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摘 要: 简述自密实混凝土的优异工作性能，介绍原材料的选择、配制比设计、施工质量等方面的要点，并概括自密实混凝土的应用现状和发展前景。
关键词: 自密实混凝土 性能优势 高流动性 配制 施工 应用
中图分类号：TU37文献标识码： A
前言
近年来混凝土工程不断向大规模化、复杂化、高层化方向发展 ,钢筋混凝土体内配筋越来越复杂 ,施工难度很大 ,许多情况下由于混凝土振捣困难造成工程质量难以保证；对于已有建筑、桥梁的加固工程等 ,更是难以用普通混凝土进行正常施工；同时城市建筑物施工因混凝土振捣引起的噪音，也越来越成为需要解决的重要问题。为了解决以上问题 ,特别需要开发施工中无需振捣成的自密实混凝土。
自密实混凝土是 20 世纪 80 年代初由日本东京大学冈村甫教授首先提出的 。自密实高性能混凝土（SCHPC, Self Compacting High Performance Concrete）是在较低水胶比条件下 ,通过复合高效外加剂 ,合理使用粉煤灰等活性掺和料 ,优化混凝土集料的级配而配制出的具有更加良好的流动性、穿越钢筋能力、抵抗分离能力的新型材料。[1]在施工中仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落 ,具有均匀自密实成型性能 ,同时硬化后具有优良的力学性能和耐久性能 。
本文主要从自密实混凝土的原材料的选择及配制，自密实混凝土的生产、施工、养护和质量控制，自密实混凝土应用现状和发展前景等进行简析。
1 自密实混凝土原材料的选择及配制[3]
1．1胶凝材料
胶结料用量较多, 宜采用C3A含量低的纯硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。为了保证自密实混凝土在入模之前保持其工作性 ,所用的水泥不宜太细。水泥品种和标号 ,根据强度和耐久性能要求选择。
1．2骨料
砂率较大,粗骨料用量较少，使用级配良好、颗粒形状饱满的骨料对自密实混凝土来说至关重要。为确保自密实混凝土能顺利穿越密集钢筋 ,达到均匀自密实 , 粗骨料要求质地坚硬、表面圆滑、针片状含量尽可能低 ,并控制最大粒径为16mm～20mm；细骨料宜选用形状光滑、细度模数控制在2.4～2.8 之间级配良好的中砂或中粗砂且不宜大于钢筋净距的2/3。
1．3外加剂
用于配制自密实混凝土的外加剂可采用以高效减水剂为主的复合外加剂。根据实际工程对自密实混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件 ,结合混凝土原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素 ,通过试验确定复合外加剂的品种和掺量。
1．4矿物掺合料
自密实混凝土浆体总量较大,混凝土早期水化热较大、混凝土收缩较大, 不利于混凝土的体积稳定性和耐久性, 掺入适量的矿物掺合料可弥补以上缺陷, 并且可改善混凝土的工作性能。
1．5配合比设计
自密实混凝土的配合比设计应同时满足新拌混凝土的工作性要求，包括混凝土的流动性、穿越钢筋能力、抵抗分离能力、及硬化后混凝土的强度、弹性模量等力学性能和体积稳定性指标的要求。
2自密实混凝土的生产、施工、养护和质量控制
2．1自密实混凝土的生产[3]
由于自密实混凝土的生产技术含量较高 ,因此在自密实混凝土结构施工前 ,应事先熟悉自密实混凝土的相关技术要求 ,并在自密实混凝土的生产与施工中严格执行。自密实混凝土原材料种类多 ,拌和物的粘性较大 ,应优先使用强制式搅拌机,使拌和物搅拌均匀。
2．2自密实混凝土的施工
由于自密实混凝土流动性大, 混凝土凝结以前可持续对模板产生较大的侧压力,施工前搅拌站及施工单位技术人员应检验模板直立、钢筋及保护层厚度等情况, 对影响混凝土浇筑的问题及时处理。[1]
2．3养护要点[3]
自密實混凝土浇筑完毕后 ,梁面采用无纺布进行覆盖 ,柱面采用双层塑料布包裹 ,以防止水分散失 ,终凝后立即洒水养护不间断保持湿润状态；养护时间不少于 14d,混凝土表面与内部温差小于 25 ℃。
2．4自密实混凝土的质量控制[4]
混凝土拌合物现场质量验收依据规范、标准进行混凝土取样,并检测混凝土坍落度和坍落扩展度,同时观察混凝土的粘聚性和保水性,是否离析和泌水,根据拌合物能进行混凝土配合比整。
