建筑工程中自密實混凝土的應用

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0前言

1824年，由英國著名工匠約瑟夫•阿斯普丁發(fā)明波特蘭水泥，從此便進入了水泥混凝土時代。經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展，水泥混凝土已成為當今最主要的建筑材料之一。新世紀以來，建筑業(yè)的不斷發(fā)展對水泥混凝土的要求越來越高，特別是超高層建筑、橋梁、港口碼頭等。1988年，日本東京大學崗村甫教授發(fā)明了無需振搗的自密實混凝土，在澆筑過程中全靠自重作用貫穿鋼筋間隙從而充滿模板空間，滿足高性能混凝土對耐久性、施工性、適用性等的一般要求。隨后，自密實混凝土技術逐漸由日本傳播到世界各地，應用范圍更為廣闊。

1自密實混凝土特點及適用范圍

1.1高流動性

自密實混凝土具有高流動性，在自重作用下均勻的流向模板，減少了振搗工作對人力、物力及資源的使用。陳春珍通過加入不同增粘劑的試驗研究表明，增粘劑的摻入可以提高砂漿的自密實性，并與摻量的多少成正相關[1]。

1.2耐久性

混凝土耐久性研究是世界性的課題，自密實混凝土的耐久性影響的主要因素是各礦物摻和料[2-4]。普通混凝土界面上定向排列著大量Ca(OH)2及CaCO3，界面疏松降低結(jié)構(gòu)強度，若混凝土拌合過程中有泌水產(chǎn)生，在骨料界面上造成滲透道路。摻入一部分礦物質(zhì)的自密實混凝土替代了相應水泥，相應解決了泌水離析現(xiàn)象，加上火山灰反應解決了Ca(OH)2在界面上的富集與結(jié)晶定向排列，抗?jié)B性能也相應比普通混凝土的提高。若加入高爐礦渣，能改善硫酸鹽特性，摻入含磨細礦渣的混凝土不透水性和抗凍性良好。摻入不同的礦物超細粉，給混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶來影響不同，改善了水泥石與骨料間界面結(jié)構(gòu)，提高自密實混凝土的耐久性。

1.3高填充性

自密實混凝土具有高流動性能夠穿越鋼筋充滿模板，硬化后的混凝土表面質(zhì)量非常高，模板的紋理和表面造型都能逼真的反應出來。能夠澆筑形狀復雜的結(jié)構(gòu)簡化施工程序。自密實混凝土高流動性及高填充性使得其主要適用于形狀復雜或無需振搗的混凝土結(jié)構(gòu)中，由于自密實混凝土抗裂性能較普通混凝土差，在大面積易產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)中使用時需進行優(yōu)化試驗后方可使用。

2自密實混凝土配合比設計方法特點

普通混凝土配合比由混凝土強度、砂率和單位用水量確定，借鑒于此，許多學者提出自密實混凝土的不同配合比設計方法。自密實混凝土發(fā)明者崗村浦教授采用固定砂石體積法，在滿足強度的前提下，按工作性能要求設計自密實混凝土的配合比，并提出影響拌合物流動性的重要因素是粗骨料的體積含量和砂在砂漿中的體積含量。武漢工業(yè)大學陳建奎教授提出全計算法對自密實混凝土配合比進行設計，但該方法算出的砂率和漿集比都偏低，須進行改進后用于自密實混凝土配合比計算[5]。中南大學提出改進全計算法，將固定砂石體積含量計算法運用其中，把水膠比與漿體體積聯(lián)系起來，計算簡單明確[6]。臺灣云林科技大學蘇南教授提出簡易配合比設計法，用較大的混凝土砂率和較少量的膠凝材料，提高澆筑中混凝土的流動性，但這種配合比下，骨料用量相對較少，直接影響混凝土耐久性[7]。浙江大學提出骨料比表面法，將富余漿量理論應用于研究，并建立骨料用量、孔隙率及比表面積之間的富余漿量計算模型[8]。

