高强自密实混凝土减缩措施

【摘要】混凝土作为使用最为广泛的建筑材料之一，提升混凝土质量、拓宽混凝土性能对保障房屋建筑、道路桥梁、水利工程等混凝土结构的耐久性和安全性具有重要意义。复杂化、高层化是近几年混凝土工程发展的主要趋势，但却面临着混凝土钢筋配筋施工工艺及施工难度日趋复杂的问题，而高强自密实混凝土由于无需振捣成型，可有效解决上述问题。基于上述背景，本文主要对高强自密实混凝土的组成特点及其力学性能等进行分析，并利用减缩剂和高吸水性树脂分别阐述了其对混凝土强度和体积的稳定性影响，以为相关从业人员提供参考。

【关键词】混凝土；减缩剂；高吸水性树脂

1引言

目前，我国超高层建筑多采用钢筋和混凝土组合结构作为外框架，且这些结构需在钢结构内外浇筑混凝土。混凝土浇筑振捣条件差，使得大体积高强自密实混凝土的核心温度升高、水化硬化速率加快，自收缩和温度收缩变大，增加了混凝土结构出现脱空或开裂的可能性，因此，为了降低高强自密实混凝土的收缩，可采用掺加减缩剂等措施，其可有效减少结构开裂的风险，有利于保障高强自密实混凝土的抗压强度和体积稳定性。

2高强自密实混凝土的原材料

（1）水泥。水泥是混凝土工程施工的基础，其质量、品种、色泽对自密实混凝土的外观质量具有很大影响，同一工程中应始终使用同一厂家、同一品种、同一强度等级的水泥，而且要求水泥颜色随龄期延长不发生明显变化；（2）矿物掺合料。矿物掺合料可部分替代水泥，增强混凝土的工作性能和耐久性，但是其品种、杂质质量和均匀性同样也会影响自密实混凝土外观质量。通常工程中主要采用复合胶凝材料配制技术，掺加粉煤灰、矿渣复合矿物掺合料，以改善混凝土的工作性、降低坍落度损失、调整自密实混凝土色泽和耐久性；（3）粗骨料和细骨料。配制自密实混凝土一般优先选用中砂或偏粗中砂作为细骨料，花岗岩、石灰岩等作为粗骨料；选用细度模数为2.6~3.0的细骨料，其通过公称直径315筛孔的颗粒含量应≥15%；粗骨料含泥量应≤1.0%、泥块含量应≤0.5%、针片状颗粒含量应≤5.0%；自密实混凝土配合比设计中粗骨料最大粒径均在25mm以下；（4）外加剂。配制自密实混凝土的外加剂品种繁多，对混凝土的性能有着很大的影响。比如聚羧酸系高性能减水剂，其具有减水率高、掺量低、强度增长快、坍落度损失小、钻滞阻力小等优点，同时可在一定程度上可以弥补混凝土自收缩较大的缺点。

3高强自密实混凝土的配制

3.1自密实混凝土的配制原理

自密实混凝土具有良好流动性、穿越性和抗离析性等工作性，其性状是流动性好、穿越钢筋能力强、不泌水不离析、材料均匀分布。按流变学理论，自密实混凝土流变方程为：τ=τ0+ηγ式中：τ-表示剪切应力；τ0-表示屈服剪切应力；η-表示塑性黏度；γ-表示剪切速度。在外力作用下，当τ=τ0时，混凝土产生流动，在相同外力作用下，η越小，流动速度越大。自密实混凝土的配制原理为：采用新型的混凝土外加剂和使用数量较多的活性矿物细掺合料，通过粗细骨料、外加剂和胶凝材料等原材料的配合比设计和选择搭配，使混凝土的τ0减小到合适的范围，同时又具有足够的η，使骨料悬浮于水泥浆中，不产生泌水和离析现象，从而具有高流动性能，无需振捣，能够自由流淌并且充分填充模型内的空间，形成均匀密实的结构，解决抗离析和高流动性之间的矛盾。

3.2自密实混凝土的工作性及力学性能

工作性良好是自密实混凝土拌合物需具有的关键特性，自密实混凝土成型的特性即仅依靠混凝土拌合物自身的自重、无需振捣，即使在密集配筋条件下也能自由流淌，均匀密实填充模型。填充性、穿越性、抗离析性是自密实混凝土的工作性，抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量、应力一应变关系等是自密实混凝土的基本力学性能。从理论上来说，混凝土拌合物中粗骨料用量和弹性模量成正比关系，但从相关人员的研究中可以看出，低强度的自密实混凝土与同强度的普通混凝土相比，弹性模量偏高。当粉煤灰掺量较小时，自密实混凝土的弹性模量与普通混凝土相比稍小；当粉煤灰掺量较大时，其弹性模量与普通混凝土相比较较高，这可能与自密实混凝土硬化后的变化有关。

