应变监测在自密实混凝土填充性能检测中的应用研究

    李传凯　於龙　李恒　谌忠园

    摘 要：采用埋设混凝土应变计检测混凝土应变来反应自密实混凝土的填充性能，通过比对试验和验证，探索采用监测混凝土应变的方式来表征自密实混凝土填充性能的可行性。

    关键词：应变监测；自密实混凝土；填充性能；应用

    中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）07-0068-02

    自密实混凝土为具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间的混凝土。日本20世纪80年代开始研究提出“免振捣的耐久性混凝土”为自密实混凝土最早的研究。无论混凝土配比设计多好，也无论混凝土拌制生产控制多好，要达到设计要求和好的耐久性，所有浇筑形成的混凝土都必须是质量均匀和完全捣实。但这常常存在困难，对结构混凝土整个施工过程进行有效监理也有困难。有些结构物钢筋密集，断面狭窄，有的待浇筑的混凝土处于已有结构的下方，无法有效浇筑，这些结构混凝土常常不易得到完全捣实而形成缺陷，对捣实不良的混凝土缺陷进行修补不易得到满意的结果， 混凝土的耐久性不能得到保证，造成结构物的过早损坏，这些结构物的施工浇筑就需要应用自密实混凝土，即混凝土自己流满整个模板无需震动捣实依靠自重密实。经过几十年的发展，自密实混凝土已经广泛应用于国家各类基础设施建设中。

    1 自密实混凝土性能指标及检测方法

    目前，自密实混凝土性能主要检测其填充性、间隙通过性及抗离析性等指标，其中填充性为控制指标，由坍落扩展度（mm）和扩展时间（T500）（s）组成。坍落扩展度的定义为自坍落度筒提起至混凝土拌合物停止流动后，测量坍落扩展面最大直径和与最大直径呈垂直方向的直径的平均值；用坍落度筒测量混凝土坍落扩展度时，自坍落度筒提起开始计时，至拌合物坍落扩展面直径达到500mm的时间为扩展时间。目前自密实混凝土填充性能试验都是采用检测混凝土拌合物来实现。

    2 采用检测混凝土拌合物来实现检测自密实混凝土填充性能存在的局限性

    试验室检测时，试验室检测用混凝土拌合物样品主要有两种实现方式，其一为试验室按混凝土配合比自行拌合，其二为施工单位从现场采集混凝土拌合物用盛样器具送样至试验室。实际上现场使用的混凝土一般是由搅拌桩机械拌合后采用混凝土罐车（运输过程能保证一直搅拌）运送至浇筑点。采用第一种实现方式时，自行拌合的混凝土与施工现场大型机械拌合的混凝土是存在一定差异的，而采用现场混凝土拌合物送样至试验室进行试验，又无法保证运输过程混凝土性能不发生改变。所以，无论采用哪种实现方式，在试验室检测时，其检测样品都与现场使用的混凝土拌合物存在一定的差异，未能准确的反映混凝土密实性能，目前，只有在对自密实混凝土性能等级不是很高的工程中采用在试验室对混凝土拌合物进行检测。

    采用现场检测时，试验人员可以从混凝土运输车上采集样品进行试验，能准确的检测自密实混凝土拌合物的填充性能，此种方法也较多的应用于实际中。但是，采用此种方法时，试验人员需将试验仪器搬运至工程现场，然后在工程现场开辟一块场地专门用于试验，而且，混凝土浇筑一般选择在温差不是很大的晚上进行浇筑，试验人员必须整晚的守在工程现场进行试验。故采用此种方法进行试验也存在一定的局限性。

    3 采用埋设传感器的方法检测自密实混凝土填充性能检测方法研究

    为了解决准确检测出自密实混凝土填充性能指标，且不占用施工场地和尽可能缩短试验人员在工程现场的检测时间的问题，研究小组决定采用埋设混凝土应变传感器的方法来检测自密实混凝土填充性，为此，小组成员进行了大量的比对试验。

    3.1 制定方案

    课题组采用将混凝土应变传感器埋入现场浇筑的混凝土中，定期观测混凝土的应变，以混凝土应变达到特定值和达到特定值所需时间来表征自密实混凝土的填充性。课题组采用三种方案进行验证试验。

    方案一：在工程现场测定混凝土拌合物坍落扩展度和扩展时间T500用来对自密实混凝土进行性能分级。

    方案二：在工程现场将同样的混凝土拌合物装入直径为800mm，深度为1200mm的塑料桶后，将混凝土应变传感器埋入塑料桶中每天进行混凝土应变监测。

    方案三：在浇筑点事先埋入混凝土应变传感器，然后采用同样的混凝土拌合物进行浇筑，每天进行混凝土应变监测。

    为了保证试验的精度和准确性，混凝土拌合物采用从同一运输罐车里提取，混凝土传感器采用同一厂家，同一精度的应变传感器。

    3.2 方案实施

    方案制定后，研究小组对武汉新港金口港某码头正在采用自密实混凝土浇筑的工程现场进行试验，选用两种不同性能的混凝土进行试验，其试验结果如下：

    方案一：采用现场检测对混凝土拌合物的填充性进行试验得出第一组混凝土拌合物的坍落扩展度等级为SF3，扩展时间为VS2；第二组混凝土拌合物的坍落扩展度等级为SF2，扩展时间为VS1。

    方案二：对塑料桶中的混凝土应变传感器进行应变值监测情况如图1。

    方案三：对现场浇筑点的混凝土应变传感器进行应变监测情况如图2。

    3.3 效果分析

    同一性能等级混凝土在塑料桶中和浇筑点的混凝土应变对比图如图3、图4：

    由方案二和方案三采集到的应变值发展情况和应变稳定时间对比发现，埋设在塑料桶中的传感器和埋设在浇筑点的应变传感器所采集到的数据具有较好的再现性和一致性，因此可以断定采用混凝土应变传感器在精度和稳定性上可以满足试验要求。而由方案一现场测定拌合物的坍落扩展度和扩展时间能获得混凝土填充性能等级。为此，可以证明埋设混凝土应变传感器在检测自密实混凝土填充性能上可行。由于采用的是埋设传感器的检测方式，试验人员只要每天到工程现场采集一次应变值就可以完成，而不用守着工程现场进行试验，大大缩短了检测时间，采用传感器进行監测还能够通过应变情况检测到混凝土的应力发展情况，可以进一步的指导下一阶段的施工。

    4 实际应用

    “武汉新港阳逻港区三作业区一期工程起步阶段工程”为湖北省水运重点建设工程，该工程桩基采用自密实混凝土进行浇筑，研究小组对该工程采用了埋设混凝土应变传感器检测方式对其混凝土填充性进行了检测，检测效果良好，未占用工程场地，大大缩短了检测时间，由于采用传感器监测方式，还能进一步了解混凝土应力发展情况，指导下一步施工，受到了工程参建方的一致好评。