自密实混凝配合比设计方法研究

自密实混凝配合比设计方法研究

郭东悦许巍

中交武汉港湾工程设计研究院有限公司湖北武汉430040

摘要：随着经济的发展，建筑行业的发展也越来越快，自从日本开发了不振捣的高耐久性混凝土，获得了很高的反响，并且各国都开始了进一步的研究。就目前而言，很多国家的很多建筑都开始采用不振捣的高耐久性混凝土配比技术。本文针对这一问题进行了探索性的研究，并且获得了初步的成果，提出几点意见，供相关部门进行参考。

关键词：自密实混凝土；检测；性能；核电站

一、前言

自密实混凝土应用已经成为了混凝土工程中最常用的技术了，利用其特有的优点给建筑带来很大的福利。自密实混凝土在满足结构设计所要求的力学性能前提下，具有优异的施工性能、优良的耐久性和较低的综合成本。在该技术应用的打趋势下，笔者对此做了大量的调查与研究，得出了一定的结果，现在将结果报告如下。

二、自密实混凝土概况

自密实混凝土主要优点有：①可用于难以浇筑甚至无法浇筑的结构；②增加了结构设计的自由度。不需要振捣，可以浇筑成形状复杂、薄壁和密集配筋的结构；③大幅降低了工人劳动强度，节省人工数量；④有效的提高了混凝土品质，具有良好的密实性、力学性能和耐久性；⑤降低了环境噪音，改善了工作环境；⑥能大量利用工业废料做矿物参合料，有利于环境保护，节省成本；⑦施工自动化程度高，能促进工业化的施工与管理；⑧节省电力能源。

因此，自密实混凝土技术在一些特殊工程、特殊条件下可发挥普通混凝土不可替代的作用。如密集配筋条件下的混凝土施工、结构加固和维修过程中的混凝土施工、钢管混凝土施工和大体积混凝土施工等。

三、自密实混凝土拌合物性能检测方法

自密实混凝土拌合何物工作性能包括填充性、间隙通过性、抗离析性，同时它还应满足普通混凝土拌合物对凝结时间、黏聚性和保水性等的要求。填充性即自密实混凝土拌合物在无需振捣的情况下，能均匀密实成型的性能；间隙通过性即自密实混凝土拌合物均匀通过狭窄间隙的性能；抗离析性即自密实混凝土拌合物中各种组分保持均匀分散的性能。目前国内外人员大多采用塌落扩展度试验、V型漏斗试验（或T50试验）和U形箱试验进行自密实混凝土工作性能检测。填充性可以通过塌落扩展度试验得到验证；抗离析性可以选择V型漏斗试验、T50试验中的一种来进行验证；间隙通过性可以通过U形箱试验检测。《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283-2012）根据不同试验的检验指标将混凝土的自密实性能等级分为三级，其指标应符合表1的要求。

四、硬化自密实混凝土性能

1.匀质性

对足尺量和柱的现场取芯、预埋件拔出试验及回弹法试验结果表明：对于梁而言，沿梁长无论是自密实混凝土还是普通振捣混凝土都表现出较好的均匀性；对于柱而言，沿柱高无论是自密实混凝土还是振捣混凝土，实测结果离散性都较大，相对而言，自密实混凝土离散性要较小一些，越靠近柱底，混凝土强度越高，而且混凝土强度等级越高，上、下端实测结果的离散性越大。

2.力学性能

自密实混凝土的棱柱体轴心抗压强度和立方体抗压强度的关系与普通混凝土相似，另外，自密实混凝土无需振捣而不离析地填充模板的性能对混凝土的匀质性有着积极的影响。自密实混凝土与振捣混凝土在相同的水泥含量和水灰比情况下，由于自密实混凝土致密的结构组成，因此它的强度比振动密实的混凝土强度高。同样，相同的抗压强度情况下，自密实混凝土抗拉强度预计比振动密实的混凝土抗拉强度略高。一般认为由于粉体材料用量较大，砂率较高，自密实混凝土的弹性模量较普通混凝土有所降低，试验研究表明，新拌阶段表观密度正常的自密实混凝土与普通混凝土相差不大，当自密实混凝土粉体材料用量较低，并且用大量掺量粉煤灰来替代水泥时，其弹性模量并不比普通混凝土低。另外，与普通混凝土相比，自密实混凝土包裹在粗骨料外的界面过度区更加密实而且分布均匀，自密实混凝土与钢筋的粘结性能比普通混凝土要好。

