摘　要:自密實混凝土作為一種高性能混凝土,其新拌混凝土能夠在自重下無須振搗而自行填充模板的空間,形成均勻密實的混凝土結構,因而較適合于澆筑量大、澆筑深度或澆筑高度大、鋼筋密集、有特殊形狀等混凝土工程。

關鍵詞:自密實混凝土;原材料;配合比;混凝土性能

中圖分類號:TU502 + 14 　　　　　文獻標識碼:B 　　　　　文章編號:1009 - 5438(2007) 01 - 0030 - 03

　　自密實混凝土就是能夠在混凝土自重作用下,均勻密實的填充至模板空間,而不需任何振搗的混凝土。其優(yōu)點是:避免在混凝土施工中因人為因素對混凝土質量的影響;降低勞動強度,節(jié)省勞力及振搗機具的能耗;降低施工噪音,減少環(huán)境污染,可緩解施工擾民的矛盾;簡化工序、縮短工期、提高效率;可大量利用粉煤灰等工業(yè)廢料,有利于環(huán)境的保護和降低成本[1 ] 。

1 　自密實混凝土的研制

1. 1 　制備原理

　　自密實混凝土具有高工作性、抗離析性、間隙通過性和填充性。自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠凝材料和粗骨料的選擇、搭配和配合比設計使其具有足夠的塑性粘度,不出現(xiàn)離析和泌水問題,能自由流淌充分填充模型內的空間,形成密實且均勻的結構。利用高效減水劑對水泥顆粒產生強烈的分散作用,有效控制混凝土的用水量,保證力學與耐久性的要求。自密實混凝土還應具有較好的抗離析性。試驗表明,砂率適宜,粗骨料周圍包裹足夠的砂漿,不易在間隙處聚集而影響填充和密實效果,提高了拌合物通過間隙的能力。

1. 2 　設計指標

　　為了滿足自密實混凝土的高工作性、抗離析性、間隙通過性和填充性要求。其具體設計指標如下:

　　(1) 坍落度:240～270 mm;

　　(2) 擴展度:大于600 mm;

　　(3) 密實度:在無振搗條件下,能均勻密實的填充至模板空間;混凝土硬化后無蜂窩、孔洞;

　　(4) 抗壓強度:混凝土強度等級為C30。

2 　原材料選擇

2. 1 　水泥

　　基于目前我國原材料狀況,水泥的選擇主要是參考與外加劑的相容性、標準稠度、用水量和強度之間的問題,水泥與外加劑是否相適應,決定著能否配制出某個強度等級的自密實混凝土,因此應選用穩(wěn)定性好的水泥。通過對包頭地區(qū)常用的包鋼祁連山P. O42. 5 級水泥、蒙西P. O42. 5 級、西卓子山P.O42. 5級水泥、大同P. O42. 5 級水泥進行試驗,其結果見表1。

　　從試驗結果可以看出, 采用包鋼祁連山P.O42. 5級水泥及大同P. O42. 5 級水泥配制的混凝土和易性好、無泌水現(xiàn)象,坍落度大,擴展度大,適用于自密實混凝土的配制。

2. 2 　摻合料

　　摻合料是自密實混凝土不可缺少的組成部分之一,一般常用的有粉煤灰礦粉等。利用它們的物理效應、填充效應和火山灰效應,不但能提高新拌混凝土的工作性,而且能增強硬化后混凝土的耐久性。粉煤灰為內蒙達拉特電廠產Ⅱ粉煤灰,其主要技術指標為:細度16 % ,燒失量1 % ,三氧化硫量0. 8 %,需水量比61 %。磨細礦渣粉為水泥廠加工,廠家標識S95 級, 實際比表面積4 500 cm2/ g , 流動度比105 % ,流行性指數(shù)110 %。

2. 3 　細骨料

　　細骨料在混凝土中存在雙重效應,一是圓形顆粒的滾動減水效應;二是比表面積吸水率高的需水效應。這兩種相應矛盾的效應,決定了必須根據(jù)水泥、摻合料、外加劑等情況綜合考慮。砂的含泥量和雜質,會使水泥漿與骨料的粘結力下降,需要增加用水量和增加水泥用量,所以砂必須符合規(guī)范技術要求[1 ] 。

　　細骨料選用包頭昆河產中砂。其主要技術指標為:細度模數(shù)2. 9 ,含泥量2. 1 % ,泥塊含量0. 6 %。

2. 4 　粗骨料

　　粗骨料是混凝土中骨料的主要組成,在混凝土的組織結構中起著骨架作用,其粒徑大小對混凝土的密實度有較大的影響;由于自密實混凝土常常用于鋼筋稠密或薄壁的結構中,因此粗骨料盡可能選用不含或少含針片狀顆粒的骨料[2 ] 。

