低胶凝材料自密实混凝土的制备及性能研究

低胶凝材料自密实混凝土的制备及性能研究

白相玉

身份证号：232324198705051819 辽宁省

摘要：自密实混凝土具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需或仅需轻微外力振捣，能够在自重作用下流动并能充满模板空间的混凝土，属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土技术主要包括：自密实混凝土的流动性、填充性、保塑性控制技术；自密实混凝土配合比设计；自密实混凝土早期收缩控制技术。本文对低胶凝材料自密实混凝土的制备及性能进行分析，以供参考。

关键词：低胶凝材料；自密实混凝土；制备；性能

引言

JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》中第2.1条明确自密实混凝土是具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间的混凝土。目前，国内某核电项目屏蔽厂房以钢板混凝土（SteelConcrete,SC）结构代替传统的钢筋混凝土结构，使用的混凝土强度等级为C55，属于高强自密实混凝土。根据GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》第7.4条规定混凝土的强度等级必须符合设计要求，用于检验混凝土强度的试件应在浇筑地点随机抽取。根据该核电项目要求，当混凝土抗压强度检验结果小于设计值时，应采取实体回弹或钻芯取样。但钢板混凝土因其结构特殊性，回弹或钻芯检测十分困难，这就需要试件抗压强度能真实反映现场实体强度，因此需要探究高强自密实混凝土抗压强度的影响因素，从而在自密实混凝土配合比设计、生产、运输和施工等过程中对混凝土严格控制。

1施工特点

自密实混凝土在施工性能方面可大幅加快施工速度，减小劳动成果，并且还可以免去振捣而引起混凝土的严重质量事故；自密实混凝土采用低水胶比、低温升和大量矿物细掺料组成，可保证混凝土的耐久性和抗离析性。自密实混凝土由于一般凝结时间为6~7h，早期强度较低，特别是在冬期施工时要注意保温且混凝土不冻的情况下，自密实混凝土的质量对原材料的变动很敏感，制作和施工过程中各环节的控制要求要严格，并且还应要有原材料的保温措施，因此对技术和管理人员的要求特别高。由于原材料组成较多，在搅拌过程中必须要注意搅拌时间及是否搅拌均匀，目前大多数都是采用双卧轴强制式搅拌机，其搅拌时间比普通混凝土时间长2倍，自密实混凝土一般采取至少不少于180min甚至更长的时间，从而避免施工过程出现离析。通过此次在南沿江项目的施工过程中，其投料顺序最好先是搅拌砂浆，最后投入粗骨料，一般来说，自密实混凝土更加适合短运距，在运输车里匀速搅拌，有助于骨料不下沉，混凝土能够搅拌均匀。在南沿江项目夏季炎热施工中对温度的要求也特别严格，当工地平均气温高于30℃时，应采取对原材料的降温处理。使自密实混凝土在夏季施工过程中能够良好地控制住混凝土的稳定性，可以通过在蓄水池中加入冰块或装入降温设备等措施，罐车加装防晒布，现场工装统一刷成白色漆等办法。另外需要注意的是，为了避免阳光的直接暴晒，要尽量在夜晚气温低于30℃时进行施工，通过南沿江项目施工总结的经验，依据当地往年每月气温天气情况，结合施工组织安排，尽量选在21时至次日6时进行施工。如果白天的气温在高于30℃以上时施工，自密实混凝土从拌和站运送到施工现场在进行浇筑的情况下，自密实混凝土流动性将会非常不稳定，会导致流动性差、工艺性能不稳定，所以尽管在晚上施工中也会出现不稳定的状态，也会在从施工最初到最后全线结束，每天都会派专人试验人员与减水剂厂家全程盯控自密实混凝土状态，如出现自密实混凝土流动性差能够在第一时间进行自密实混凝土的调整及整改方案。

2混凝土力学性能

所有混合物的28天抗压强度在75.3MPa~80.2MPa之间变化,明显超过70MPa的目标值。值得注意的是,随着石灰石细粉含量的增加,混凝土的抗压强度和劈拉强度先增加后降低,在细粉含量为7%时达到最大值,三种机制砂-自密实混凝土混合物的力学性能优于天然砂-自密实混凝土混合物,尤其是劈拉强度。原因可能是机制砂的表面比天然砂粗糙,棱角大,导致砂和膏体之间的粘结力更强。此外,与相应的天然砂-自密实混凝土混合物相比,细粒含量为7%的机制砂-自密实混凝土混合物的弹性模量略有增加。本文对细骨料含量为3%、7%和10%的三种机制砂自密实混凝土的工作性、抗压和劈裂强度、弹性模量、约束膨胀和氯离子渗透性以及抗冻融性进行了测试,并与天然砂自密实混凝土进行了比较,得出以下结论：（1）为了提高自密实混凝土的粉末含量,可以使用富含石灰石细粉（按重量计为7%~10%）的机制砂。然而,高达10%的石灰石细粉会导致混合物的高粘度,并增加了自密实混凝土目标坍落度流的外加剂需求。（2）从机制砂中加入7%的石灰石细粉,并加入10%的膨胀剂和10%的磨细高炉矿渣,可以制备出高度可加工和稳定的C60级自密实混凝土填充钢管,满足自密实和机械要求。C60级机制砂自密实混凝土的机械强度、弹性模量、抗氯离子渗透性和抗冻融性与使用良好天然砂制成的相应混凝土相似或更好。（3）事实证明,添加膨胀剂对增加自密实混凝土填充钢管的膨胀和补偿干燥收缩非常有效,这通常是这种材料的一个大问题,因为这种材料富含粉末,粗骨料含量很低。与天然砂的自密实混凝土填充钢管相比,富含石灰石细粉的机制砂的自密实混凝土填充钢管具有更大的抑制膨胀和更少的干缩,这有助于自密实混凝土与钢管内壁之间的紧密结合。因此,在自密实混凝土应用中使用富含石灰石细粉的机制砂将为混凝土生产商带来技术和经济效益。

3成型方式

为验证不同成型方式是否对混凝土抗压强度产生影响，试验采用两种不同方式成型，待养护至相应龄期后进行抗压强度试验。成型方式一（模拟现场成型方式）：用小推车在罐车卸料口放满混凝土后，直接用铁锹翻拌数下，用塑料桶从小推车内盛出，分两次将自密实混凝土拌合物装入试模，每层的装料厚度宜相等，中间间隔10s。上表面抹平并称重。成型方式二（实验室成型方式）：用小推车在罐车卸料口放满混凝土后，转移至试配成型室，全部倒在铁板上翻拌均匀后，用铁锹铲至塑料桶内，分两次将自密实混凝土拌合物装入试模，每层的装料厚度宜相等，中间间隔10s。上表面抹平并称重。

结束语

综上所述，1）高强自密实混凝土抗压强度与密度和均匀性有一定关系，密度越大，试块均匀性越好，抗压强度越大。2）对高强自密实混凝土而言，金属试模成型的试块平面度优于塑料试模，抗压强度也较高。试块平面度超差，混凝土试块实际有效承压面积比理论值偏小，使得实际破坏载荷比应有破坏载荷偏小，导致试块抗压强度偏小。建议高强自密实混凝土成型抗压强度试块采用金属试模成型。3）P.Ⅰ42.5水泥为中低热硅酸盐水泥，水泥强度对早期自密实混凝土抗压强度有较大影响，但对后期抗压强度影响不大。

参考文献

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