3自密实混凝土的应用及研究现状
自密实混凝土由于其优异性能特点，给其工程带来了极大的便利及广阔的前景。目前，根据不同的实际工程需要，已成功开发了不同类型的自密实混凝土。[5]
3．1钢纤维自密实混凝土
钢纤维自密实混凝土是纤维混凝土与自密实混凝土的完美结合。[6]在自密实混凝土中使用钢纤维 ,提供了一种实现混凝土生产工业化、提高生产率的方法 ,并兼有免振及减少钢筋配置所带来的正面效应。
3．2大体积混凝土[7]
比较典型的工程应用实例是跨度为 1990m 的日本明石海峡大桥悬索桥,自密实混凝土用于该桥的锚碇施工中,自密实混凝土的使用将锚碇施工工期缩短了20%,即由 2.5 年缩短为 2 年。
3．3自密实高强混凝土[7]
SCC的研究和应用多数集中在普通强度等级。通过采用低水胶比小于 0.30、掺加粉煤灰或硅粉、控制流展度等技术手段 ,可以配制出 C100 的高强大流动度混凝土。
3．4SCC用于预制法施工
利用 SCC预制混凝土构件 ,即体现着混凝土施工方法的发展方向 ,换句话说 ,现浇→预制→SCC预制的发展轨迹 ,体现着混凝土逐步实现工业生产、不断提高生产效率。
3．5自密实轻骨料混凝土[8] （Self-Compacting Light-Aggregate Concrete，SCLC)
自密实轻骨料混凝土是在自密实混凝土技术基础上, 用轻骨料或高性能轻骨料代替普通骨料, 配制而成的一种干表观密度小于1 950 km/m3的新型高性能混凝土。。
3．6钢管自密实混凝土[9]
钢管混凝土结构借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性 ,具有强度高、延性好、耐疲劳等优点。但钢管混凝土泵送施工难度大 ,对混凝土的技术性能要求高 。为了避免在施工中出现混凝土离析、堵泵、混凝土在拱顶和拱脚部位分布不均匀 ,采用自密实混凝土作为钢管核心混凝土是一种新的尝试。
4自密实混凝土的发展前景
由于自密实混凝土的诸多优点,其应用前景非常广阔,但由于开发与应用的历史较短。尚有一些问题及内容需要进行更深入的研究:
4．1早期收缩问题
由于自密实混凝土水胶比较低、胶凝材料,使得混凝土早期的收缩较大,尤其是早期的自收缩。
4．2配合比设计方法
自密实混凝土对工作性要求较高,配合比计算涉及的因素较多,至今没有形成统一的设计计算方法。
4．3物理力学性能和耐久性能的认识
自密实混凝土在掺入大量的高效减水剂后, SCC的物理力学性能和耐久性能是否发生变化及其变化规律,目前还不是十分了解。
4．4自密实混凝土的抗震性能
这是混凝土结构设计中的一个重要问题,值得更深入的研究。如果在其中掺入纤维增强材料制成纤维增强自密实混凝土,将会在结构抗震中发挥重要作用。
4．5经济性问题
自密实混凝土的材料成本要略高于普通混凝土,这也成为应用SCC的主要障碍。应将SCC与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来综合考察其经济指标,尽快推动SCC在我国的广泛应用。
5 小结
5．1自密实混凝土具有优异的工作性能,可在方便施工、保证工程质量、降低工程造价方面发挥重要作用。
5．2自密实混凝土的配制应根据具体工程对其工作性、强度及耐久性的要求 ,针对工程所在地的地方材料进行原材料的优选及配合比的优化。
5．3自密实混凝土的生产与施工的规范化对确保其工程质量至关重要。
5．4自密实混凝土的广泛应用充分发挥了其优异的工作性能。
5．5自密实混凝土研究和应用还有很广阔的提升空间。
参考文献
[1] 罗素蓉等 自密实混凝土在加固工程中的应用研究 建筑材料学报 第9 卷 第 3 期 2006 .6
[2] 周厚贵 水工自密实混凝土的设计及应用 水力发电 第33卷 第6期2007.6
[3] 杨枫浅谈自密实混凝土施工技术 山西建筑 第33 卷 第18 期2007 .6
[4] 杨建宁等自密实混凝土的配制与应用 混凝土 2007年 第2期
[5] 刘运华等自密实混凝土的研究进展硅酸盐学报 第35卷 第5期 2007.5
[6] 王再军 高强钢纤维自密实混凝土的试验研究 山西建筑 第33卷 第21期2 0 0 7.7
[7] 周瑞林等 自密实混凝土的应用与研究进展基建优化 第27卷 第2期2006.4
