自密实混凝土密实度及表观质量试验研究

【摘 要】通过对比试验的方法，研究了在混凝土中添加消泡剂和复掺磨细硅粉与粉煤灰对混凝土的密实度和表观质量的影响。通过测试和分析发现：分别添加消泡剂和复掺磨细硅粉与粉煤灰后自密实混凝土的密实度、表观质量及强度都得到了提高，然而采用既添加消泡剂又复掺磨细硅粉与粉煤灰的方法能使混凝土构件的密实度及表观质量得到双重提高，有利于提高混凝土的耐久性。

【关键词】自密实混凝土；消泡剂；硅粉；粉煤灰；密实度；表观质量

【中图分类号】TU528

【文献标识码】A

【Abstract】In the concrete is studied through contrast test， the method of adding defoaming agent and mixed grinding fine silicon powder and fly ash on the compactness of concrete and apparent quality. Through test and analysis found that： adding defoaming agent and mixed grinding fine silicon powder and fly ash after the compactness， apparent quality and strength of self-compacting concrete are improved， but the fine grinding of adding defoaming agent and mixed method of silicon powder and fly ash can make the compactness of concrete component and doubly improve apparent quality，to improve the durability of concrete.

【Key words】Self-compacting concrete；Foam resistance agent；Silica fume；Fly ash；Compactness；Apparent quality

1. 引言

（1）自密实混凝土（Self CompactingConcrete 或Self-Consolidating Concrete，简称SCC）是指在自身重力作用下，具有较好的流动性、密实性，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[1～3]。自密实混凝土属于绿色混凝土的范畴，是未来混凝土的发展方向之一。自密实混凝土在施工过程中的使用，可以减小由于机械广泛的振捣混凝土带来的噪声，减轻工人的劳动强度，避免管内危险作业和人为影响混凝土质量等，同时节约由于参与振捣的施工人员带来的经济负担；其具有良好的流动性、施工性能和填充性能，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，因此在未来的工程建设中将会得到广泛的运用[4～5]。

（2）随着混凝土技术的发展，自密实混凝土的应用越来越广泛，同时对混凝土的质量要求也越来越高。在实际工程条件下混凝土的现场浇筑不及实验室的条件理想，混凝土硬化之后表面存在蜂窝麻面的现象，未能达到较好的密实度和表观质量。本文通过在自密实混凝土中添加消泡剂和复掺磨细硅粉与粉煤灰以提高其密实度、改善其表观质量，从而进一步提高自密实混凝土的力学性能及耐久性。

2. 试验机理

（1）消泡剂的表面张力， 渗透性强， 容易进入混凝土浆体膜内，使隔开空气的浆体膜厚度越来越薄， 直至破裂， 里面的空气逸出， 消除形成气泡的条件。则加入消泡剂，一方面能在一定程度上消除混凝土与模板之间的气泡 ，有效防止或消除混凝土表面蜂窝 、麻面的产生[7]， 使混凝土的表面具有较高的光泽度和平整度；另一方面，消泡剂能消除混过凝土内部的气泡，减少孔隙的产生， 则降低混凝土的内部结构的孔隙率，提高混凝土的强度和耐久性。

（2）磨细硅粉与粉煤灰因为它们较小的颗粒粒径与水泥粒径在微观上形成级配体系，所以能更好地分散、填充在水泥熟料颗粒之间，起到密实填充作用，使水泥颗粒能更好地参与水化； 同时生成更多的水化产物，使浆体结构更加致密，混凝土强度进一步提高[6]。掺入适量的矿物利用其微集料效应、玻璃微珠效应和火山灰效应，减少混凝土中水泥用量，改善新拌混凝土的和易性，并提高混凝土的密实度、强度和表观质量。

3. 实验研究

3.1 试验材料。

（1）水泥：海螺牌P.O42.5，密度3.01g/cm3；

（2）矿物掺合料：I级粉煤灰，密度2.2g/cm3；硅粉，密度2.8g/cm3；

（3）粗骨料：石子，5～20mm连续级配的碎石，级配良好，石子表观密度：2.45～2.55g/cm3；

（4）细骨料：中砂，级配良好，细度模数2.6，表观密度2.65g/cm3；

（5）外加剂：聚羧酸减水剂（减水效率为25%～30%）；

（6）水：普通自来水；

（7） 消泡剂：南昌某化工企业生产SXP通用型消泡剂。

3.2 试验方法。

本试验对SCC40强度等级的自密实混凝土进行研究，采用对比试验的方法，在经过试配调整优化后的配合比的基础试验上，而通过添加消泡剂和复掺磨细硅粉与粉煤灰的方法进行试验，研究对自密实混凝土强度和表观质量的影响。