3自密實混凝土應用技術規(guī)程

2006年我國第一本自密實混凝土標準《自密實混凝土應用技術規(guī)程》制定，為自密實混凝土提供配合比設計方法，但僅給出自密實混凝土各組分重要參數(shù)的一些設計參考范圍，技術人員操作難度大，對操作技術及經(jīng)驗要求較高。新《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T283-2012）[9]的配合比設計步驟更加清晰明確，該規(guī)程基于我國基本國情及國內(nèi)外大量的試驗研究基礎上給出各參數(shù)選取參考，并給出不同等級混凝土的粗骨料用量的選取范圍。配合比基本設計要求：①粗骨料最大粒徑不宜大于20mm，粗骨料用量選取參考表1。過小或過大均會影響混凝土彈性模量、拌合物的流動性能等。②砂漿中砂的體積分數(shù)控制在0.42~0.45之間，過小或過大均會影響混凝土體積穩(wěn)定性、拌合物的流動性能等，由試驗確定最佳砂率。③礦物摻合料的摻入能改善混凝土自密實性能、水化溫升特性、強度等，實踐證明礦物摻合料質(zhì)量大于等于總膠凝材料用量的20%。④水膠比計算時充分考慮礦物摻合料對體系的強度貢獻，見公式（1）。

4自密實混凝土施工控制

自密實混凝土在施工的每個階段都需采取不同的施工技術。準備階段對原材料的選擇、配合比的設計要依據(jù)《自密實混凝土應用技術規(guī)程》及實際工程情況，并對鋼筋配置和模板情況綜合考慮。澆筑前清除模板殘存水并對模板根部縫隙采用砂漿封堵，為避免澆筑中斷建議采用分層、連續(xù)澆筑方式，并對水平流動距離和垂直下落高度進行嚴格控制，一般為5～7m。為避免澆筑后的自密實混凝土表面水分的蒸發(fā)，特別是冬季溫度低，澆筑后即刻進行養(yǎng)護，防止溫度應力產(chǎn)生的不均勻收縮導致混凝土開裂[10]。自密實混凝土工作性能檢測的方法有坍落流動度試驗、倒坍落度筒試驗、L型儀流動度試驗U型槽試驗，驗收按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）執(zhí)行。施工中要從施工現(xiàn)場進行監(jiān)管，對有可能出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題、施工進度等進行預防控制，確保施工順利進行。自密實混凝土無需振搗的優(yōu)點滿足節(jié)能減排的環(huán)保要求，減少振搗過程中產(chǎn)生的噪聲對周圍居民的干擾，在確保施工順利進行的情況下創(chuàng)建文明施工環(huán)境，提高企業(yè)的競爭力。

5總結(jié)

綜上所述，自密實混凝土優(yōu)良的工作性能使其在建筑工程中應用前景非常廣闊，但由于我國對自密實混凝土的開發(fā)應用歷時較短，還需在早期收縮、配合比設計方法、抗震性能和耐久性能上做更深層次的研究。

參考文獻

[1]陳春珍.自密實混凝土性能及工程應用研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2010.

[2]高小建，孫博超，等.礦物摻合料對自密實混凝土流變性能的影響[J].吉林大學學報，2016，46(2)：443.

[3]楊海濤.石灰石粉在自密實混凝土中的應用綜述[J].廣東建材，2016，36(1)：21.

[4]蘇陽.粗骨料對高性能混凝土性能影響的試驗研究[D].北京：北京交通大學，2014.

[5]陳建奎，王棟民.高性能混凝土配合比設計新法—全計算法[J].硅酸鹽學報，2000(2)：194-198.

[6]余志武，潘志宏，等.淺談自密實高性能混凝土配合比的計算方法[J].混凝土，2004(1)：54-57＋67.

[7]羅鈺.中低強度自密實混凝土配合比參數(shù)優(yōu)化研究[D].長沙：中南大學，2008.

[8]王海娜.自密實混凝土的骨料比表面積配合比設計及其基本性能研究[D].杭州：浙江大學，2007.

[9]JGJ/T283-2012，自密實混凝土應用技術規(guī)程[S].

[10]陳俊明，王作然.自密實混凝土工作性研究與工程實踐[J].低溫建筑技術，2014，36(4)：29-31.

作者：俞君寶 呼夢潔 郭凱 單位：揚州工業(yè)職業(yè)技術學院揚州大學廣陵學院