[8] 辛全仓 自密实轻骨料混凝土配合比设计研究 公路 2007年5月第5期
[9] 林国仁 钢管自密实混凝土的生产与应用公路交通技术 2007 年2月第1期
关键词: 自密实混凝土 性能优势 高流动性 配制 施工 应用
中图分类号：TU37文献标识码： A
前言
近年来混凝土工程不断向大规模化、复杂化、高层化方向发展 ,钢筋混凝土体内配筋越来越复杂 ,施工难度很大 ,许多情况下由于混凝土振捣困难造成工程质量难以保证；对于已有建筑、桥梁的加固工程等 ,更是难以用普通混凝土进行正常施工；同时城市建筑物施工因混凝土振捣引起的噪音，也越来越成为需要解决的重要问题。为了解决以上问题 ,特别需要开发施工中无需振捣成的自密实混凝土。
自密实混凝土是 20 世纪 80 年代初由日本东京大学冈村甫教授首先提出的 。自密实高性能混凝土（SCHPC, Self Compacting High Performance Concrete）是在较低水胶比条件下 ,通过复合高效外加剂 ,合理使用粉煤灰等活性掺和料 ,优化混凝土集料的级配而配制出的具有更加良好的流动性、穿越钢筋能力、抵抗分离能力的新型材料。[1]在施工中仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落 ,具有均匀自密实成型性能 ,同时硬化后具有优良的力学性能和耐久性能 。
本文主要从自密实混凝土的原材料的选择及配制，自密实混凝土的生产、施工、养护和质量控制，自密实混凝土应用现状和发展前景等进行简析。
1 自密实混凝土原材料的选择及配制[3]
1．1胶凝材料
胶结料用量较多, 宜采用C3A含量低的纯硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。为了保证自密实混凝土在入模之前保持其工作性 ,所用的水泥不宜太细。水泥品种和标号 ,根据强度和耐久性能要求选择。
1．2骨料
砂率较大,粗骨料用量较少，使用级配良好、颗粒形状饱满的骨料对自密实混凝土来说至关重要。为确保自密实混凝土能顺利穿越密集钢筋 ,达到均匀自密实 , 粗骨料要求质地坚硬、表面圆滑、针片状含量尽可能低 ,并控制最大粒径为16mm～20mm；细骨料宜选用形状光滑、细度模数控制在2.4～2.8 之间级配良好的中砂或中粗砂且不宜大于钢筋净距的2/3。
1．3外加剂
用于配制自密实混凝土的外加剂可采用以高效减水剂为主的复合外加剂。根据实际工程对自密实混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件 ,结合混凝土原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素 ,通过试验确定复合外加剂的品种和掺量。
1．4矿物掺合料
自密实混凝土浆体总量较大,混凝土早期水化热较大、混凝土收缩较大, 不利于混凝土的体积稳定性和耐久性, 掺入适量的矿物掺合料可弥补以上缺陷, 并且可改善混凝土的工作性能。
1．5配合比设计
自密实混凝土的配合比设计应同时满足新拌混凝土的工作性要求，包括混凝土的流动性、穿越钢筋能力、抵抗分离能力、及硬化后混凝土的强度、弹性模量等力学性能和体积稳定性指标的要求。
2自密实混凝土的生产、施工、养护和质量控制
2．1自密实混凝土的生产[3]
由于自密实混凝土的生产技术含量较高 ,因此在自密实混凝土结构施工前 ,应事先熟悉自密实混凝土的相关技术要求 ,并在自密实混凝土的生产与施工中严格执行。自密实混凝土原材料种类多 ,拌和物的粘性较大 ,应优先使用强制式搅拌机,使拌和物搅拌均匀。
2．2自密实混凝土的施工
由于自密实混凝土流动性大, 混凝土凝结以前可持续对模板产生较大的侧压力,施工前搅拌站及施工单位技术人员应检验模板直立、钢筋及保护层厚度等情况, 对影响混凝土浇筑的问题及时处理。[1]
2．3养护要点[3]
自密實混凝土浇筑完毕后 ,梁面采用无纺布进行覆盖 ,柱面采用双层塑料布包裹 ,以防止水分散失 ,终凝后立即洒水养护不间断保持湿润状态；养护时间不少于 14d,混凝土表面与内部温差小于 25 ℃。
2．4自密实混凝土的质量控制[4]
混凝土拌合物现场质量验收依据规范、标准进行混凝土取样,并检测混凝土坍落度和坍落扩展度,同时观察混凝土的粘聚性和保水性,是否离析和泌水,根据拌合物能进行混凝土配合比整。
3自密实混凝土的应用及研究现状