　　粗骨料選用包頭水泉溝產碎石,公稱粒徑分別為5～15 mm、5～20 mm、5～25 mm、5～31. 5 mm。其主要技術指標為:含泥量0. 6 % ,泥塊含量0. 1 % ,壓碎指標13 % ,針片狀含量。分別對以上4 種級配石子進行混凝土和易性及密實度試驗,其結果見表2。

　　從試驗結果可以看出,采用5～20 mm 石子配制出的混凝土和易性及密實度最好。

2. 5 　外加劑

　　自密實混凝土應具備高流動性、抗離析性、間隙通過性和填充性,這4 個方面都需要以外加劑的手段來實現(xiàn),因此對外加劑的主要要求為: ①與水泥的相容性好; ②減水率大; ③緩凝、保塑。我們分別對包鋼新興化工廠產FD Ⅱ氨基磺酸鹽高效減水劑,北京方興外加劑廠產JF - 9 泵送劑,北京鑫宏光建材廠產WDN - 2 緩凝高效減水劑進行試驗,試驗結果見表3。

　　從表3 可以看出,配制自密實混凝土,外加劑的減水率要適中,并非越大越好,減水率過高會引起混凝土對用水量過于敏感,混凝土坍落度不易控制,并造成離析。北京鑫宏光建材廠產的WDN - 2 緩凝高效減水劑,各項性能均能滿足自密實混凝土的配制要求。

2. 6 　膨脹劑

　　在混凝土中摻入適量的膨脹劑,可提高混凝土的自密實性及防止混凝土硬化后產生收縮裂縫。膨脹劑選用了北京新中洲產HEA - 1 型膨脹劑,其主要技術指標見表4。

3 　配合比設計

　　技術路徑是既要考慮施工時(新拌狀態(tài)下) 高流動性,同時又要照顧到混凝土硬化后的耐久性即密實性。自密實混凝土在配合比設計上用粉體取代了相當數(shù)量的石子,通過高效減水劑的分散和塑化作用,使?jié){體具有優(yōu)良的流動性和粘聚性,能夠有效的包裹輸運石子,從而達到自流動和自密實的效果。

3. 1 　膠結材料的用量

　　膠結材料的用量是指水泥、礦物摻合料和膨脹劑的總量。不同的膠結材料的用量對混凝土的自密性、和易性有較大的影響。通過對6 種不同用量膠結材料的試驗,其混凝土拌合物的性能見表5。

　　從表5 可以看出,當膠結材料的用量為450～550 kg/ m3 時,表面有孔洞,當膠結材料為600 kg/ m3時,混凝土的表面密實,無孔洞,各項性能最佳。

3. 2 　砂率的確定

　　最佳砂率對滿足自密實混凝土的密實度非常重要,根據(jù)多次試驗其結果見表6。

　　從表6 可以看出,不同砂率對混凝土強度影響較小,但對密實度及和易性影響較大。當采用50 %的砂率時,混凝土的和易性及密實度最好,可作為自密實混凝土的最佳砂率。

3. 3 　配合比的試驗結果

　　經過對原材料的選擇及膠結材料、砂率的確定,我們采用同等級C30 泵送混凝土與自密實混凝土進行強度、坍落度、擴展度、密實度的對比試驗。其中1 # 為泵送混凝土,2 # 、3 # 、4 # 為自密實混凝土,分別為單摻粉煤灰及礦粉與雙摻粉煤灰與礦粉的混凝土進行比較,其試驗結果見表7。

　　從表7 可以看出,各組配比都能滿足強度要求,但雙摻的自密實混凝土強度要高于其它3 組配比。坍落度、擴展度、和易性與泵送混凝土相比,自密實混凝土具有良好的材料勻質性和穩(wěn)定性,在流動狀態(tài)下不泌水、不起泡、無粗骨料離析現(xiàn)象。自密實混凝土不論單摻還是雙摻拌,其拌合物都具有良好的流動性,即在自重作用下能夠實現(xiàn)自密實;硬化后體積穩(wěn)定性好,無蜂窩、孔洞[2] 。

4 　結束語

　　與常規(guī)混凝土相比,自密實混凝土具有自流平、密實度高、縮短工期、減少人力投入等優(yōu)點。由于自密實混凝土不需要振搗,因此可以降低由振搗導致的混凝土離析等問題。在自密實混凝土中,膠結材料含量過低不利于新拌混凝土的工作性,考慮到對混凝土強度和耐久性的影響, 將膠結材料定為600 kg/ m3較為合適。在混凝土中摻入粉煤灰和膨脹劑,可改善混凝土拌合物的工作度,提高混凝土的密實度。由于自密實混凝土每立方米可利用粉煤灰等工業(yè)廢料270 kg ,不但有利于環(huán)境的保護,同時還能替代水泥60 kg ,從而降低了工程造價。

參　考　文　獻

[1 ] 馮浩, 朱清江1 混凝土外加劑工程應用手冊[M] . 北京:中國建筑工業(yè)出版社,19991

[2 ]陳建奎1 混凝土外加劑原理與應用[M] . 北京:中國計劃出版社,2004.