自密实混凝土的制备技术

摘要：自密实混凝土具有许多优点和良好的发展前景，适用于高密配筋、截面狭小等不易振捣密实的混凝土构件。本文对国内外的自密实混凝土配合比设计方法进行了分析总结,提出了自密实混凝土配合比设计需要遵循的原则、配制技术和相应的质量控制措施。

关键词：自密实混凝土；配制方法；工作度

Abstract: the self-compacting concrete has many advantages and good development prospect, applicable to the density of reinforcement, and section and vibrating compaction narrow not concrete component. This paper introduces of self-compacting concrete mixture ratio design method is summarized, and put forward the self-compacting concrete mixture ratio design of principle to follow, preparation technology and the corresponding quality control measures.

Keywords: that of self-compacting concrete; Preparation methods; Work degrees

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

通混凝土施工由于依靠人工振捣,因此存在诸多不足,主要表现在:(1)劳动强度大,工作环境差,影响施工人员身体健康和周围居民正常生活；(2)在实施混凝土振捣作业时,混凝土工程各部位的振捣时间由施工人员凭经验控制,影响混凝土工程整体施工质量；(3)薄壁结构、钢管混凝土、稠密配筋结构和复杂结构中,作业空间较小,人工振捣难度大；(4)在工程改造中,后加柱、加粗柱等结构施工时,由于受原有结构的影响,难以实现人工振捣。针对上述普通混凝土的施工工艺不便之处,近年来,国内外提出应用自密实混凝土加以解决,并且已经应用于许多大型工程,如日本的明石大桥等。自密实混凝土不论在组成还是性能上,均与普通振捣混凝土存在较大差别。所以,必须从自密实混凝土的特点出发,严格控制配合比设计、原材料质量和施工过程。

1 自密实混凝土配合比设计方法

目前已有一些学者提出了自密实混凝土的配合比设计方法,具有代表性的是:1)日本东京大学冈村[1]教授提出了简单的自密实高性能混凝土配合比方法:粗骨料的用量固定为固体体积的50%；细骨料的用量固定为砂浆体积的40%；体积水灰比取决于水泥的性质,约为0.9-1.0；超塑化剂的用量和最终的水灰比根据自密实混凝土工作度的要求来决定。该方法适用于大掺量细粉掺合料和水胶比小于0.30的混凝土。2)北方工业大学姜德民[2]等提出了高性能自密实混凝土的一种设计方法。首先建立了混凝土体积模型, 推导出了混凝土单方用水量和砂率的计算公式。然后将这两个公式结合传统的水灰比定则, 得出外加剂掺量的计算方法, 即可全面地确定混凝土各组成材料用量, 实现了自密实混凝土全计算配合比设计。3)中南大学的余志武等[3]在自密实混凝土的配合比计算中, 结合固定砂石体积含量计算法, 对全计算法进行了改进,改进后的全计算法可以通过用水量计算公式将浆体体积与传统的水胶比定则联系起来,混凝土配合比的参数可全部按公式定量计算,计算公式和步骤简单,公式的物理意义明确。

2 自密实混凝土配合比设计基本要点

自密实混凝土的配合比设计, 需要充分考虑自密实混凝土流动性、抗离析性、自填充性、浆体用量和体积稳定性之间的相互关系及其矛盾, 形成一套系统的自密实混凝土配合比设计原则。

2.1 满足工作度要求

设计自密实混凝土必须首先考虑工作度,因为优异的工作度是自密实混凝土最主要的特点。工作度主要包括超高流动性、稳定性、保水性、粘聚性等。

2.2 满足强度要求

在满足工作性要求后,应该通过调整其它配合比因素来达到强度要求。影响自密实混凝土强度的因素很多,除了水胶比之外,砂率、微细掺合料品种和掺量、外加剂等对自密实混凝土强度的发展都具有较大的影响,而且一般的普通混凝土强度水胶比经验公式已经不适用于自密实混凝土,这点应该引起注意。

2.3 满足耐久性要求

从已有研究和工程实践来看,自密实混凝土的易收缩开裂的特性是影响其耐久性的重要缺陷。由于自密实混凝土胶结料用量较大、水灰比低、砂率较高,因此导致收缩较大,需要采取相应的控制措施,比如掺加纤维、减缩剂、粉煤灰以及膨胀剂等，此外还需要加强混凝土的早期养护。

