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摘要：自密实混凝土不但要求有较大的流动性，而且还要求有较好的粘聚性，不离析、减少泌水，因而其施工工作性要同时具备高流动性、高稳定性、自填充性。据此，提出了自密实混凝土的配合比设计原理，通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，配制优良的自密实混凝土。
关键词：自密实混凝土；高流动性；高稳定性；自填充性；配合比设计。
一、概述
自密实混凝土（Self Compacting Concrete 或Self-Consolidating Concrete 简称SCC）是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振捣的混凝土。
自密实混凝土由高性能混凝土发展而来，是高性能混凝土的一个分支。由于自密实混凝土可以不用振捣，靠拌合物自重就可以通过钢筋等障碍物填充到模板的各个角落，因而在工业发达国家节约了价格较贵的专业技术工人工资，节约了振捣设备和电力，特别是大大降低了施工噪声污染；因而发展很快，在日本及欧洲许多国家，自密实混凝土的浇筑量都已超过全部混凝土施工量的50％以上。
我国近十多年来，已经在一些工程上有所应用。我们经半年多的试验研究，使用现有原材料，探讨自密实混凝土配合比的设计，并与施工单位配合，应用在试验段的施工中。
二、自密实混凝土性能与配合比设计原理
自密实混凝土具有下述性能：（1）高流动性，自密实混凝土必须能够流动并填满模板内每个角落。（2）高稳定性，自密实混凝土在流动过程中必须保证不离析，减少泌水。（3）自填充性，不会堵塞，自密实混凝土在流过密集钢筋或狭窄空间不能产生堵塞。
配制自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。自密实混凝土与普通混凝土相比，配合比的突出特点是：高砂率、低水胶比、高矿物掺合料掺量。
因此，在配制中主要应采取以下措施：借助以高效减水剂为主要组分的外加剂，可对水泥粒子产生强烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服应力和塑性粘度降低。高效减水剂的减水率应不低于25%，并且应具有一定的保塑功能。
掺加适量矿物掺合料能调节混凝土的流变性能，提高塑性粘度，同时提高拌合物中的浆－固比，改善混凝土和易性，使混凝土匀质性得到改善，并减少粗细骨料颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。
适当增加砂率和控制粗骨料粒径不超过20mm，以减少遇到阻力时浆骨分离的可能，增加拌合物的抗离析稳定性。在配制强度等级较低的自密实混凝土时可适当使用增稠剂以增加拌合物的粘度。
三、自密实混凝土配合比设计
1、原材料选择
1.1水泥
根据《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203-2006）中的相关规定，用于自密实混凝土的水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。工程选用栖霞中联 P.O 42.5 水泥。
1.2 粉煤灰
根据《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203-2006）中的相关规定，自密实混凝土应选用Ⅱ级或以上粉煤灰。该项目采用龙口电厂Ⅱ级粉煤灰。
1.3 砂
根据《混凝土用砂石质量及检验方法标准》（JGJ 52-2006）中的相关规定，对砂的颗粒级配进行了检测，细度模数为3.3，颗粒级配属于一区。
1.4 碎石
该项目采用10-20mm碎石1和5-10mm 碎石2两种碎石。根据《混凝土用砂石质量及检验方法标准》（JGJ 52-2006）中的相关规定，对碎石的颗粒级配进行了检测，根据检测结果确定最佳掺加比例。
1.5 外加剂
根据《混凝土外加剂》（GB8076-2008）中的相关规定，北京华石纳固科技有限公司生产的HSNG-T自密实混凝土专用外加剂性能满足要求。
2.专用自密实混凝土配合比设计
烟台港西港防波堤二期工程挡浪墙混凝土标号设计要求为 C30F300。专用自密实混凝土配合比设计试验流程及目的：①净浆试验。选取不同型号外加剂同水泥、粉煤灰进行适应性试验，以确定与该工程胶凝材料适应的外加剂型号；②砂浆试验。选取不同水胶比、砂率、粉煤灰掺量进行试验，以确定合理水胶比、砂率及粉煤灰掺量；③混凝土试验。调整单方碎石用量及外加剂用量，得到自密实混凝土的基准配合比。④配合比优化试验。调整配比参数，得到更经济实用的优化配合比。
按照上述流程进行试验得到专用自密实混凝土配合比，见表 2.1。
对此配合比自密实混凝土进行工作性能保持检测，检测结果初始坍落度和扩展度为260mm和600mm；30分钟后，分别为260mm和620mm；60分钟后，分别为260mm和610mm。结果表明该自密实混凝土配合比能满足规范要求的工作性能保持标准。
经检测混凝土 3d、28d 立方体抗压强度数据分别为18.3MPa、38.8MPa，混凝土 28d 标准立方体抗压强度满足 C30 强度设计要求。并对上述配合比的混凝土成型标准抗冻试件，标准养护至相应龄期后进行相关检测，检测结果符合抗冻设计F300的要求。
以上配合比为试验室基准配合比，生产配合比应根据现场实际情况进行适当调整。现场必须根据原材料实际情况进行调整并检测，性能满足要求后才能进行施工作业。
3、烟台港西港防波堤二期工程挡浪墙试验段施工应用
该配合比成功应用于西港防波堤二期工程挡浪墙试验段施工，施工完成后拆模，混凝土外观面整体良好。
经检测，留样混凝土试块同条件养护28天强度为36.5Mpa，满足性能要求，抗冻融循环同样满足设计要求。该工程试验段的施工，为今后我们对自密实混凝土配合比的设计优化与施工都提供了宝贵的经验。
四、发展与展望
我国自密实混凝土的研究及应用相对较晚，但近几年得到迅速的发展。北京、深圳、南京、济南等城市陆续有了自密实混凝土的应用报道，应用领域也从房屋建筑扩大到水利、桥梁、隧道等大型工程。同时也解决了施工扰民等问题，缩短了建设工期，延长了构筑物的使用寿命，取得了较好的技术、经济和社会效益。
综合考虑成本、质量、进度和环境，自密实商品混凝土是未来商品混凝土的发展趋势。近几年自密实商品混凝土在我国发展应用速度加快，应用领域也进一步拓展，但是在应用中缺乏指导性文件，产生了一些问题。为此我们需要在自密实商品混凝土的配合比设计方法上，物理力学性能和耐久性能的的认识上，经济性问题上，需要进一步探索。
参考文献
[1]赵筠，《自密实商品混凝土的研究和应用》商品混凝土，2003（6）：9-17。
[2]中国工程建设标准化协会，自密实商品混凝土应用技术规程》（CECS203-2006），中国计划出版社，2006。
[3]中华人民共和国建设部，《混凝土用砂石质量及检验方法标准》（JGJ 52-2006），中国人民建筑工业出版社，2006。
[4]日本建筑协会，自密实混凝土指南，1998。
[5]欧洲，自密实混凝土规范和指南，2002。
论文作者:王志超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/14
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