自密实混凝土由于其优异性能特点，给其工程带来了极大的便利及广阔的前景。目前，根据不同的实际工程需要，已成功开发了不同类型的自密实混凝土。[5]
3．1钢纤维自密实混凝土
钢纤维自密实混凝土是纤维混凝土与自密实混凝土的完美结合。[6]在自密实混凝土中使用钢纤维 ,提供了一种实现混凝土生产工业化、提高生产率的方法 ,并兼有免振及减少钢筋配置所带来的正面效应。
3．2大体积混凝土[7]
比较典型的工程应用实例是跨度为 1990m 的日本明石海峡大桥悬索桥,自密实混凝土用于该桥的锚碇施工中,自密实混凝土的使用将锚碇施工工期缩短了20%,即由 2.5 年缩短为 2 年。
3．3自密实高强混凝土[7]
SCC的研究和应用多数集中在普通强度等级。通过采用低水胶比小于 0.30、掺加粉煤灰或硅粉、控制流展度等技术手段 ,可以配制出 C100 的高强大流动度混凝土。
3．4SCC用于预制法施工
利用 SCC预制混凝土构件 ,即体现着混凝土施工方法的发展方向 ,换句话说 ,现浇→预制→SCC预制的发展轨迹 ,体现着混凝土逐步实现工业生产、不断提高生产效率。
3．5自密实轻骨料混凝土[8] （Self-Compacting Light-Aggregate Concrete，SCLC)
自密实轻骨料混凝土是在自密实混凝土技术基础上, 用轻骨料或高性能轻骨料代替普通骨料, 配制而成的一种干表观密度小于1 950 km/m3的新型高性能混凝土。。
3．6钢管自密实混凝土[9]
钢管混凝土结构借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性 ,具有强度高、延性好、耐疲劳等优点。但钢管混凝土泵送施工难度大 ,对混凝土的技术性能要求高 。为了避免在施工中出现混凝土离析、堵泵、混凝土在拱顶和拱脚部位分布不均匀 ,采用自密实混凝土作为钢管核心混凝土是一种新的尝试。
4自密实混凝土的发展前景
由于自密实混凝土的诸多优点,其应用前景非常广阔,但由于开发与应用的历史较短。尚有一些问题及内容需要进行更深入的研究:
4．1早期收缩问题
由于自密实混凝土水胶比较低、胶凝材料,使得混凝土早期的收缩较大,尤其是早期的自收缩。
4．2配合比设计方法
自密实混凝土对工作性要求较高,配合比计算涉及的因素较多,至今没有形成统一的设计计算方法。
4．3物理力学性能和耐久性能的认识
自密实混凝土在掺入大量的高效减水剂后, SCC的物理力学性能和耐久性能是否发生变化及其变化规律,目前还不是十分了解。
4．4自密实混凝土的抗震性能
这是混凝土结构设计中的一个重要问题,值得更深入的研究。如果在其中掺入纤维增强材料制成纤维增强自密实混凝土,将会在结构抗震中发挥重要作用。
4．5经济性问题
自密实混凝土的材料成本要略高于普通混凝土,这也成为应用SCC的主要障碍。应将SCC与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来综合考察其经济指标,尽快推动SCC在我国的广泛应用。
5 小结
5．1自密实混凝土具有优异的工作性能,可在方便施工、保证工程质量、降低工程造价方面发挥重要作用。
5．2自密实混凝土的配制应根据具体工程对其工作性、强度及耐久性的要求 ,针对工程所在地的地方材料进行原材料的优选及配合比的优化。
5．3自密实混凝土的生产与施工的规范化对确保其工程质量至关重要。
5．4自密实混凝土的广泛应用充分发挥了其优异的工作性能。
5．5自密实混凝土研究和应用还有很广阔的提升空间。
参考文献
[1] 罗素蓉等 自密实混凝土在加固工程中的应用研究 建筑材料学报 第9 卷 第 3 期 2006 .6
[2] 周厚贵 水工自密实混凝土的设计及应用 水力发电 第33卷 第6期2007.6
[3] 杨枫浅谈自密实混凝土施工技术 山西建筑 第33 卷 第18 期2007 .6
[4] 杨建宁等自密实混凝土的配制与应用 混凝土 2007年 第2期
[5] 刘运华等自密实混凝土的研究进展硅酸盐学报 第35卷 第5期 2007.5
[6] 王再军 高强钢纤维自密实混凝土的试验研究 山西建筑 第33卷 第21期2 0 0 7.7
[7] 周瑞林等 自密实混凝土的应用与研究进展基建优化 第27卷 第2期2006.4
[8] 辛全仓 自密实轻骨料混凝土配合比设计研究 公路 2007年5月第5期
[9] 林国仁 钢管自密实混凝土的生产与应用公路交通技术 2007 年2月第1期