自密实混凝土的配制及性能研究进展

发表时间:2020/7/27   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:马伟
[导读] 摘要:近年来,我国的工程建设越来越多,对混凝土的应用也越来越广泛。
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        摘要:近年来,我国的工程建设越来越多,对混凝土的应用也越来越广泛。混凝土的施工性,耐久性,强度,抗渗性等性能对建筑结构有很大的影响,而自密实混凝土与普通混凝土相比特有的性能是自密实性能,更能够满足建筑工程的需要。目前国内对自密实混凝土性能的研究还处于基础阶段,并且自密实混凝土具有大塌落度,抗离析性等性能,因此不能用传统的设计普通混凝土的方法来设计自密实混凝土,文章通过配合比设计来制作自密实混凝土,并且通过自密实混凝土的特点来检验它的自密实性能。
        关键词:自密实混凝土;配合比设计;性能
        引言
        自密实混凝土,指混凝土拌合物不需要用振捣棒振捣仅依靠本身的自重即能包裏钢筋、填塞模板,并且能保持均匀性和不离析,获得混凝土最佳的性能和达到充分密实,属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土最主要的性能是能够在本身的自重下不用进行器具振捣,自动流平、自动密实,尤其对浇筑困难的部位,如配筋密集部位、结构异形部位等,可防止因振捣困难而造成的空洞、麻面、蜂窝等混凝土常见质量缺陷。此外,与常规普通混凝土进行比较,它还有耐久性能与力学性能这两种优良的性能,是一种从混凝土拌合物开始直至硬化后的使用期都被全面考虑的高性能混凝土。
        1自密实混凝土研究的重要性
        在世界范围内,随着混凝土工程不断向大规模化、复杂化、高层化方面发展,钢筋混凝土配筋越来越复杂,施工难度很大,与此同时城市噪音也越来越成为重要的问题,因此高流态混凝土的研究受到人们广泛重视。为便于浇筑,混凝土必须具备大的流动性,且和易性良好,不泌水不离析,而且要填充饱满,保证混凝土体积稳定性。而自密实高性能混凝土是在较低的水胶比下不经振捣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的性能,又保证混凝土硬化后具有优良的力学性能和优异的耐久性能,因此自然而然的需对自密实混凝土进行必要的试验研究,为该部位的施工提供理论依据,以保证施工顺利进行。
        2自密实混凝土的原材料组成
        原材料的质量直接影响混凝土配合比设计参数的确定,进而影响混凝土的最终性能。选择合理、适宜的原材料,可以获得综合性能优异的混凝土。配制混凝土所用水泥一般为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,也可根据不同工程需求调整水泥品种。但混凝土对骨料的要求较高,一般要求粗骨料最大粒径不超过20mm且颗粒应尽量圆滑、无过多棱角;而细骨料一般为河砂,细度模数在2.6~3.2之间为宜。此外,应合理选择骨料的颗粒级配,级配不良易导致混凝土黏聚性不佳。配制混凝土均需辅以外加剂对其性能进行适当调节,其中聚羧酸系高效减水剂一般必不可少。增稠剂和膨胀剂也是配制混凝土较为常用的外加剂,增稠剂用于改善混凝土的黏聚性、抗渗性等;膨胀剂主要用于弥补混凝土收缩较大的缺陷。无论添加何种外加剂都应适当调整配合比,并充分考虑外加剂与水泥基体的相容性以及添加外加剂对混凝土长期性能的影响。为缓解高用量水泥水化产生的较大水化热,一般需在配制混凝土时掺入矿物掺合料。粉煤灰是配制混凝土最常用的矿物掺合料,其活性效应及形态效应等在改善混凝土工作性和力学性能等方面发挥重要作用。磨细高炉矿渣掺入后能充分发挥火山灰效应,起到细化混凝土孔结构、促进早期强度发展的作用。硅灰由于细度较高,能够有效调节混凝土的流变性能,提高拌合物稳定性。而石灰石粉主要发挥填充作用,有利于减弱混凝土的自收缩并改善拌合物的流动性、保水性及抗离析性等。除了单独掺加上述掺合料外,还可以将几种掺合料复合掺入以产生叠加效应,进一步提高混凝土的综合性能。


