自密實(shí)混凝土研究綜述

樊藝峰

（運(yùn)城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 運(yùn)城 044000）

自密實(shí)混凝土研究綜述

樊藝峰

（運(yùn)城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 運(yùn)城 044000）

自密實(shí)混凝土是一種高性能混凝土，以耐久性為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)。介紹了自密實(shí)混凝土的起源、發(fā)展及研究和應(yīng)用成果，通過與普通混凝土比較得出其優(yōu)點(diǎn)與不足之處，并列舉了其在大體積混凝土工程、隧道工程和水下混凝土工程方面的應(yīng)用實(shí)例，以為進(jìn)一步研究提供參考。

自密實(shí)混凝土；高流態(tài)混凝土；免振搗混凝土；水工材料

1 自密實(shí)混凝土的起源和發(fā)展

自密實(shí)混凝土是普通混凝土的一種，它的配合比設(shè)計(jì)方法、工作性能研究方法及施工工藝與普通混凝土有很多共同之處，而且自密實(shí)混凝土的研究方法主要是以普通混凝土的研究方法為基礎(chǔ)展開的，因此，有必要對(duì)自密實(shí)混凝土的發(fā)展和研究狀況進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

自密實(shí)混凝土又稱高流態(tài)混凝土或免振搗混凝土，依靠自身重力作用而不需要振搗即可填充成型，比普通混凝土有更高的強(qiáng)度和耐久性能。

自密實(shí)混凝土最早在20世紀(jì)80年代末由日本學(xué)者Okamura發(fā)明并應(yīng)用。他把這種技術(shù)首先應(yīng)用到水下施工條件困難的混凝土，后經(jīng)進(jìn)一步研究改進(jìn)，于1989年在東京做了公開試驗(yàn)，正式拉開了自密實(shí)混凝土研究和應(yīng)用的序幕。20世紀(jì)90年代初，日本建筑協(xié)會(huì)材料施工委員會(huì)成立了“高流動(dòng)性混凝土分會(huì)”，并于1992—1995年間對(duì)自密實(shí)混凝土的材料、配合比、施工、質(zhì)量管理和工作性能開展了系統(tǒng)的研究。1997年1月制定了《高流動(dòng)性混凝土材料、配合比、制作和施工指南》，大大推進(jìn)了自密實(shí)混凝土在日本的發(fā)展。自密實(shí)混凝土的出現(xiàn)可以說是自混凝土出現(xiàn)以來發(fā)展過程中的一個(gè)重要里程碑，是混凝土發(fā)展歷程中最具有革命性的一步。

自密實(shí)混凝土技術(shù)由日本迅速傳播到歐洲、環(huán)太平洋及北美地區(qū)，在世界各地得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。美國混凝土協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ACI）、德國標(biāo)準(zhǔn)（DVB）、歐洲噴射混凝土協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（EFNARC）、挪威標(biāo)準(zhǔn)（NBP）和日本土木協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（JSCE）都建立了大量的自密實(shí)混凝土試驗(yàn)樣本，對(duì)自密實(shí)混凝土的材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、工作性能評(píng)價(jià)、施工質(zhì)量控制給出了相應(yīng)的建議，對(duì)規(guī)范和推動(dòng)自密實(shí)混凝土發(fā)展起了極大作用。自密實(shí)混凝土在日本、美國、挪威、英國、加拿大等國家廣泛應(yīng)用到工業(yè)民用建筑、水工、港口、軍事等土木工程領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)國家，自密實(shí)混凝土用量占到整個(gè)混凝土用量的30%～40%，大大推進(jìn)了土木工程的建設(shè)速度，提高了混凝土的施工質(zhì)量。

自密實(shí)混凝土的研究和應(yīng)用在我國起步較晚，1995年以后開始應(yīng)用在上海、深圳、北京等發(fā)達(dá)城市，但應(yīng)用量很小。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，通過許多學(xué)者和工程技術(shù)人員的努力，在自密實(shí)混凝土領(lǐng)域取得了豐碩成果，并于2006年8月頒布了我國首部自密實(shí)混凝土規(guī)程，即《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。該規(guī)程對(duì)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工方法和質(zhì)量控制等制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，為自密實(shí)混凝土在我國的研究和應(yīng)用作了進(jìn)一步的規(guī)范。自密實(shí)混凝土某些方面的研究在我國已經(jīng)逐步接近和達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但實(shí)際應(yīng)用程度與發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距。

2 自密實(shí)混凝土特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土亦稱免振搗混凝土，是一種高性能混凝土，是以耐久性為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)工作性能的混凝土。這是一種在較低水灰比條件下，通過外加劑、膠凝材料、骨料選擇與搭配及配合比的設(shè)計(jì)，使混凝土拌合物屈服剪應(yīng)力減小到適宜范圍，不泌水，不離析，同時(shí)又具有足夠的塑性黏度，使骨料懸浮于水泥漿中，具有高流動(dòng)性、高抗分離性、高間隙通過性和高填充性等優(yōu)點(diǎn)。混凝土拌合物在其制造、運(yùn)輸、澆灌時(shí)不引起有害的離析，能在自重下不需振搗，自行填充模板內(nèi)的空間，形成均勻密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)，硬化后具有良好的力學(xué)性能及耐久性能。耐久性能優(yōu)異是自密實(shí)混凝土的顯著特點(diǎn)，混凝土水膠比低，結(jié)構(gòu)致密，抗?jié)B和抗碳化性能強(qiáng)，水化溫度低，抗裂性能好，可有效抵御環(huán)境中有害物質(zhì)的侵蝕。此外由于大量摻加礦物摻合料，可預(yù)防和避免混凝土堿、集料反應(yīng)。自密實(shí)混凝土具有優(yōu)良的力學(xué)性能，不同的配合比條件下混凝土28d抗壓強(qiáng)度為40～90MPa，混凝土與鋼筋握裹力與振搗成型的混凝土基本相同，抗拉、抗折和靜力彈性模量等力學(xué)指標(biāo)較理想。隨著現(xiàn)代建筑工程的需要和混凝土施工技術(shù)發(fā)展的要求，越來越多的工程采用自密實(shí)混凝土，常用于隧道的襯砌等無法振搗的部位，鋼筋密集、斷面狹小且振搗不易填充的部位，城市中要求降低施工噪音的工程，大面積澆筑、搭設(shè)腳手架工作量太大且工期要求緊迫的工程，以及其他無法或難以振搗的工程。自密實(shí)混凝土因其優(yōu)異的施工性能，不僅能保證在不利的澆筑條件下能密實(shí)成型，還能避免出現(xiàn)振搗不足而造成的空洞、蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷。

