自密实混凝土及其坍落度损失的分析

自密实混凝土及其坍落度损失的分析

李阳李牵慧于亚利

河北建筑工程学院河北张家口075000

摘要：近年来混凝土工程不断向着复杂化、规模化、高层化方向发展，而钢筋混凝土结构配筋趋向密集复杂导致混凝土浇筑振捣困难，工程质量难以保证。自密实混凝土以其自身特性脱颖而出，但是自密实混凝土拌合物的坍落度损失是一个不可避免的问题，因此对影响坍落度的因素进行分析并提出可行性建议。

关键词：自密实混凝土；坍落度；可行性建议

Analysisofself-compactingconcreteandslumploss

Abstract：Inrecentyears,thecontinuousdevelopmentofconcreteengineeringtocomplex,large-scale,high-risedirection,reinforcedconcretereinforcementinthebodyismoreandmoredenseandcomplex,castingdifficultyincreased,difficulttovibrating,resultinginengineeringqualityisdifficulttoensure.Self-compactingconcretestandsoutwithitsownuniqueproperties.However,theslumplossofself-compactingconcretemixtureisaninevitableproblem,soanalyzethefactorsaffectingtheslumpandputforwardfeasiblesuggestions.

Keywords：self-compactingconcrete；Slump；Feasibilityproposal

1.引言

1988年日本东京大学冈村本甫研制室第一次成功配置出自密实混凝土，其后短短六年间日本就有28个建筑公司掌握了自密实混凝土的配置技术。1987年我国的冯乃谦教授提出流态混凝土概念，为研制自密实混凝土奠定了基础。1996年免振捣自密实混凝土技术获得了国家专利。随着建筑水平的提高和绿色建筑的推广，自密实混凝土越来越多地应用在建筑结构中，这不仅为复杂结构施工提供了方便，还能有效缓解城市噪声污染问题。

2.自密实混凝土

2.1概念

自密实混凝土（Self-CompactingConcrete,简称SCC），指具有高流动性能，并且拥有良好的均匀性能和稳定性能的混凝土。在浇筑期间，自密实混凝土依靠自身的重力能够充满模板，握裹钢筋并且保证拌合物不离析，达到充分密实且获得最佳性能，属于高性能混凝土的一种。

2.2制备原理

自密实混凝土和普通的混凝土配合比相比有着明显的不同：粗骨料用量较低，骨料的最大粒径较小，砂率较大，胶结料的用量较大，矿物掺合料是必须的组分，水胶比较低，在配置过程主要通过调整胶结材料的组合来控制混凝土的强度。自密实混凝土的配置主要应用了流变学的原理和最密集堆积原理。流变学是通过改变新拌混凝土的水泥浆体的流变性进行研究：

τ=τ0+ηγ

τ：剪切应力

τ0：屈服剪切应力

η：塑性粘度

γ：剪切速度

τ0是阻止混凝土发生塑性变形的最大应力。在作用外力的情况下混凝土拌合物产生的内部剪切应力τ≥τ0。在混凝土发生流动时，η是混凝土内部阻止其流动的一种性能。η越小，相同外力施力下流动的速率越小，其机械振捣的目的是使τ0变小。由此可见τ0和η是影响自密实混凝土流动的主要参数。

2.3自密实混凝土的特性

自密实混凝土硬化后具有优异的耐久性能、良好的力学性能和体积的稳定性。并且自密实混凝土硬化后纹路十分清晰，渗透性较低，从而提高了结构的耐久性。在相同水胶比的条件下，自密实混凝土的抗拉性能、抗压性能与普通混凝土相似，但是与相同强度的普通混凝土相比，自密实混凝土的峰值应变明显的偏大，这表明自密实混凝土有更高的断裂韧性。

