自密实混凝土特性及制备技术分析

自密实混凝土特性及制备技术分析

高翔

天津市建筑工程质量检测中心有限公司300193

摘要：自密实混凝土属于高性能混凝土，具有高流动性、高填充性、高抗离析性的性能。本文研究了自密实混凝土的设计方法与制备技术，并介绍了自密实混凝土的特性，为自密实混凝土在实际工程中的应用提供了有益的经验。

关键字：自密实混凝土；设计方法；制备技术；特性

1引言

自密实混凝土属于高性能混凝土，具有高流动性、高填充性、高抗离析性的性能，在自重作用下无需振捣，自动填充模板空间，形成密实的混凝土结构。大量学者研究表明：自密实混凝土结构具有良好的力学性能和耐久性能，可以加快工程建设进度、缩短工期、有效控制混凝土的质量、提高建筑及构筑物的耐久性，并有利于环境保护，具有较高的社会和经济效益。

2自密实混凝土的特性

与普通混凝土相比，自密实混凝土具有以下特性：

（1）在新拌阶段，不需人工额外振捣密实，依靠自重充模、密实；

（2）早龄期阶段，避免了原始缺陷的产生；

（3）硬化后，具有足够的抗外部环境侵蚀的能力。

自密实混凝土在没有外力的作用下自动填实混凝土模板并达到密实，兼具良好的流动性与稳定性。要获得较高的流动性，需掺入超塑化剂和一定数量的超细物料以减小颗粒的表面张力以减小颗粒间的磨擦阻力。为获得良好的稳定性，使物料不离析，需掺入适量的颗粒尺寸小于0.25mm的细填料，有时还需掺入粘度改性剂(增粘剂)。研究结果表明，在同水灰比的条件下，免振自密实混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、钢筋握裹力等物理力学性能均比传统的振动密实混凝土有所提高，收缩、徐变性能也有所改善，其原因是由于免振自密实混凝土具有较致密的微观结构，且有较好的均匀性。

3自密实混凝土的设计方法与制备技术

3.1设计方法及原理

制备自密实混凝土的关键是使其在新拌阶段能够自动填充混凝土模板并达到密实，而不需要额外的振捣，它包括流动性、间隙通过性以及抗离析性等三个方面的内容。日本东京大学最早进行了自密实混凝土的设计研究，提出了所谓自密实混凝土原型模型方法，后来世界各国的学者进一步研究了自密实混凝土的设计方法，总结起来可以分为三类：

（1）基于自密实混凝土拌合物的变形性、间隙通过性以及抗离析性的理论分析，结合实验室试验研究结果，建立拌合物变形性、抗离析性以及间隙通过性与其配合比参数之间的经验关系。如日本学者提出的基于砂浆变形及其与粗骨料之间相互作用的设计方法。

（2）基于各组分对自密实混凝土拌合物工作性贡献的理论分析提出的自密实混凝土设计方法。如：各国学者提出的可压缩密实模型、基于经济性、耐久性的最小浆体体积的自密实混凝土设计方法等。

（3）基于大量试验统计关系的自密实混凝土配合比设计方法。即：通过积累大量的实验数据，建立原材料配比参数与混凝土性能之间的经验关系。然而，此方法工作量非常巨大，需要进行大范围的相关数据的收集累积，建立相关的数据库，以提高模型的普适性。

已有的设计方法在全面反映自密实混凝土拌合物性能的真正内涵及其在体现混凝土工作性、强度等级与耐久性之间的相互协调关系或是实用性等方面还存在着一定差距，目前还缺乏被广泛认同接受的自密实混凝土设计方法。

3.2配制技术

3.2.1自密实混凝土的原材料

（1）水泥的选择

配制自密实混凝土时应选用C3A含量低和标准稠度用水量低的水泥。一般水泥用量为350~450kg/m3。水泥用量超过500kg/m3会增大混凝土的收缩；如果低于350kg/m3，则需掺加其他矿物掺合料，如粉煤灰、磨细矿渣等来提高混凝土的和易性。

