自密實(shí)混凝土的優(yōu)越性及制備要點(diǎn)

關(guān)鍵字：自密實(shí)混凝土；優(yōu)越性；材料選擇；配合比摘要：自密實(shí)混凝土具有很高的流動(dòng)性，能不離析、不泌水、不經(jīng)振搗僅依靠重力而自流平均勻充滿模型，同普通混凝土相比有著諸多優(yōu)越性。本文主要闡述了自密實(shí)混凝土制備的原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。自密實(shí)混凝土的優(yōu)越性及制備要點(diǎn)自密實(shí)混凝土也被稱為高流態(tài)混凝土，屬高性能混凝土的一種。自密實(shí)混凝土由高效減水劑、流化劑、增稠劑以及摻加粉煤灰、礦渣等粉粒制成，具有很高的流動(dòng)性，能不離析、不泌水、不經(jīng)振搗僅依靠重力而自流平，均勻充滿模型、包裹鋼筋。普通混凝土?xí)驗(yàn)檎駬v不足或過分振搗產(chǎn)生空洞、蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷，影響混凝土的力學(xué)性能以及耐久性。20世紀(jì)80年代后期，混凝土的耐久性在日本受到高度重視，但因缺乏混凝土施工的熟練工人，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證。因此，日本學(xué)者首先提出“自密實(shí)混凝土”的概念。他們進(jìn)行了大量的研究、試驗(yàn)，在許多工程實(shí)例中取得了成功。之后，美國及歐洲等國家也開始了該項(xiàng)技術(shù)的研究。我國自90年代初期開始對(duì)自密實(shí)混凝土進(jìn)行研究，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用，在多項(xiàng)工程實(shí)踐中取得到成功，研究成果總體上已達(dá)到國際先進(jìn)水平。1自密實(shí)混凝土的優(yōu)越性通過大量的理論研究和工程實(shí)踐表明，自密實(shí)混凝土與普通混凝土相比有著諸多優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為：.自密實(shí)混凝土不需振搗，避免了漏振、過振等施工中的人為因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形成復(fù)雜等不利條件對(duì)其影響，保證了鋼筋、埋件及預(yù)留孔道位置不因振搗而移位，保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量，從而提高混凝土質(zhì)量，增加結(jié)構(gòu)綜合壽命，降低工程的綜合成本。有著客觀的綜合經(jīng)濟(jì)效益。.由于取消了振搗成型，簡化工序，可以提高施工速度，縮短施工工期。具有顯著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。.降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省勞動(dòng)力，減少振搗機(jī)具和能耗，從而減少機(jī)械費(fèi)用及人工費(fèi)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。.可以消除因振搗而帶來的噪音，改善施工環(huán)境，不擾民，可24h作業(yè)，具有顯著的環(huán)境效益。.大量摻加礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料，使資源得到更有效的利用，具有顯著的環(huán)境效益。.施工方便，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了更大的自由度，具有綜合效益。2自密實(shí)混凝土的制備要點(diǎn)從1995年開始，我國北京、深圳、濟(jì)南、青島等城市開始使用自密實(shí)混凝土，主要用于地下暗挖、密筋、澆筑量大、形狀復(fù)雜等無法澆筑或澆筑困難的部位及解決擾民問題、縮短工期等。典型工程如：北京西單北大街東商業(yè)區(qū)熱力通道工程、朝陽區(qū)南磨房1、2號(hào)樓、西單G3區(qū)2號(hào)樓、十里河綜合樓、恒基中心—天元大廈地下通道、恒基中心—北京站地鐵地下通道工程、深圳南方國際工程、青島基地海洋世界工程等。