自密實混凝土的制備技術(shù)

摘要：自密實混凝土具有許多優(yōu)點和良好的發(fā)展前景，適用于高密配筋、截面狹小等不易振搗密實的混凝土構(gòu)件。本文對國內(nèi)外的自密實混凝土配合比設(shè)計方法進行了分析總結(jié),提出了自密實混凝土配合比設(shè)計需要遵循的原則、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)勞動強度大,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)在實施混凝土振搗作業(yè)時,混凝土工程各部位的振搗時間由施工人員憑經(jīng)驗控制,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,由于受原有結(jié)構(gòu)的影響,難以實現(xiàn)人工振搗。針對上述普通混凝土的施工工藝不便之處,近年來,國內(nèi)外提出應(yīng)用自密實混凝土加以解決,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,必須從自密實混凝土的特點出發(fā),嚴格控制配合比設(shè)計、原材料質(zhì)量和施工過程。

1 自密實混凝土配合比設(shè)計方法

目前已有一些學(xué)者提出了自密實混凝土的配合比設(shè)計方法,具有代表性的是:1)日本東京大學(xué)岡村[1]教授提出了簡單的自密實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)自密實混凝土工作度的要求來決定。該方法適用于大摻量細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混凝土的一種設(shè)計方法。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

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

2 自密實混凝土配合比設(shè)計基本要點

自密實混凝土的配合比設(shè)計, 需要充分考慮自密實混凝土流動性、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)的自密實混凝土配合比設(shè)計原則。

2.1 滿足工作度要求

設(shè)計自密實混凝土必須首先考慮工作度,因為優(yōu)異的工作度是自密實混凝土最主要的特點。工作度主要包括超高流動性、穩(wěn)定性、保水性、粘聚性等。

2.2 滿足強度要求

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

2.3 滿足耐久性要求

從已有研究和工程實踐來看,自密實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，此外還需要加強混凝土的早期養(yǎng)護。

2.4 盡量降低材料成本

在保證其流動性、強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 自密實混凝土制備技術(shù)

由試驗結(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, 其屈服強度很大。因此, 在自密實混凝土的配制過程中, 應(yīng)通過外加劑、膠結(jié)材料、粗細骨料的選擇, 以及有效的配合比設(shè)計使自密實混凝土拌和物的屈服剪應(yīng)力足夠小, 同時具有一定的塑性粘度, 確保不出現(xiàn)離析和泌水等問題, 并具有良

好的流變性能。

3.1 原材料選擇

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

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

(3) 粗骨料：由于自密實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：自密實混凝土的高流動性、高穩(wěn)定性、間隙通過能力和填充性都需要借助外加劑來實現(xiàn),自密實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,能夠提供強大的減水作用,減水率高達30%以上。

3.2 工作性能評價方法與控制

為了方便有效地評價自密實混凝土的高流動性、高穩(wěn)定性和鋼筋間隙通過能力,目前發(fā)展了一些測量工作度的新試驗方法[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價方法。

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

(2) 倒坍落度筒試驗:根據(jù)混凝土從倒置的坍落度筒中流空的時間和落下后的坍落度、擴展度及中邊差(中間與邊部的高度差)來判斷自密實混凝土的工作性。流動時間主要反映拌和物的塑性粘度,同時也部分反映了屈服值的大小。擴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狀態(tài)；中邊差反映了石子在砂漿中的懸浮流動能力和抗離析性,其值越小表明這些性能越好。

(3) L型儀流動度試驗：L型流動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)繞過鋼筋流動。通過測定三個指標(biāo)來判斷混凝土的自密實特性：1)新拌混凝土通過鋼筋間隙后在水平槽內(nèi)流至40cm處的時間T40(s)；2)

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

結(jié)論

自密實混凝土被稱為近幾十年中混凝土建筑技術(shù)最具革命性的進展。雖然目前已經(jīng)對自密實混凝土有了較多的試驗研究和理論分析,但仍然缺乏系統(tǒng)研究,還需要在實踐中不斷總結(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

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

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

[4] 王國杰,鄭建嵐,李軼慧.新拌自密實混凝土工作性測試方法的評價與探討

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