護時間不應少于7 d。用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護時，須全部表面覆蓋嚴密，以保持膜內有凝結水。

4.2.6 施工后的情況

施工現(xiàn)場硬化后的陶?；炷帘砻嫫秸?，與普通混凝土相類似，且未見明顯的裂縫，強度及密度均達到了設計要求。

5 結語

在高層建筑施工中，對有較高強度等級且低密度要求的承重結構陶粒混凝土，在選擇陶粒品種時，可采用頁巖陶粒。通過合理的配合比設計及生產工藝，陶粒混凝土不僅能夠滿足泵送要求，還可滿足強度及密度要求。

陶粒混凝土相對密度輕，能減輕結構自重，且在隔熱、隔音、保溫、抗?jié)B抗凍、防火等方面有其優(yōu)越性能，從價值工程及節(jié)能環(huán)保角度考慮有使用及推廣價值。