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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

自密實(shí)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(qiáng)

［摘要］本文介紹了自密實(shí)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(shí)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(shí)混凝土應(yīng)用在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢(shì)，包括提升施工效率、確?；炷疗焚|(zhì)以及強(qiáng)化結(jié)構(gòu)性能等方面；詳細(xì)探討自密實(shí)混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝以及質(zhì)量控制要點(diǎn)；借助實(shí)際工程案例分析，全面展現(xiàn)自密實(shí)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(duì)自密實(shí)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(shí)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(jìn)，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(diǎn)，在算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中逐漸得到應(yīng)用。而自密實(shí)混凝土作為一種具有高流動(dòng)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(shí)混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用。

自密實(shí)混凝土與鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.1自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

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

高穩(wěn)定性：在流動(dòng)進(jìn)程中，自密實(shí)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(yùn)用。

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

1.2鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

承載力強(qiáng)：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?；炷撂幱谌蚴軌籂顟B(tài)，抗壓強(qiáng)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(diǎn)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(chǎng)拼裝的方式進(jìn)行施工，大大縮短了施工周期。同時(shí)，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(shí)混凝土的優(yōu)勢(shì)

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(shí)混凝土無需進(jìn)行振搗，節(jié)省了人力和時(shí)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(shí)混凝土的優(yōu)勢(shì)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(duì)周圍環(huán)境的影響較小。

便于連續(xù)澆筑施工：自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)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(shí)性良好：自密實(shí)混凝土能夠自動(dòng)填充鋼管內(nèi)的各個(gè)角落，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)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(dòng)過程中，自密實(shí)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(duì)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(shí)混凝土的配合比經(jīng)過優(yōu)化，收縮變形較小，同時(shí)，鋼管對(duì)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(qiáng)結(jié)構(gòu)性能

提高承載力水平：自密實(shí)混凝土在鋼管內(nèi)處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強(qiáng)度顯著提高。同時(shí)，鋼管與混凝土之間的粘結(jié)力也得到增強(qiáng)，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(shí)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(jìn)而改善其抗震性能。

提升耐久性：自密實(shí)混凝土的密實(shí)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(jì)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(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)原則

3.1原材料選擇

水泥：應(yīng)選用強(qiáng)度等級(jí)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(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)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(dòng)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(jì)原則

滿足流動(dòng)性需求：自密實(shí)混凝土的流動(dòng)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(jì)應(yīng)確?；炷猎阡摴軆?nèi)能夠順利流動(dòng)，填充各個(gè)角落。

保證穩(wěn)定性：自密實(shí)混凝土在流動(dòng)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(qiáng)度要求：自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度應(yīng)滿足鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。配合比設(shè)計(jì)應(yīng)通過優(yōu)化原材料和配合比，提高混凝土的強(qiáng)度。

考慮耐久性要求：自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)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(jì)方法

經(jīng)驗(yàn)公式法：根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立自密實(shí)混凝土配合比的經(jīng)驗(yàn)公式。這種方法簡(jiǎn)單易行，但準(zhǔn)確性相對(duì)較低。

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

計(jì)算機(jī)模擬法：利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)自密實(shí)混凝土的配合比進(jìn)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(shí)和軟件操作技能。

自密實(shí)混凝土施工工藝

4.1混凝土澆筑

澆筑方式：自密實(shí)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(shí)應(yīng)保證混凝土的連續(xù)性和均勻性。

澆筑順序：對(duì)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(jìn)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(shí)混凝土的澆筑速度應(yīng)根據(jù)混凝土的流動(dòng)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(hù)

自然養(yǎng)護(hù)：自密實(shí)混凝土在澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)保持混凝土表面濕潤(rùn)，避免陽(yáng)光直射和風(fēng)吹雨淋。

蒸汽養(yǎng)護(hù)：對(duì)于有特殊要求的工程，可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的方式。蒸汽養(yǎng)護(hù)應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求進(jìn)行，控制好養(yǎng)護(hù)溫度和時(shí)間。

實(shí)際工程案例分析

5.1工程概況及設(shè)計(jì)方案對(duì)比

某數(shù)據(jù)機(jī)房樓建筑面積約3萬平，結(jié)構(gòu)高度約29米。方案設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了鋼框架及鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)兩種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，其中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土采用自密實(shí)混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C50。對(duì)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(duì)于萬平米規(guī)模級(jí)建筑，采用自密實(shí)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(jì)效益明顯。