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展和當(dāng)今高大、復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的需要，以及自密實(shí)混凝土經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的日益顯現(xiàn)，自密實(shí)混凝土應(yīng)用市場(chǎng)越來越大。目前，對(duì)自密實(shí)混凝土的研究更加深入，已開發(fā)出高強(qiáng)、抗?jié)B等多種高性能自密實(shí)混凝土。材料選擇、配合比設(shè)計(jì)等是自密實(shí)混凝土的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)其的大量研究為自密實(shí)混凝土的普及和推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.1自密實(shí)混凝土原材料選擇（1）水泥：各種水泥都可以用,選擇取決于對(duì)混凝土強(qiáng)度、耐久性等的要求。一般優(yōu)選穩(wěn)定性好，低需水性，并與高效減水劑相容的水泥。水泥用量為350kg～450kg/m3。（2）細(xì)骨料：普通混凝土用的砂均可使用，包括粉碎砂、河砂。一般優(yōu)選中粗砂，并嚴(yán)格控制含泥量。砂在混凝土中存在雙重效應(yīng)，一是減水效應(yīng)，二是需水效應(yīng)。這對(duì)相互矛盾的效應(yīng)需根據(jù)水泥、摻合料、外加劑等情況綜合考慮。（3）粗骨料：各種類型粗骨料均可使用，如：卵石、碎石等，其中卵石有利于改善流動(dòng)性，碎石有利于改善強(qiáng)度。粒徑一般在16mm～20mm之間，最大粒徑可到40mm以上，視混凝土結(jié)構(gòu)尺寸及鋼筋疏密程度而定，應(yīng)優(yōu)選圓形石子，控制針狀、片狀顆粒含量。（4）外加劑：是自密實(shí)混凝土的重要組成部分，在調(diào)解混凝土高流動(dòng)性與高抗分離性中起著重要的作用。根據(jù)混凝土強(qiáng)度、使用要求及施工環(huán)境選擇適宜的外加劑，并考慮外加劑彼此之間、外加劑與水泥之間的相容性。常用的外加劑如：①減水劑：宜采用減水率30%以上的高效減水劑，如：聚羧酸系列高效減水劑、DFS-2高效減水劑、JDF減水劑等。②增稠劑：二醇、酰胺、丙烯酸、多糖、纖維素等。③引氣劑：有抗?jié)B、防凍要求時(shí)使用。（5）礦物摻合料①石粉：粒徑小于0.125mm，作為惰性填料，用于保證足夠的漿量，改善和保持自密實(shí)混凝土的工作性。②粉煤灰：優(yōu)質(zhì)的粉煤灰（細(xì)度約4000m2/g）是自密實(shí)混凝土最常用的活性摻合料，具有“活性效應(yīng)”、“界面效應(yīng)”、“微填充效應(yīng)”和“減水效應(yīng)”,可有效改善自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性。③礦渣：磨細(xì)礦渣（粒徑小于0.125mm）用于改善和保持自密實(shí)混凝土的工作性，提高自密實(shí)混凝土硬化后的強(qiáng)度。④微硅粉：用于改善自密實(shí)混凝土的流變性能和抗離析能力。2.2配合比設(shè)計(jì)方法自密實(shí)混凝土高工作性要求新拌狀態(tài)下的混凝土應(yīng)具有高流動(dòng)性、高抗離析性、高間隙通過性和高填充性。自密實(shí)混凝土的這四項(xiàng)基本性能，需要通過添加適當(dāng)外加劑及合理的配合比來實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)影響自密實(shí)混凝土工作性能和硬化后力學(xué)、耐久性能等各因素的研究表明：①摻加新型高效減水劑后，拌合物中砂漿的屈服剪切應(yīng)力顯著降低，適宜的摻量和較低的水膠比條件下混凝土流動(dòng)性好，不易離析。②漿固比增大，拌合物流動(dòng)性、間隙通過能力和填充性都得到提高，強(qiáng)度也增大。但隨漿固比的提高，混凝土收縮值會(huì)有所增大。研究表明：漿體所占體積比率在34％~42％時(shí)，可使混凝土具有良好的工作性能、力學(xué)性能及耐久性能。③砂率值的大小影響間隙通過性。砂率值在50％左右為最佳。④在水泥用量相同的條件下，增大摻合料摻量可提高漿固比，能調(diào)節(jié)改善混凝土拌合物的流變性，并可降低水膠比，提高強(qiáng)度和其它性能。⑤在漿固比相同的條件下，粉煤灰摻量超過30％時(shí)會(huì)降低強(qiáng)度，摻量45％以上時(shí)影響較為顯著，但增加粉煤灰摻入量能減小混凝土收縮值。