自密实混凝土制备技术及特性研究

自密实混凝土制备技术及特性研究

谭铃也

重庆交通大学重庆市400074

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。

关键词：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自密实混凝土的设计方法与制备技术

2.1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。

2.2配制技术

2.2.1自密实混凝土的原材料

自密实混凝土对胶凝材料有较高的要求，为了满足自密实性能的要求，自密实混凝土的浆体总量较大，为避免水泥用量过大，应掺加优质矿物掺合料。为了调整细粉组成的颗粒级配并避免活性胶凝材料量过多，可使用惰性细粉材料，通常为石灰石粉。由硅酸盐水泥、活性矿物掺合料和惰性参合料合理组成的复合浆体，可以降低混凝土的需水量和水化放热量，提高拌合物的工作性。

集料的含泥量大、针片状颗粒含量高都会对自密实混凝土的自密实性能产生不良影响，同时也会对强度和耐久性造成不利影响。因此自密实混凝土对于集料的品质要求较高。另外，由于自密实混凝土多用于薄壁构件、密集配筋构件等，所以粗集料的粒径不宜过大，以小于25mm为宜。

由于工作性的要求，自密实混凝土的砂浆量大、砂率高。若选用细沙，则较大的比表面积将增大拌合物的需水量；若选用粗砂，则会降低拌合物的粘聚性。所以自密实混凝土宜选用偏粗的中砂。

配制自密实混凝土需要使用高减水率、高坍落度保持度和高保水性的高效减水剂。应优先选用聚羧酸系高性能减水剂。为了使拌合物在高流动性的条件下获得适宜的黏度、良好的黏聚性而不离析，自密实混凝土中可适量掺加增粘剂。

2.2.2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。

3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。

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

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[2]刘小洁,余志武.自密实混凝土的研究与应用综述[J].铁道科学与工程学,2006,3(2):6–10.

[3]翁友法,吕家良.自密实混凝土的研究现状及其发展方向[J].中国港湾建设,2002:16–18.