2.4 尽量降低材料成本

在保证其流动性、强度和耐久性要求的前提下,尽量减少水泥和外加剂用量。可以用需水量小的I 级粉煤灰代替部分水泥,以降低水泥和高效减水剂的用量。

3 自密实混凝土制备技术

由试验结果可知, 混凝土的流变曲线接近于宾汉姆粘塑性体流变曲线, 其屈服强度很大。因此, 在自密实混凝土的配制过程中, 应通过外加剂、胶结材料、粗细骨料的选择, 以及有效的配合比设计使自密实混凝土拌和物的屈服剪应力足够小, 同时具有一定的塑性粘度, 确保不出现离析和泌水等问题, 并具有良好的流变性能。

3.1 原材料选择

(1) 水泥：一般来说,各种水泥都可用于自密实混凝土。但是,水泥的矿物组成影响着与高效减水剂的适应性,可以通过水泥与减水剂相容性试验来确定二者之间是否相互适应,否则可以通过更换水泥或减水剂等措施加以解决。

(2) 细骨料：选择细骨料的原则是:含泥量低、形状和级配良好、细度模数在中砂范围内。

(3) 粗骨料：由于自密实混凝土常用于钢筋密集及薄壁结构,因此粗骨料的最大粒径不应超过规范规定。应该尽量减少粗骨料中的针片状石子含量,且控制粘土和石粉等杂质含量。

(4) 外加剂：自密实混凝土的高流动性、高稳定性、间隙通过能力和填充性都需要借助外加剂来实现,自密实混凝土常用的外加剂种类很多,要综合考虑这些外加剂的复合性能,对外加剂的要求是：与水泥的相容性好、减水率大、缓凝、保塑。聚羧酸系列高效减水剂最佳,能够提供强大的减水作用,减水率高达30%以上。

3.2 工作性能评价方法与控制

为了方便有效地评价自密实混凝土的高流动性、高稳定性和钢筋间隙通过能力,目前发展了一些测量工作度的新试验方法[4],如倒坍落度筒、L型仪、U型箱等。此处介绍几种常用的工作度评价方法。

(1) 坍落扩展度试验:传统坍落度试验所测的坍落度主要反映拌和物开始流动所需屈服应力的大小,但不能反映新拌混凝土塑性粘度值的差异。试验表明,当混凝土拌和物的坍落度大于某一临界值时,它就不能正确地反映屈服值大小,而坍落扩展度试验不存在这一临界值。自密实混凝土通常具有较大的坍落度(240-270mm),因此可以用坍落扩展度试验代替坍落度试验做混凝土拌和物初步控制用。一般自密实混凝土坍落扩展度为650-750 mm。

(2) 倒坍落度筒试验:根据混凝土从倒置的坍落度筒中流空的时间和落下后的坍落度、扩展度及中边差(中间与边部的高度差)来判断自密实混凝土的工作性。流动时间主要反映拌和物的塑性粘度,同时也部分反映了屈服值的大小。扩展度则量化了混凝土在自重作用下克服屈服应力、粘度和摩擦后的流动状态；中边差反映了石子在砂浆中的悬浮流动能力和抗离析性,其值越小表明这些性能越好。

(3) L型仪流动度试验：L型流动仪法是将混凝土装在L型筒的竖筒内,将插板提起使其向水平槽内绕过钢筋流动。通过测定三个指标来判断混凝土的自密实特性：1)新拌混凝土通过钢筋间隙后在水平槽内流至40cm处的时间T40(s)；2)新拌混凝土在水平槽内流动的最大距离L(cm)；3)新拌混凝土停止流动后,侧箱内混凝土降落的高度D(cm)。

结论

自密实混凝土被称为近几十年中混凝土建筑技术最具革命性的进展。虽然目前已经对自密实混凝土有了较多的试验研究和理论分析,但仍然缺乏系统研究,还需要在实践中不断总结，将其制备技术提高到理论高度，使其制备技术程序化，确保其施工质量。

参考文献

[1]Japanese Ready-Mixed Concrete Association [M] , Manualof Producing High Fluidity Concrete, Japanese Ready-Mixed Concrete Association,T okyo,1998 : 82-85

[2]姜德民,高振林.高性能自密实混凝土的配合比设计[J] 北方工业大学学报,2001, 13(3) : 38- 41

[3]余志武,潘志宏,谢友均等.浅谈自密实混凝土的配合比设计方法[J] 北方工业大学学报,2001,13(3) : 38-41

[4] 王国杰,郑建岚,李轶慧.新拌自密实混凝土工作性测试方法的评价与探讨[J].福州大学学报(自然科学版),2005, 33 : 178- 181