（2）掺合料的选择

活性混合材料是自密实混凝土必不可少的组分，如单用纯水泥会引起混凝土早期水化热较大、混凝土收缩较大，不利于混凝土的体积稳定性和耐久性，掺入适量的矿物掺合料可弥补以上缺陷，并且可改善混凝土的工作性能；矿物掺合料包括如下几种：①石粉：石灰石、白云石、花岗岩等的磨细粉，粒径小于0.125mm或比表面积在250~800m2/kg，可作为惰性掺合料，用于改善和保持自密实混凝土的工作性能。②粉煤灰：火山灰质掺合料，选用优质Ⅱ级以上磨细粉煤灰，能有效改善自密实混凝土的流动性和稳定性，有利于硬化混凝土的耐久性；③磨细矿渣：火山灰质掺合料，用于改善和保持自密实混凝土的工作性，有利于硬化混凝土的耐久性；④硅灰：高活性火山灰质掺合料，用于改善自密实混凝土的流变性和抗离析能力，可提高硬化混凝土的强度和耐久性。

（3）外加剂的选择

配制自密实混凝土常使用各类高效外加剂。掺入适量外加剂后，混凝土可获得适宜的粘度、良好的粘聚性、流动性、保塑性。一般可选用如下几种外加剂：①萘系高效减水剂：较氨基磺酸系高效减水剂稳定性好，与水泥适应性广泛，因此选取减水率在25%以上萘系高效减水剂或以其为主要组分的外加剂。最近几年出现的聚羧酸减水剂是更加高效的减水剂，由于高效减水作用和优越性能得到快速发展，应用也越来越广泛；②增稠剂：二醇、酰胺、丙烯酸、多糖、纤维素等聚合物，一般用于低强度等级自密实混凝土，可适当增加混凝土粘度，提高混凝土的抗离析能力；③引气剂：当自密实混凝土要求抗冻时，需使用引气剂，来提高混凝土的抗冻能力；④膨胀剂：考虑到自密实混凝土因粗骨料粒径小，砂率高，胶凝材料用量大，易导致混凝土自身收缩量大，因此宜加入8%~10%的膨胀剂，补充混凝土的收缩，减少混凝土开裂的可能性。

（4）粗骨料的选择

由于自密实混凝土还常常用钢筋密列及薄壁的结构，因此粗骨料底最大粒径不应超过规范规定的钢筋最小间距25mm，一般以小于20mm为宜。就粗骨料颗粒形状而言，应尽可能选用圆棱角状的，并应不含或极少含针状、片状颗粒及粘土、石粉等杂质。

（5）细集料的选择

自密实混凝土采用的细集料细度模数可取的区间一般为2.5~3.2；相对碎石而言，砂在混凝土中存在着双重效应，一是圆形颗粒的滚动减水效应，这对流动性有利，但对强度贡献不如碎石；二是比表面积大吸水率高的需水效应，这两种相互矛盾的效应，就决定了在配制自密实高性能混凝土时，需根据水泥、掺合料、外加剂等综合情况，通过实验选择砂率。

3.2.2自密实混凝土的配合比设计

水胶比和水粉比是自密实混凝土配合比设计的重要参数。水胶比根据混凝土的设计强度和自密实性能而定。当通过强度设计确定的水胶比与通过自密实性能确定的水胶比不同时，应优先考虑强度要求。单位用水量和水粉比影响着拌合物的抗离析性和自填充性。根据粉体的组成和集料的品质、所要求的自密实性能和强度等级，选定单位用水量、水粉比和单位粉体量。

单位用水量一般以155-180kg/m³为宜。

水粉比宜取0.80-1.15。

根据单位用水量和水粉比计算得到单位粉体量。单位粉体量宜满足体积比为0.16-0.23。

自密实混凝土的砂率较大，可接近50%。

外加剂掺量应根据所需的自密实混凝土性能经过适配决定。

4结论

近年来，随着混凝土制品多样化、生产成本的降低以及生产环境改善要求的提高，自密实混凝土以其优良的品质特性越来越受到生产企业的欢迎。因此，进一步加强对自密实混凝土设计方法与配制技术的研究十分必要，特别是针对工程中常用强度等级的混凝土，这将有利于拓展自密实混凝土的工程应用领域，推动建筑材料领域的向前发展。

参考文献

[1]王明.自密实混凝土研究进展[J].硅酸盐学报,2017:671–678.

[2]刘志武.自密实混凝土的研究与应用综述[J].铁道科学与工程学,2016,3(2):6–10.

[3]翁家良.自密实混凝土的研究现状及其发展方向[J].中国港湾建设,2012:16–18.