2.3.1自身性能良好

（1）高流动性使混凝土具有在模板内克服阻力流动的能力；

（2）优良的填充性能可以让混凝土靠自重填充到模板内每一个角落；

（3）良好的穿越能力使混凝土在自重下流过狭窄缝隙；

（4）抗离析能力使混凝土在运输和浇筑过程中各组分保持均匀。

2.3.2减少施工噪声污染

北京环境保护检测中心的数据表明：在施工过程中任何车辆和施工机械都不启动的情况下环境噪声为53dB；其他施工机械全部关闭而只使用两根振捣棒，在距离施工场地40m的地方噪声为74dB；而采用自密实混凝土施工时，当混凝土罐车和泵车全部启动时，同样在距离施工场地40m的地方噪声为56.1dB，相比环境噪声只增加了3.1dB。可见在施工过程中使用免振捣的自密实混凝土对解决建筑施工中对环境的噪声污染问题十分有效。

2.3.3社会效益明显

自密实混凝土用于结构造型复杂难以浇筑部位，可通过自身的塑性及流动性完成填充，从而避免因振捣不足而产生的麻面、蜂窝、空洞等问题，有利于保证结构质量；使用自密实混凝土可以省去振捣工序，不存在扰民问题，改善工人的工作环境和居民的居住环境，且连续施工作业能够提高施工速度；自密实混凝土用于增大截面法加固钢筋混凝土结构工程中，即使在无法振捣、钢筋密集的情况下，也可以实现结构的密实成型，改善了普通钢筋混凝土结构在钢筋密集区的加固状况。

3.影响坍落度损失的因素及其改善措施

自密实混凝土在运输途中，由于拌合物中自由水的减少，水泥浆体凝结从而导致拌合物的坍落度损失较大，往往无法满足施工现场混凝土浇筑的要求。因此，自密实混凝土拌合物的坍落度损失问题亟需解决。

3.1自密实混凝土拌合物的坍落度损失的原因

3.1.1高效减水剂产生的静电斥力作用随时间的延长而减小

水泥水化产生的水化产物可以附着在高效减水剂表面，导致高效减水剂分散在拌合物中的能力降低，水泥颗粒之间因为静电斥力的减小而结合，导致拌合物凝聚，坍落度降低。

3.1.2混凝土拌合物中自由水减少

粗细骨料表面吸附水、水化产物、水泥的水化及水分的蒸发等导致拌合物中游离水的减少，使胶凝材料出现凝结导致混凝土的坍落度损失。

3.1.3水泥水化产物增多

随着时间的增长，水泥水化产物越来越多，使混凝土拌合物的粘度增大，从而使混凝土拌合物的坍落度降低。

3.1.4水泥品种

不同的水泥品种，矿物成分含量的多少会有差异。水泥的矿物组分中C3A和C4AF对减水剂的附着能力很强以及与自由水发生反应的速度也很快。导致高效减水剂无法发生作用，因而导致混凝土拌合物的坍落度的损失。

3.1.5环境温度

环境的气温高加快了水泥的水化作用，使拌合物的自由水减少水泥浆体发生凝固，自密实混凝土的和易性变差从而使拌合物的坍落度发生损失。天气干燥加速了自由水的蒸发同样也影响拌合物的坍落度。

3.2改善自密实混凝土坍落度损失的措施

要解决自密实混凝土的坍落度损失问题就要延缓水泥早期水化速度。水泥水化速度的减缓可以减少由于水泥的水化和水化产物对自由水的结合，可以让高效减水剂有效的分散在拌合物中，阻止水泥颗粒的凝聚，使混凝土拌合物的坍落度损失得到有效控制，可从以下四个方面进行：

（1）在配置混凝土时，尽量选取C3S和C3A含量低和细度大的水泥，这样可以延缓水泥的水化作用。

（2）使用聚羧酸系高效减水剂，它的空间位阻作用及缓释作用可以使混凝土拌合物保持流动。

（3）在混凝土的拌合物中添加适量的粉煤灰代替水泥。

（4）在天气凉爽的季节进行自密实混凝土的浇筑，避免加速水泥水化。

4.结束语

文中主要对自密实混凝土的配置原理及特性进行了阐述，分析了影响自密实混凝土坍落度的因素，并针这个问题提出了建议。自密实混凝土和普通混凝土有明显区别，需要对混凝土原材料的选配以及配套的施工工艺，才能使自密实混凝土发挥更大的作用。

参考文献

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[2]郑建岚等.自密实混凝土技术的研究及应用[M].清华大学出版社，2016（8）.

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