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建筑工程中自密實(shí)混凝土的應(yīng)用

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(jìn)入了水泥混凝土?xí)r代。經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，水泥混凝土已成為當(dāng)今最主要的建筑材料之一。新世紀(jì)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(xué)崗村甫教授發(fā)明了無需振搗的自密實(shí)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(shí)混凝土技術(shù)逐漸由日本傳播到世界各地，應(yīng)用范圍更為廣闊。

1自密實(shí)混凝土特點(diǎn)及適用范圍

1.1高流動性

自密實(shí)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(yàn)研究表明，增粘劑的摻入可以提高砂漿的自密實(shí)性，并與摻量的多少成正相關(guān)[1]。

1.2耐久性

混凝土耐久性研究是世界性的課題，自密實(shí)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(qiáng)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(shí)混凝土替代了相應(yīng)水泥，相應(yīng)解決了泌水離析現(xiàn)象，加上火山灰反應(yīng)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(yīng)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(xì)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(xì)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(shí)混凝土的耐久性。

1.3高填充性

自密實(shí)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(yīng)出來。能夠澆筑形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)簡化施工程序。自密實(shí)混凝土高流動性及高填充性使得其主要適用于形狀復(fù)雜或無需振搗的混凝土結(jié)構(gòu)中，由于自密實(shí)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(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)后方可使用。

2自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)

普通混凝土配合比由混凝土強(qiáng)度、砂率和單位用水量確定，借鑒于此，許多學(xué)者提出自密實(shí)混凝土的不同配合比設(shè)計(jì)方法。自密實(shí)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(qiáng)度的前提下，按工作性能要求設(shè)計(jì)自密實(shí)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(xué)陳建奎教授提出全計(jì)算法對自密實(shí)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，但該方法算出的砂率和漿集比都偏低，須進(jìn)行改進(jìn)后用于自密實(shí)混凝土配合比計(jì)算[5]。中南大學(xué)提出改進(jìn)全計(jì)算法，將固定砂石體積含量計(jì)算法運(yùn)用其中，把水膠比與漿體體積聯(lián)系起來，計(jì)算簡單明確[6]。臺灣云林科技大學(xué)蘇南教授提出簡易配合比設(shè)計(jì)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(xué)提出骨料比表面法，將富余漿量理論應(yīng)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(jì)算模型[8]。

3自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

2006年我國第一本自密實(shí)混凝土標(biāo)準(zhǔn)《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》制定，為自密實(shí)混凝土提供配合比設(shè)計(jì)方法，但僅給出自密實(shí)混凝土各組分重要參數(shù)的一些設(shè)計(jì)參考范圍，技術(shù)人員操作難度大，對操作技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)要求較高。新《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283-2012）[9]的配合比設(shè)計(jì)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(yàn)研究基礎(chǔ)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(shè)計(jì)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?jǐn)?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(yàn)確定最佳砂率。③礦物摻合料的摻入能改善混凝土自密實(shí)性能、水化溫升特性、強(qiáng)度等，實(shí)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(jì)算時充分考慮礦物摻合料對體系的強(qiáng)度貢獻(xiàn)，見公式（1）。

4自密實(shí)混凝土施工控制

自密實(shí)混凝土在施工的每個階段都需采取不同的施工技術(shù)。準(zhǔn)備階段對原材料的選擇、配合比的設(shè)計(jì)要依據(jù)《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》及實(shí)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(jìn)行嚴(yán)格控制，一般為5～7m。為避免澆筑后的自密實(shí)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止溫度應(yīng)力產(chǎn)生的不均勻收縮導(dǎo)致混凝土開裂[10]。自密實(shí)混凝土工作性能檢測的方法有坍落流動度試驗(yàn)、倒坍落度筒試驗(yàn)、L型儀流動度試驗(yàn)U型槽試驗(yàn)，驗(yàn)收按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2015）執(zhí)行。施工中要從施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)管，對有可能出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題、施工進(jìn)度等進(jìn)行預(yù)防控制，確保施工順利進(jìn)行。自密實(shí)混凝土無需振搗的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)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(shí)混凝土優(yōu)良的工作性能使其在建筑工程中應(yīng)用前景非常廣闊，但由于我國對自密實(shí)混凝土的開發(fā)應(yīng)用歷時較短，還需在早期收縮、配合比設(shè)計(jì)方法、抗震性能和耐久性能上做更深層次的研究。

參考文獻(xiàn)

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

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

[3]楊海濤.石灰石粉在自密實(shí)混凝土中的應(yīng)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(yàn)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2014.

[5]陳建奎，王棟民.高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)新法—全計(jì)算法[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2000(2)：194-198.

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

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

[8]王海娜.自密實(shí)混凝土的骨料比表面積配合比設(shè)計(jì)及其基本性能研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2007.

[9]JGJ/T283-2012，自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].