高流态自密实混凝土实验与研究

摘要：随着混凝土应用的推广，一些混凝土自身性能的不足也逐渐体现出来，如耐久性差、振捣密实困难、生产效率低下、环保性能差等。本文中笔者结合相关经验，概述了高流态混凝土相较于普通混凝土的主要性能及特点，深入分析了高流态自密实混凝土的应用，并展望了其发展前景。

关键词：高流态 自密实混凝土性能特点应用

中图分类号： TU375 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

早在20世纪70年代早期，欧洲就已经开始使用轻微振动的混凝土，但是直到20世纪80年代后期，自密实混凝土（SCC）才在日本发展起来。自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。高流态自密实混凝土又称免振捣混凝土，是近十几年发展起来的一项现代混凝土技术，是指具有高流动性能的混凝土。高流态混凝土流动性好，混凝土拌合物依靠自重不需要振捣即可充满模型和包裹钢筋，具有良好的施工性能和充填性能，而且骨料不离析，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性能。自密实混凝土以其良好的工作性在工程结构中的应用越来越广，其体积稳定性成为工程界关注的重点。自密实混凝土的配合比具有胶结料用量高、水胶比较低、使用大量矿物掺和料等特点。

二、高流态混凝土相较于普通混凝土的主要性能及特点

1、高流态混凝土的自密实性能

现代混凝土自诞生以来已经发展到第四代——高性能混凝土(HPC)，高流态自密实混凝土是第四代混凝土的一个重要的组成部分和发展方向。它的硬化性能与普通混凝土相似，而新拌混凝土性能则与普通混凝土相差很大。自密实混凝土的自密实性能主要包括流动性、抗离析性和填充性。高流态自密实混凝土在施工中表现出优良的工作性能，混凝土在浇筑过程中无需振捣而完全依靠重力作用自由流淌并充分填充模板内的空间，混凝土硬化后，由于其密实填充的特点，因此较普通混凝土拥有更好的力学性能和耐久性能。

2、高流态混凝土单位成本节约

高流态混凝土的经济性能可以从以下几个方面体现：首先，高流态混凝土的应用减少了施工中人员、机械的投入。其次，高强度高流态混凝土的应用，缩减了结构物截面积，实际上增大了建筑的使用面积；另外高流态混凝土的工程应用提高了结构物的耐久性、减少了今后可能的加固修复费用。

3、高流态混凝土的泵送性能好

随着建筑行业的发展，混凝土的强度等级愈来愈高，建筑物的高度也愈来愈高。相应的，高强度商品混凝土的泵送高度、长度也越来越大。普通混凝土随着强度的增加，水胶比相应减小，混凝土的流动性能随之降低，无法满足高层泵送要求。而经过配合比设计，加入高效泵送剂后配置而成的高流态高强混凝土可以长时间保持流动性，可有效提高高强混凝土的泵送高度和泵送距离，且混凝土凝结后的强度不受影响。

4、环保性能好

高流态混凝土环保性能好，在使用高流态混凝土减少了机械振捣工作量，降低了噪音污染。

三、配合比试验研究

1、原材料

（1）水泥

水泥使用南宁的华润水泥P·Ⅱ硅酸盐水泥，强度等级为42.5，检测结果见表1。

表1 水泥物理力学性能试验结果

（2）粉煤灰

粉煤灰使用广西来宾电厂生产的二级粉煤灰。检测结果见表2。

表2 粉煤灰检测结果

（3）外加剂

使用湛江生产的FDN高效缓凝(泵送)增强剂和增粘保塑剂及引气剂。FDN高效缓凝(泵送)增强剂的减水率为20.5%,28d抗压强度比为140%。

（4）骨料

粗细骨料均为南宁本地生产的天然砂和天然卵石。经检验粗细骨料级配合理。其中，砂料细度模数2.8，属中砂区，含泥量0.5%；天然卵石，颗粒圆滑，质地坚硬，含泥量为0% 。

2、配合比参数选择

混凝土强度等级为C20、C25、C30，抗渗指标为P6。水胶比0.35 ～0.45，粉煤灰掺量20%，砂率46%～49%。

高流态自密实混凝土的流动性用扩散度表示，15min后的测值设计为600±50mm，含气量控制在4.0%～6.0%范围内。

3、配合比试验

试验分别对新拌混凝土拌和物性能、硬化后混凝土物理力学性能和耐久性能进行测试。混凝土扩散度测试是对混凝土拌和物的最大幅度值在垂直方向进行测量。为防止混凝土拌和物因流态太大产生泌水和分离，在混凝土中掺加增粘剂，使高流态混凝土具备自流、均匀和密实的特性，试验对基准混凝土和掺增粘剂混凝土同时进行对比，以便观察两者之间的区别，试验结果表明:

（1）基准混凝土在不掺增粘剂的情况下，扩散度均可以满足要求，但混凝土拌和物有少量泌水，混凝土骨料与浆体有分离现象。

（2）掺入0.005%增粘剂后，混凝土拌和物粘聚性较好，骨料在浆体内分散均匀没有出现泌水与分离现象，混凝土拌和物粘聚性和保水性良好，具有高稳定性。

（3）将混凝土拌和物进行模具填充试验，混凝土硬化拆模后观察，混凝土边角平整、表面光滑，填充试验效果较好，说明混凝土具有高流动性。

（4）从7d和28d抗压强度结果看，掺增粘剂混凝土强度与基准混凝土相差不大，混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均高于基准混凝土。

（5）掺增粘剂混凝土试件劈开后观察，混凝土内部密实且未见大气泡形成的孔隙。

（6）掺增粘剂混凝土耐久性试验结果满足设计要求。

四、高流态混凝土的应用前景

1、水工高流态自密实混凝土

近年来国家加大了对基础设施建设的投资，水利工程是投资的重点，一大批各类水利项目上马建设。水利施工中存在着体量大，形状复杂、配筋密集、作业面狭窄、难以振捣等困难。另外，水工混凝土对材料的流动性、粘聚性、抗分离性和钢筋通过能力等性能指标有着特殊的要求，根据现有研究，水工高流态自密实混凝土有着下列特点：

（1）混凝土坍落度大，流动性好，混凝土拌和物不需振捣仅靠重力便能通过自行流动达到均匀密实；

（2）混凝土抗分离性能良好，在穿过钢筋网后至凝结前无分层离析和泌水现象；

（3）硬化后的混凝土干缩小，能够有效填充各结构部位，达到内实外光。水工高流态自密实如能大量应用，将极大的减少施工难度，提高施工效率及工程质量。

2、补偿收缩高流态混凝土（微膨胀高流态混凝土）

普通的硅酸盐水泥在自然条件下硬化，具有一定的干缩性。混凝土的收缩值随着水泥的品种、熟料的矿物组成、水泥颗粒的细度水灰比的大小、养护条件的不用以及使用环境的差异等的变化而变化。根据理论7～60天内混凝土的收缩率较大，60天后混凝土的收缩率逐渐趋于缓慢、平稳。混凝土内部由于收缩会产生微裂纹，微裂纹会破坏混凝土结构的整体性，影响混凝土的力学性能和耐久性。而经过配合比设计的补偿收缩高流态混凝土在保证强度和流动性的同时还能有效的抵偿混凝土的干缩，甚至微膨胀。补偿收缩高流态混凝土在裂缝修补，新老混凝土交接施工等方面有着良好的应用前景。

3、水下施工高流态混凝土

目前在大型公路桥梁的基础形式主要采用水下钻孔灌注桩。钻孔灌注桩基础属于隐藏工程，其质量的好坏直接决定了整个工程的质量。水下混凝土施工隐蔽性强，混凝土极易产生松散、离析、缩颈等质量问题，控制水下混凝土施工的质量是整个水下钻孔灌注桩施工质量控制中的节点工程。在水下施工中，水流速度快，施工环境复杂，施工工程难度很大。水下混凝土的整平和密实完全依靠混凝土自重来完成，混凝土如果没有良好的抗离析性和粘聚性将极易被水流冲散而影响成桩质量。此外，根据灌注桩的浇筑特点，首盘混凝土浇筑后将被后续混凝土持续顶升，在此过程中混凝土必须一直保持较高的流动性，否则就容易造成断桩、夹层等质量事故。首盘混凝土在保持长时间流动性的基础上，初凝时间还不能太迟，否则就无法达到设计强度。上述技术性能，普通混凝土很难达到。经过设计的水下施工高流态混凝土具有良好的流动性、粘聚性，坍落度经时损失小，在水下灌注桩等施工项目中有着良好的应用前景。

五、结语

综上所述，高流态自密实混凝土通过在我国各地的大楼、道路和箱涵中的应用，充分说明该技术已趋成熟，可以在各种类型的工程中推广应用。

参考文献：

［1］ 潘志宏：《自密实高性能混凝土研究与应用现状》，《邵阳学院学报(自然科学版)》， 2004年04期

［2］ 温世忆：《高流态大掺量粉煤灰混凝土的研制及应用》，《粉煤灰综合利用》， 2005年04期

［3］ 齐永顺：《应用自密实高性能混凝土的经济性分析》，《铁道建筑》， 2007年03期

［4］ 赵筠：《自密实混凝土的研究和应用》，《混凝土》， 2003年06期

［5］ 陈剑雄：《高掺量复合矿物掺合料自密实混凝土耐久性研究》，《混凝土》， 2005年01期