自密實(shí)混凝土的制備技術(shù)

摘要：自密實(shí)混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)和良好的發(fā)展前景，適用于高密配筋、截面狹小等不易振搗密實(shí)的混凝土構(gòu)件。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析總結(jié),提出了自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)需要遵循的原則、配制技術(shù)和相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)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

通混凝土施工由于依靠人工振搗,因此存在諸多不足,主要表現(xiàn)在:(1)勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作環(huán)境差,影響施工人員身體健康和周圍居民正常生活；(2)在實(shí)施混凝土振搗作業(yè)時(shí),混凝土工程各部位的振搗時(shí)間由施工人員憑經(jīng)驗(yàn)控制,影響混凝土工程整體施工質(zhì)量；(3)薄壁結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土、稠密配筋結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)中,作業(yè)空間較小,人工振搗難度大；(4)在工程改造中,后加柱、加粗柱等結(jié)構(gòu)施工時(shí),由于受原有結(jié)構(gòu)的影響,難以實(shí)現(xiàn)人工振搗。針對(duì)上述普通混凝土的施工工藝不便之處,近年來(lái),國(guó)內(nèi)外提出應(yīng)用自密實(shí)混凝土加以解決,并且已經(jīng)應(yīng)用于許多大型工程,如日本的明石大橋等。自密實(shí)混凝土不論在組成還是性能上,均與普通振搗混凝土存在較大差別。所以,必須從自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)出發(fā),嚴(yán)格控制配合比設(shè)計(jì)、原材料質(zhì)量和施工過(guò)程。

1 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法

目前已有一些學(xué)者提出了自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法,具有代表性的是:1)日本東京大學(xué)岡村[1]教授提出了簡(jiǎn)單的自密實(shí)高性能混凝土配合比方法:粗骨料的用量固定為固體體積的50%；細(xì)骨料的用量固定為砂漿體積的40%；體積水灰比取決于水泥的性質(zhì),約為0.9-1.0；超塑化劑的用量和最終的水灰比根據(jù)自密實(shí)混凝土工作度的要求來(lái)決定。該方法適用于大摻量細(xì)粉摻合料和水膠比小于0.30的混凝土。2)北方工業(yè)大學(xué)姜德民[2]等提出了高性能自密實(shí)混凝土的一種設(shè)計(jì)方法。首先建立了混凝土體積模型, 推導(dǎo)出了混凝土單方用水量和砂率

的計(jì)算公式。然后將這兩個(gè)公式結(jié)合傳統(tǒng)的水灰比定則, 得出外加劑摻量的計(jì)算方法, 即可全面地確定混凝土各組成材料用量, 實(shí)現(xiàn)了自密實(shí)混凝土全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)。3)中南大學(xué)的余志武等[3]在自密實(shí)混凝土的配合比計(jì)算中, 結(jié)合固定砂石體積含量計(jì)算法, 對(duì)全計(jì)算法進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的全計(jì)算法可以通過(guò)用水量計(jì)算公式將漿體體積與傳統(tǒng)的水膠比定則聯(lián)系起來(lái),混凝土配合比的參數(shù)可全部按公式定量計(jì)算,計(jì)算公式和步驟簡(jiǎn)單,公式的物理意義明確。

2 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)

自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì), 需要充分考慮自密實(shí)混凝土流動(dòng)性、抗離析性、自填充性、漿體用量和體積穩(wěn)定性之間的相互關(guān)系及其矛盾, 形成一套系統(tǒng)的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)原則。

2.1 滿足工作度要求

設(shè)計(jì)自密實(shí)混凝土必須首先考慮工作度,因?yàn)閮?yōu)異的工作度是自密實(shí)混凝土最主要的特點(diǎn)。工作度主要包括超高流動(dòng)性、穩(wěn)定性、保水性、粘聚性等。

2.2 滿足強(qiáng)度要求

在滿足工作性要求后,應(yīng)該通過(guò)調(diào)整其它配合比因素來(lái)達(dá)到強(qiáng)度要求。影響自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的因素很多,除了水膠比之外,砂率、微細(xì)摻合料品種和摻量、外加劑等對(duì)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展都具有較大的影響,而且一般的普通混凝土強(qiáng)度水膠比經(jīng)驗(yàn)公式已經(jīng)不適用于自密實(shí)混凝土,這點(diǎn)應(yīng)該引起注意。

2.3 滿足耐久性要求

從已有研究和工程實(shí)踐來(lái)看,自密實(shí)混凝土的易收縮開裂的特性是影響其耐久性的重要缺陷。由于自密實(shí)混凝土膠結(jié)料用量較大、水灰比低、砂率較高,因此導(dǎo)致收縮較大,需要采取相應(yīng)的控制措施,比如摻加纖維、減縮劑、粉煤灰以及膨脹劑等，此外還需要加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。

2.4 盡量降低材料成本

在保證其流動(dòng)性、強(qiáng)度和耐久性要求的前提下,盡量減少水泥和外加劑用量�？梢杂眯杷�量小的I 級(jí)粉煤灰代替部分水泥,以降低水泥和高效減水劑的用量。

3 自密實(shí)混凝土制備技術(shù)