        3自密实性能混凝土的原材料选用及配合比设计
        (1)水泥。除了大体积大方量的自密实混凝土拌和,应选用热度是低热或中热的硅酸盐水泥外,自密实性能混凝土的拌和可用各种热度水泥,水泥品种的选择由混凝土的强度、耐久性等指标的要求决定。(2)矿物掺合料。矿物掺合料是自密实性能的混凝土无法替代的重要组成部分。细矿渣和粉煤灰为最常用的矿物掺合料。细矿渣材料用来保持和改善自密实性能混凝土的各项工作指标与性能,有利于提高自密实性能混凝土结构的耐久性指标。粉煤灰材料作为一种工业用废料,价格便宜,掺入粉煤灰不仅能替代部分的水泥,节省,还可以减少干缩,降低初期时的水化热,改良新拌合的混凝土和易性,提高后期强度。(3)骨料。选用时需考虑骨料的级配、尺小、品种等以及粗骨料最大粒径的选择,当选用碎石时应为20mm,当选用卵石时应为25mm,自密实性能的混凝土砂率较大,应选用级配性能优良的细砂或中砂,细度模数应控制在2.6~3.2。(4)外加剂。自密实性能的混凝土,它的高稳定性、高流动度、高填充能力以及高间隙通过性都必须加入混凝土外加剂来实现。对混凝土外加剂的要求:与混凝土中水泥的相容性好,减水性能效果好,具备保塑、缓凝等性能。推荐采用外加剂减水率效果达20%以上的高性能减水剂,聚羧酸减水剂性能效果最佳,聚羧酸减水剂具备优良流动性、超强聚黏性、巨大的减水效果以及高度的免振捣自密实性。同时增强砼的黏度,提高砼的抗离析的能力,还需要掺入增强黏性的外加剂。(5)配合比设计。由于自密实性能混凝土的自身特点,比如混凝土水灰比例较低、胶凝材料的高掺量、砂的较高砂率、掺入高性能减水剂等,使原来的普通混凝土的配合比设计方法和原则已不再适合自密实性能混凝土的试配,混凝土配合比计算所涉及的因素很多,至今没能形成统一的设计方法和原则。日前普遍的做法是研究人员借鉴已有工程经验,在各自试验基础上,通过混凝土的性能测试和混凝土的试配结果,最终确定配比比例,在配比的设计上,很多专家都进行了深入的研究与探讨。
        4自密实混凝土施工注意事项
        (1)由于自密实混凝土对原材料波动比较敏感,因此首先要保证进场原材料的稳定性,实行专仓专用,其次加强对原材料的抽检,另外还要严格制定各种规章制度。(2)自密实混凝土应采用配备有自动计量系统的强制式搅拌机在搅拌站集中拌和,原材料称量误差应符合相关标准要求,以降低配合比波动对自密实混凝土性能的影响,另外由于自密实混凝土组份较多,为保证混凝土的均匀性,拌和时间应适当加长,一般为180s。(3)搅拌站和现场都必须有专职试验人员,每罐车混凝土都要检测混凝土的坍落扩展度、T50、入模温度和含气量,只有这几个技术指标均满足要求才可以开始灌注。
        结语
        综上所述,混凝土的发展为超高层、超大体积、复杂结构工程的施工提供了可靠的技术支持,且在促进节能环保与社会经济发展方面具有显著优势。但相比于普通混凝土,混凝土对原材料的要求较高,严格控制配制过程中所用原材料的质量是保证混凝土优异性能的重点。虽然混凝土的配合比设计方法已有许多,并形成了相关的行业标准,但应用于实际工程时还需根据具体施工要求等选择最为合理的设计方法,切实保证工程质量。
        参考文献:
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        [2]曹伟华,余武.国内外自密实高性能混凝土研究及应用[J].现代物业(中旬刊),2018(10):170.
        [3]赵筠.自密实混凝土的研究和应用[J].混凝土,2003(6):9-17.
        [4]阎培渝,余成行,王强,等.高强自密实混凝土的减缩措施[J].硅酸盐学报,2015,43(4):363-367.
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