5.2配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)工程要求和原材料性能，經(jīng)過試驗(yàn)調(diào)整，確定了自密實(shí)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(jìn)行混凝土澆筑。澆筑順序從低處向高處進(jìn)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(dòng)情況，及時(shí)調(diào)整澆筑速度和方式。

養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑完成后，及時(shí)進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間保持表面濕潤(rùn)，避免陽(yáng)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(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)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(chǔ)存應(yīng)注意防潮、防雨，避免水泥受潮結(jié)塊。

骨料：骨料的級(jí)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(chǔ)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(jìn)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(chǔ)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(jì)要求進(jìn)行原材料的計(jì)量和攪拌。計(jì)量設(shè)備應(yīng)定期校準(zhǔn)，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性?；炷恋奶涠取U(kuò)展度等性能指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。在施工過程中，應(yīng)定期對(duì)混凝土的性能進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)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(dòng)情況，及時(shí)調(diào)整澆筑速度和方式。

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

）質(zhì)量檢測(cè)

混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)：可以采用回彈法、超聲回彈綜合法、鉆芯法等方法對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

混凝土的密實(shí)性檢測(cè)：可以采用超聲波檢測(cè)、雷達(dá)檢測(cè)等方法對(duì)混凝土的密實(shí)性進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)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(cè)：可以采用推出試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)等方法對(duì)鋼管與混凝土的粘結(jié)力進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

工程效果

該工程采用自密實(shí)混凝土進(jìn)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(shí)混凝土的高流動(dòng)性和良好填充性保證了混凝土在鋼管內(nèi)的密實(shí)性，提高了結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。同時(shí)，自密實(shí)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(jì)效益和社會(huì)效益。

自密實(shí)混凝土應(yīng)用前景

）隨著建筑工程技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)的性能和施工效率要求越來越高。自密實(shí)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(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)和施工工藝不斷完善，其性能和質(zhì)量將得到進(jìn)一步提高。同時(shí)，隨著新型外加劑和摻合料的不斷涌現(xiàn)，自密實(shí)混凝土的成本也將逐漸降低。

）自密實(shí)混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用將促進(jìn)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。自密實(shí)混凝土可以利用工業(yè)廢渣等廢棄物作為原材料，減少對(duì)自然資源的消耗。同時(shí)，自密實(shí)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(shí)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(shì)，能夠提高施工效率、保證混凝土質(zhì)量、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能，降低建造成本。在配合比設(shè)計(jì)、施工工藝和質(zhì)量控制等方面，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇和嚴(yán)格控制。通過實(shí)際工程案例分析，充分證明了自密實(shí)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(shí)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(jí)金屬面板保溫裝飾一體板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

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

【會(huì)議培訓(xùn)】

2025全國(guó)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(huì)

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

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

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(yàn)檢測(cè)方法實(shí)操教學(xué)線上培訓(xùn)

【咨詢服務(wù)】

科技成果評(píng)價(jià)

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(cè)

綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護(hù)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(yàn)室建設(shè)指南》圖書

混凝土技術(shù)發(fā)展中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）隸屬建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國(guó)內(nèi)外混凝土行業(yè)科技前沿動(dòng)態(tài)，為全國(guó)混凝土行業(yè)開展技術(shù)服務(wù)工作，包括出版技術(shù)期刊、研究制定標(biāo)準(zhǔn)、開展技術(shù)咨詢、舉辦技術(shù)會(huì)議、承擔(dān)行業(yè)培訓(xùn)、從事認(rèn)證評(píng)價(jià)和開發(fā)研究等，中心是建材情報(bào)所主要業(yè)務(wù)部門之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業(yè)協(xié)會(huì)分支機(jī)構(gòu)包括中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)混凝土專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)預(yù)制建筑產(chǎn)業(yè)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺(tái)有預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯公共服務(wù)平臺(tái)、混凝土行業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)、中國(guó)商品混凝土行業(yè)企業(yè)專家委員會(huì)（擁有200余名行業(yè)一線專家）、北京砼享未來工程技術(shù)研究院（會(huì)員制技術(shù)和管理服務(wù)）。

中心每年參與多個(gè)混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，包括雄安新區(qū)混凝土項(xiàng)目咨詢、河北省多個(gè)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(gè)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(píng)價(jià)工作。

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

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