由試驗(yàn)結(jié)果可知, 混凝土的流變曲線接近于賓漢姆粘塑性體流變曲線, 其屈服強(qiáng)度很大。因此, 在自密實(shí)混凝土的配制過(guò)程中, 應(yīng)通過(guò)外加劑、膠結(jié)材料、粗細(xì)骨料的選擇, 以及有效的配合比設(shè)計(jì)使自密實(shí)混凝土拌和物的屈服剪應(yīng)力足夠小, 同時(shí)具有一定的塑性粘度, 確保不出現(xiàn)離析和泌水等問(wèn)題, 并具有良

好的流變性能。

3.1 原材料選擇

(1) 水泥：一般來(lái)說(shuō),各種水泥都可用于自密實(shí)混凝土。但是,水泥的礦物組成影響著與高效減水劑的適應(yīng)性,可以通過(guò)水泥與減水劑相容性試驗(yàn)來(lái)確定二者之間是否相互適應(yīng),否則可以通過(guò)更換水泥或減水劑等措施加以解決。

(2) 細(xì)骨料：選擇細(xì)骨料的原則是:含泥量低、形狀和級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)在中砂范圍內(nèi)。

(3) 粗骨料：由于自密實(shí)混凝土常用于鋼筋密集及薄壁結(jié)構(gòu),因此粗骨料的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)規(guī)范規(guī)定。應(yīng)該盡量減少粗骨料中的針片狀石子含量,且控制粘土和石粉等雜質(zhì)含量。

(4) 外加劑：自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性、高穩(wěn)定性、間隙通過(guò)能力和填充性都需要借助外加劑來(lái)實(shí)現(xiàn),自密實(shí)混凝土常用的外加劑種類很多,要綜合考慮這些外加劑的復(fù)合性能,對(duì)外加劑的要求是：與水泥的相容性好、減水率大、緩凝、保塑。聚羧酸系列高效減水劑最佳,能夠提供強(qiáng)大的減水作用,減水率高達(dá)30%以上。

3.2 工作性能評(píng)價(jià)方法與控制

為了方便有效地評(píng)價(jià)自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性、高穩(wěn)定性和鋼筋間隙通過(guò)能力,目前發(fā)展了一些測(cè)量工作度的新試驗(yàn)方法[4],如倒坍落度筒、L型儀、U型箱等。此處介紹幾種常用的工作度評(píng)價(jià)方法。

(1) 坍落擴(kuò)展度試驗(yàn):傳統(tǒng)坍落度試驗(yàn)所測(cè)的坍落度主要反映拌和物開始流動(dòng)所需屈服應(yīng)力的大小,但不能反映新拌混凝土塑性粘度值的差異。試驗(yàn)表明,當(dāng)混凝土拌和物的坍落度大于某一臨界值時(shí),它就不能正確地反映屈服值大小,而坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)不存在這一臨界值。自密實(shí)混凝土通常具有較大的坍落度(240-270mm),因此可以用坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)代替坍落度試驗(yàn)做混凝土拌和物初步控制用。一般自密實(shí)混凝土坍落擴(kuò)展度為650-750 mm。

(2) 倒坍落度筒試驗(yàn):根據(jù)混凝土從倒置的坍落度筒中流空的時(shí)間和落下后的坍落度、擴(kuò)展度及中邊差(中間與邊部的高度差)來(lái)判斷自密實(shí)混凝土的工作性。流動(dòng)時(shí)間主要反映拌和物的塑性粘度,同時(shí)也部分反映了屈服值的大小。擴(kuò)展度則量化了混凝土在自重作用下克服屈服應(yīng)力、粘度和摩擦后的流動(dòng)狀態(tài)；中邊差反映了石子在砂漿中的懸浮流動(dòng)能力和抗離析性,其值越小表明這些性能越好。

(3) L型儀流動(dòng)度試驗(yàn)：L型流動(dòng)儀法是將混凝土裝在L型筒的豎筒內(nèi),將插板提起使其向水平槽內(nèi)繞過(guò)鋼筋流動(dòng)。通過(guò)測(cè)定三個(gè)指標(biāo)來(lái)判斷混凝土的自密實(shí)特性：1)新拌混凝土通過(guò)鋼筋間隙后在水平槽內(nèi)流至40cm處的時(shí)間T40(s)；2)

新拌混凝土在水平槽內(nèi)流動(dòng)的最大距離L(cm)；3)新拌混凝土停止流動(dòng)后,側(cè)箱內(nèi)混凝土降落的高度D(cm)。

結(jié)論

自密實(shí)混凝土被稱為近幾十年中混凝土建筑技術(shù)最具革命性的進(jìn)展。雖然目前已經(jīng)對(duì)自密實(shí)混凝土有了較多的試驗(yàn)研究和理論分析,但仍然缺乏系統(tǒng)研究,還需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)，將其制備技術(shù)提高到理論高度，使其制備技術(shù)程序化，確保其施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[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.高性能自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)[J] 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001, 13(3) : 38- 41

[3]余志武,潘志宏,謝友均等.淺談自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法[J] 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,13(3) : 38-41

[4] 王國(guó)杰,鄭建嵐,李軼慧.新拌自密實(shí)混凝土工作性測(cè)試方法的評(píng)價(jià)與探討

[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005, 33 : 178- 181