⑥混凝土拌合物的流變性能與拌合物中砂漿的流變性能直接相關(guān)，同時(shí)也受粗細(xì)骨料的質(zhì)量、比率和膠結(jié)材料漿體所占比例的影響。如果拌合物中砂漿的屈服剪應(yīng)力過小，則混凝土容易產(chǎn)生離析，此時(shí)需對(duì)外加劑摻量和水膠比等加以調(diào)整，以獲得良好的流動(dòng)性與抗分離性。針對(duì)自密實(shí)混凝土對(duì)材料和配比的敏感，在大量正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析外加劑、礦物摻合料、骨料質(zhì)量和數(shù)量等波動(dòng)因素對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響。根據(jù)優(yōu)化理論，優(yōu)選的自密實(shí)混凝土配合比有以下特征：水膠比為0.27~0.41；膠結(jié)材料漿體體積占34％~42％；砂率值為50％左右；DFS-2高效減水劑摻量一般為0.5％~0.8％；粉煤灰、磨細(xì)礦渣等摻合料按其品質(zhì)和作用效應(yīng)的不同，有各自的摻量范圍，如粉煤灰的摻量一般為20％~45％，磨細(xì)礦渣一般為40％～75％?？偨Y(jié)國內(nèi)外的相關(guān)資料，自密實(shí)混凝土的工作性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到：坍落度為240~270mm，擴(kuò)展度大于600mm。為達(dá)到自密實(shí)混凝土這些特殊的性能指標(biāo)，大批國內(nèi)外專家、學(xué)者進(jìn)行了大量的研究試驗(yàn)，提出了許多切實(shí)可行的配合比設(shè)計(jì)方法，如：1993年，東京大學(xué)的學(xué)者Okamura提出的一種配合比設(shè)計(jì)方法是，先做水泥漿和砂漿試驗(yàn)，主要目的是檢查超塑化劑、水泥、細(xì)骨料和火山灰材料的性能和密實(shí)能力，然后再做自密實(shí)混凝土試驗(yàn)。臺(tái)灣學(xué)者提出的方法是填密拌合物設(shè)計(jì)算法，是從最大密度原理和超砂漿理論推導(dǎo)出來的。我國也有多家建筑公司和構(gòu)件廠結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，提出了各具特色的配合比計(jì)算方法。如：北京建工集團(tuán)等單位提出的按混凝土、砂漿、水泥凈漿、膠凝材料四層次體系的設(shè)計(jì)方法。配制自密實(shí)混凝土，原則是用水泥漿(膠凝材料)填充骨料骨架的間隙。目前國內(nèi)通用的、簡便易行的計(jì)算步驟是：①粗、細(xì)骨料用量。②水泥用量。③按強(qiáng)度推算水泥需要的拌合用水量。④粉煤灰及礦渣灰摻量。⑤自密實(shí)混凝土中需要的拌合用水量(水泥、粉煤灰、礦渣灰用水量之和)。⑥減水劑用量。⑦根據(jù)骨料的含水率調(diào)整自密實(shí)混凝土中的拌合水用量。計(jì)算出配合比后，進(jìn)行試配和性能測(cè)試試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整配合比，最終計(jì)算出符合設(shè)計(jì)要求的自密實(shí)混凝土配合比。3需要研究解決的問題目前國內(nèi)許多單位和部門參考國外資料，再結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了各種各樣的拌合物評(píng)價(jià)方法、配合比計(jì)算試驗(yàn)方法、硬化混凝土性能檢測(cè)評(píng)定方法等，不利于自密實(shí)混凝土的普及推廣，有待規(guī)范。自密實(shí)混凝土與相同強(qiáng)度的普通混凝土相比，其彈性模量稍低，收縮和徐變稍大，需要系統(tǒng)研究用于主要受彎構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生裂縫后，混凝土碳化及其對(duì)鋼筋繡蝕的影響。此外，自密實(shí)混凝土凝結(jié)時(shí)間較長，早期強(qiáng)度低，冬季施工時(shí)要采取相應(yīng)措施。自密實(shí)混凝土對(duì)原材料和配合比很敏感，對(duì)模板工程、鋼筋工程、支撐工程等都具有新的要求，因此在施工管理時(shí)要求更高，澆筑工人也需要進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)。（趙中永：