3.2.1 基本试验。

（1）遵照JGJT 283-2012 《自密实混凝土应用技术规程》，经过试验调整后SCC40自密实混凝土优化后配合比及性能如下表1。

（2）试验发现拌合物的工作性能及成型后试块的力学性能均能满足设计要求，但混凝土试块表面存在蜂窝麻面的现象。

（2）试验S2是在试验S1的基础上掺入硅粉，且粉煤灰占胶凝材料的30%，硅粉占胶凝材料的5%；试验S3是在试验S1的基础上添加了型号为SXP通用型消泡剂，添加量为胶凝材料总质量的1%；试验S4是在试验S1的基础上既掺入硅粉，且粉煤灰占胶凝材料的30%，硅粉占胶凝材料的5%，同时添又加了型号为SXP通用型消泡剂，添加量为胶凝材料总质量的1%。

4. 试验结果及分析

4.1 下面图1、图2、图3分别为S1与S2、S1与S3、S1与S4试验试块的表观质量对比图。

从图1～图3，可以看出：在既没有掺入硅粉也没有添加消泡剂的情况下，自密实混凝土成型后会在其表面产生不少孔洞，存在蜂窝、麻面等缺陷；在掺入硅粉后，自密实混凝土成型后的表观质量能够得到较好改善；在仅仅添加消泡剂的情况下，自密实混凝土成型后的表观质量也能够得到较明显的改善；如果既掺入硅粉也添加消泡剂，那么自密实混凝土成型后其表观质量的改善效果会更明显。

4.2 试块成型抗压强度。

（1）混凝土试块进行抗压强度测试，每一试验类型进行两个实验组测试，每个实验组6个试块，测试结果如下表4。

（2）从表3中，可以看出：自密实混凝土试块成型后的7d和28d抗压强度对比中，在既没有掺入硅粉也没有添加消泡剂的情况下，自密实混凝土试块抗压强度较低；在掺入硅粉后，自密实混凝土试块抗压强度得到提高；在仅仅添加消泡剂的情况下，自密实混凝土试块抗压强度也得到提高；如果既掺入硅粉也添加消泡剂，那么自密实混凝土试块抗压强度提高效果较明显。

5. 结论

通过试验结果进行对比分析，可以得出以下结论：

（1）在自密实混凝土中仅添加消泡剂或仅复掺磨细硅粉与粉煤灰都是消除混凝土表面气孔和蜂窝、麻面等缺陷，对改善混凝土表观质量的效果明显。

（2）既添加消泡剂也复掺磨细硅粉与粉煤灰对改善混凝土表观质量的效果更明显。

（3）在自密实混凝土中加入消泡剂能较大降低混凝土的含气量，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度，有效改善混凝土的力学等性能。

（4）在自密实混凝土中复掺磨细硅粉与粉煤灰能提高混凝土的填充性，从而提高混凝土的密实度和强度。

（5）自密实混凝土中既添加消泡剂也复掺磨细硅粉与粉煤灰比单一添加消泡剂或复掺磨细硅粉与粉煤灰混凝土的强度更高。

参考文献

[1] Othmane Boukendakdji，El-Hadj Kadri，Said Kenai et al.Effects of granulated blast furnace slag and superplasticizer type on the fresh properties and compressive strength of self-compacting concrete[J].Cement &； concrete composites，2012，34（4）：583～590.

[2] A. Leemann， R. Loser， B. Münch. Influence of cement type on ITZ porosity and chloride resistance of self-compacting concrete[J]. Cement and Concrete Composites， 2009， 322：116～120.

[3] 张希清，宋少民. 消泡剂对清水混凝土表面性能影响的研究[J]. 建筑技术，2002，09：669～670.

[4] 罗素蓉，郑建岚，王国杰，王雪芳. 自密实高性能混凝土结构的研究与应用[J]. 土木工程学报，2005，38（ 4） ：46-52.

[5] JGJT283-2012自密实混凝土应用技术规程[S].中国建筑工业出版社，2012.

[6] 张爱玲，陈晓霞.复合超细粉配制自密实混凝土耐久性试验[J].河南科技大学学报（自然科学版），2011，32（5）：37～39，44.

[7] P. Ramanathan，I. Baskar，P. Muthupriya et al.Performance of Self-Compacting Concrete Containing Different Mineral Admixtures[J].KSCE journal of civil engineering，2013，17（2）：465～472.

[基金项目]江西省教育厅科技计划项目（DB201311176）；江西省教育厅教改项目（JXJG-12-7-20）。

[文章编号]1619-2737（2014）08-05-457

[作者简介] 杨维康（1990.02-），在校土木工程专业本科生。

余建杰（1979.12-），男，讲师（在读博士生），主要从事土木工程方向的教学科研工作。