3.耐久性能

随着混凝土结构耐久性问题日益突出，自密实混凝土的长期耐久性能也成为关注焦点。研究表明：相同条件下，无论是引气或是非引气自密实混凝土均具有更高的抗冻融性能。自密实混凝土由于浆体含量相对较多，因而其体积稳定性成为关注的重点之一。有学者研究了密封与非密封条件下，不同自密实混凝土的收缩与徐变性能，结果表明：自密实混凝土水灰比、水胶比是影响其收缩、徐变得主要影响因素，填料的细度对其收缩与徐变无显著影响；水泥强度等级对其收缩无影响，但不可忽视其对自密实混凝土基本徐变和干燥徐变的影响作用。所以收缩性能主受要水泥浆含量的影响，自密实混凝土中水泥浆含量与普通混凝土相比只有少许区别，因此自密实混凝土和普通混凝土的收缩值相当，自密实混凝土（sw）的徐变值看上去似乎比普通混凝土高一些，但是还是在普通混凝土的标准允许范围内。

4.抗火性能

自密实混凝土在700℃以下能保持较好的稳定性，但是超过700℃以后，重量急剧下降，说明自密实混凝土一旦受火其受到的破坏性比普通混凝土要大。如上所述，由于在配制过程中采用低水胶比、超塑化剂并掺用了大量矿石掺合料，自密实混凝土不仅工作性能好而且具有良好的力学性能和耐久性能。

五、自密实混凝土结构受力性能研究

近年来国内对自密实混凝土结构受力性能进行了系统研究，为自密实混凝土结构设计、生产与理论分析提供了科学依据。研究内容包括自密实混凝土梁受弯、受剪、受扭性能、疲劳性能，自密实混凝土柱受压性能以及抗震性能，这些研究结果表明自密实混凝土的力学性能均优于普通混凝土。

六、自密实混凝土在核电站建设中的应用

自1994年以来，自密实混凝土在各类工程中都得到了广泛的应用。美国第三代先进压水堆核电站采用模块化施工，自密实混凝土大量应用于其中，以CA20模块为例，其结构尺寸大，内部结构复杂，操作空间有限（见图1），混凝土浇注难度大，采用自密实混凝土能有效的解决上述问题，大量节约施工成本，保证工程质量。在自密实混凝土浇注过程中，选取具有代表性的CA20子模块组件，进行同步同条件模拟试验，用来验证同条件浇筑下的流动性、见证混凝土初凝时间以决定施工缝处理时机，并观察混凝土外观质量，结果表明自密实混凝土外观密实、平整、粗细骨料分布均匀没有发现蜂窝、麻面等质量问题。（见图2，图3）

七、结束语

自从混凝土被在建筑工程中普遍使用，我们可以知晓在其中应用混凝土可以大大增加整体建筑密实程度。通过这样方式也可以有效减少人力资源消耗。在建筑工程方面对于缩短工程日期使其可以更快更好被应用也有很大促进作用。因此在混凝土中应用高配筋方法在工程施工中普遍实施可以在工程进行当中充分发挥其自身特点，为工程获取更大利益。因此在建设中应用此技术已经成为建筑发展的必经之路。

参考文献：

[1]安雪晖，黄绵松，大内雅博，金峰.自密实混凝土技术手册[M].北京：中国水利水电出版社，知识产权出版，2012（16）96-103

[2]中国工程建设标准化协会标准.自密实混凝应用技术规程（JGJ/T283-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012.77-79

[3]周虎.普及型自密实混凝土的研究.北京：清华大学硕士学位论文，2015.

[4]宿万.自密实混凝土的性能和检验[J]，现代商贸工业，2013，19（9）：268-271.

[5]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土.北京：中国铁道出版社，2015（16）102-108

[6]覃维祖，安明哲.高流动性混凝土工作度评价方法研究.混凝土与水泥制品.2015（03）：11-15.