3.3自密实混凝土配合比计算

①粉体系：高性能减水剂+水+细骨料+粗骨料+粉体，其中粉体又分为三种：粉体仅水泥、粉体有水泥和一种掺合料、粉体有水泥和两种掺合料；②增黏剂系：高性能减水剂+水+细骨料+粗骨料+水泥+增黏剂；③并用系：高性能减水剂+水+细骨料+粗骨料+水泥+增黏剂+粉体。

3.4自密实混凝土配合比的优化

有关学者对自密实混凝土进行了深入研究，重点分析配方比例，并对比分析按照不同配方制成的混凝土强度、抗腐蚀、抗压力等性质，从而得到最佳的配比方案。有关试验结果表明，混凝土矿渣产量的不断增加，会使得其工作性能得到显著改善，且总趋势是在不断增加。比如与掺加10%磨细矿渣相比，掺加20%的强度有所提高，故等量取代20%水泥的磨细矿渣可有效改变混凝土的粘度，避免出现离析等问题，且流动性也不会降低，进而达到改善工作性能、提高自密实混凝土强度的目标。

4高强自密实混凝土的生产、运输和施工

4.1生产

（1）原材料准备充分，供应充足，保证同品种、同货源、同质量；（2）生产前对计量系统进行校验，确保计量精度符合规范；（3）实验室负责配合比确定和调整，其他部门不得随意调整配合比，试验员定期做好试验和复核工作；（4）每车混凝土拌和物经性能检验合格后方能出厂，安排专职人员加强对混凝土坍落度的检测；在生产过程中加大对骨料含水率的检测频率，当含水率有显著变化时，由实验室人员进行配合比调整；（5）混凝土拌和物搅拌时间为50s，混凝土坍落度要求到达现场为240mm±30mm；当坍落度小于220mm时，可适当添加原用外加剂予以调整，外加剂调整用量应经试验确定，加入外加剂后搅拌运输车应高速旋转10min后方可卸料，调整合格后视为验收合格。

4.2运输

（1）根据工地施工方量、施工速度、实时交通环境、运输距离等，合理安排混凝土生产、运输速度，保证施工现场泵送、浇筑的连续进行；（2）拌车在运输过程中应保持一定速度旋转，到达工地现场后，在卸料前需以中、高速旋转拌筒至少1min，使装载的混凝土料搅拌均匀，然后卸料；（3）泵车工、拌车驾驶员不得对运送至现场的混凝土做任何调整，浇筑剩余混凝土不得重新用于自密实混凝土部分，否则会产生色差。

4.3施工

（1）浇筑：混凝土必须连续浇筑，施工缝须留设在明缝处，避免因产生施工冷缝而影响混凝土观感质量；掌握混凝土振捣时间，以混凝土表面呈水平并出现均匀的水泥浆、不再有显著下沉和大量气泡上冒时为准；为减少混凝土表面气泡，采用二次振捣工艺，第1次在混凝土浇筑入模后振捣，第2次在第2层混凝土浇筑前再进行，顶层一般在0.5h后进行振捣。（2）养护：在混凝土同条件试件强度达到标准强度的80%，且不少于14d时拆模，以保证拆模过程中不掉边角；拆模后应及时养护，因为拆模后混凝土表面湿度较低，易产生砂化降低表面硬度，会出现色差、收缩裂缝等现象。工程中多采用覆盖塑料薄膜和洒水养护相结合的方案，拆模前、养护过程中均应洒水，保持混凝土表面湿润。

5结语

综上所述，在自密实混凝土拌和过程中，施工人员应当根据混凝土的具体性能以及工程施工的实际需要合理的调整不同材料的配合比，在拌和的过程中可以通过改变外加剂的种类以及含量从而改变混凝土的具体性能，提升混凝土的强度以及稳定性等。除此之外，自密实混凝土还有诸多方面需要进一步的了解和研究，比如自密实混凝土的力学性能和耐久性在掺加大量的掺合料、外加剂等之后，所产生的变化及其变化规律是如何的。

参考文献

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作者：张文渊 崔君 单位：浙江萧山建宏商品混凝土有限责任公司