與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土具有如下優(yōu)點(diǎn)：一是在自重作用下無需人工振搗便可在模板里自動(dòng)均勻填充成型，大大提高了旋工速度，縮短了施工周期。二是不需要人工振搗成型，節(jié)省了施工勞動(dòng)力和施工機(jī)械，在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)，大大降低了施工費(fèi)用。三是具有良好的流動(dòng)性、填充性和適當(dāng)?shù)目闺x析性能，提高了混凝土的澆筑質(zhì)量，減少了混凝土表面的蜂窩、麻面現(xiàn)象以及由于振搗不充分在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的初始缺陷。四是更適合應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)、密集鋼筋、薄壁、大體積、大高度等結(jié)構(gòu)，能獲得更好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。五是施工時(shí)不需要機(jī)械振搗，降低了施工噪音污染，改善了施工現(xiàn)場(chǎng)周圍的環(huán)境，可以說是一種“綠色”混凝土。六是具有更高的強(qiáng)度和耐久性以及廣泛的施工適用性，能夠適用結(jié)構(gòu)加固和特殊用途結(jié)構(gòu)混凝土當(dāng)中。七是為達(dá)到更大的流動(dòng)性和抗離析性，需要更多的填充材料，如硅粉、磨細(xì)礦渣及粉煤灰等，其中粉煤灰是幾乎所有自密實(shí)混凝土都需要用到的材料，且自密實(shí)混凝土可以消耗大量的工業(yè)副產(chǎn)品，減少粉煤灰對(duì)自然環(huán)境的污染。

不足之處在于：一是相對(duì)于普通混凝土，自密實(shí)混凝土的組成材料中需要更多的水泥、添加材料以及較多的混凝土外加劑，導(dǎo)致自密實(shí)混凝土造價(jià)提高，這在一定程度上制約了自密實(shí)混凝土的推廣應(yīng)用。二是自密實(shí)混凝土對(duì)自身的工作性能要求很高，在滿足強(qiáng)度的條件下，還要滿足高流動(dòng)性、填充性和良好的抗離析性能，配制滿足工程需要的自密實(shí)混凝土比普通混凝土需要更多的組成材料，如高效減水劑、緩凝劑、粉煤灰等，因此自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)過程更加復(fù)雜，配制周期也更長(zhǎng)。三是為保證自密實(shí)混凝土的性能，控制混凝土質(zhì)量需根據(jù)更多的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)試驗(yàn)，如流動(dòng)擴(kuò)展度試驗(yàn)、L槽試驗(yàn)、U形槽試驗(yàn)等，試驗(yàn)工作相對(duì)復(fù)雜。

盡管自密實(shí)混凝土有一定不足之處，但在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性日益引起關(guān)注的今天，自密實(shí)混凝土因其所具備的優(yōu)點(diǎn)而使其應(yīng)用具有了新的意義。

3 自密實(shí)混凝土應(yīng)用

自密實(shí)混凝土主要應(yīng)用于以下幾方面：

一是大體積混凝土工程。典型工程應(yīng)用實(shí)例是日本明石海峽懸索大橋，全長(zhǎng)1990m，該橋的懸索錨碇是采用自密實(shí)混凝土技術(shù)施工，骨料粒徑最大達(dá)到了40mm，并沒有出現(xiàn)離析現(xiàn)象，自密實(shí)混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌泵送澆筑施工，使整個(gè)工程的工期縮短了近20%。

二是隧道工程。在國外，自密實(shí)混凝土廣泛應(yīng)用于隧道施工中。例如，1998年竣工的瑞士水利電力項(xiàng)目CleusonDixence中，隧道長(zhǎng)15850m，斜井長(zhǎng)3920m，共計(jì)使用了73000m3的自密實(shí)混凝土填充在巖石與鋼襯之間，作為混凝土襯砌；1999年開工的瑞士Loetschberg鐵路隧道長(zhǎng)34642m，共使用了80萬m3的自密實(shí)混凝土，取得了良好的技術(shù)效果。

三是水下混凝土工程。自密實(shí)混凝土最初出現(xiàn)時(shí)就是為了滿足水下大體積混凝土施工的要求，在水下由于排水或振搗困難以及水下易腐蝕的環(huán)境，采用自密實(shí)混凝土可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

TV431

C

1004-7042（2011）08-0034-02

樊藝峰（1965-），男，1989年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)水利水電工程建筑專業(yè)，工程師。

2011-06-09；

2011-07-12