低強度等級自密實混凝土配制研究

庫熱西·艾孜孜，羅志明，朱炎寧

（中建西部建設股份有限公司，新疆　烏魯木齊　830000）

低強度等級自密實混凝土配制研究

庫熱西·艾孜孜，羅志明，朱炎寧

（中建西部建設股份有限公司，新疆烏魯木齊830000）

本文針對 C30及以下低強度等級混凝土配合比設計并改進，限制最大膠凝材料用量，尤其是水泥用量，復摻活性礦物摻合料，摻入高性能減水劑提高混凝土拌合物流動性能，并復合粘度調節劑起到增加混凝土拌合物粘稠度的作用，確保混凝土拌合物粘聚性、包裹性良好，不泌水、不離析，從而配制智能動力混凝土，實現混凝土低強度自密實。

低強度等級；智能動力；粘度調節劑；流動性；粘聚性

0　引言

隨著時代的進步、建筑行業的發展，建筑結構抗震性的進一步普及。如今的建（構）筑物向著超薄輕質高強的趨勢發展。建筑結構配筋率的增加、鋼筋間距的減小、異形構件的增加，難于施工部位的存在等因素影響下都導致了混凝土的澆注振搗難于進行或其施工質量難以保證。

智能動力混凝土（Smart Dynamic Concrete，簡稱 SDC）源自巴斯夫化學建材，其含義是能夠借助地心引力依靠自身重力在一定的傾斜面上實現自流動[1]。智能動力混凝土和傳統自密實混凝土具有許多相同的性能，但是卻更加經濟，因為它是專門為以 C30為代表的低強度等級混凝土而設計的，這種混凝土約占中國預拌混凝土市場的70%～80%[2]。智能動力混凝土能為年產量最高的強度等級混凝土（C30）提供易于生產、提高效率、實現市場差異化定位等附加值。總之，智能動力混凝土結合了傳統振搗密實混凝土的穩定性優勢和傳統高膠凝材料用量自密實混凝土的流動性特點，可以簡化生產，并將高度流動性混凝土的應用擴展到日常混凝土中[3]。

1　試驗研究內容及試驗方法

該項目運用普通硅酸鹽水泥（不大于380kg/m3膠凝材料總量）、高性能減水劑和黏度改性劑、礦物摻合料和級配良好的砂石，根據不同強度等級（≤C30），不同工程要求，進行配方試驗。

1.1原材選取

原材料選取：天宇華鑫 P·O42.5R 水泥，28d 實測抗壓強度51.1MPa，表觀密度為3100kg/m3；S95級礦粉，活性指數（3d：76%，7d：86%，28d：104%），表觀密度為2830kg/m3；II 級 F 類粉煤灰，需水量比97%，活性指數（7d：81%，28d：87%），表觀密度為2340kg/m3；粗骨料選用5～20mm 卵石，針片狀含量為7%，表觀密度為2620kg/m3；細骨料選用細度模數3.1的粗砂，含泥量不大于3%，表觀密度為2580kg/m3；聚羧酸高性能減水劑，減水率不小于25%。

粘度改性劑的選取與配制：綜合考慮成本及使用性能選擇合成高分子類（聚丙烯酰胺 PAM）、纖維素醚類（羥乙基纖維素 HEC）[4]。

1.2研究儀器設備

HJW-60型混凝土試驗用攪拌機、混凝土快速法抗凍試驗機、混凝土電通量試驗機、J 型環、7L 直讀式精密混凝土含氣量測定儀、秒表等。

1.3智能動力混凝土配合比設計

本研究參考 JGJ/T283－2012《自密實混凝土應用技術規程》設計初始配合比，選取拌合物中粗骨料體積（Vg 取0.30m3）、砂漿中砂的體積分數（Φs 取0.45m3）、礦物摻合料的比例（粉煤灰摻量：20%，礦粉摻量：30%）、計算水膠比、膠凝材料用量等參數，得出單方混凝土理論配合比用量[5]：

以確定智能動力混凝土總膠凝材料為380kg/m3對上式進行水膠比不變下的膠凝材料比例縮放得比例系數為1.18，則修正后的單方混凝土用量為：

修正后配合比如下：

式中：

mb——膠凝材料總質量，kg/m3。

mc——水泥的質量，kg/m3。

mf——粉煤灰的質量，kg/m3。

mk——礦粉的質量，kg/m3。

ms——細骨料的質量，kg/m3。

mg——粗骨料的質量，kg/m3。

mw——水的質量，kg/m3。

mca——減水劑的質量，kg/m3。

1.4智能動力混凝土配合比正交設計

在智能動力混凝土理論配合比的基礎上以粘度改性劑、水膠比、細骨料的體積分數為變量進行正交設計，具體如表1所示。

表1　智能動力混凝土配合比正交設計

2　研究結果及其分析

2.1拌合物性能及力學性能試驗

投料方式：依次加入骨料、膠凝材料后加入粘度改性劑、水及聚羧酸高效減水劑的混合物，攪拌3min，出料。測定混凝土拌合物的坍落度、坍落擴展度、T500流動時長、坍落擴展度與 J 環擴展度差值、離析率等與智能動力混凝土相關的性能指標。不經過振動一次性入模成型，并進行標準養護測定其力學性能（抗壓強度）。具體試驗結果見附表1及附表2。

結合表1、附表1、附表2、JGJ/T283—2012《自密實混凝土應用技術規程》及試驗現象，可得出以下結論：摻入一定量粘度改性劑能夠達到增加混凝土拌合物粘聚性的目的，同時高效減水劑的摻入是混凝土拌合物流動性及力學性能（抗壓強度）的保障，一定量的含氣量則能起到改善混凝土拌合物流變性能的作用，是高效減水劑的補充。

2.2耐久性能試驗

2.2.1電通量試驗

相比于高總膠凝材料的基準配合比，總膠凝材料相對較低的智能動力混凝土總體上電通量均較大，并有隨著聚丙烯酰胺摻量的增加電通量逐漸降低的趨勢。具體試驗結果如表2所示。

表2　以聚丙烯酰胺為粘度改性劑的28d 電通量數據

2.2.2抗凍試驗

本研究依照 GB/T50082－2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行抗凍試驗。試驗表明：智能動力混凝土能達到150次凍融循環，抗凍融能力不及基準配合比（F200），總膠凝材料用量少、成型未經過振搗是其抗凍融能力略低的主要因素。

3　結論

（1）在粘度改性劑0.3%、0.5% 及0.7% 的摻量范圍內增稠作用隨著粘度改性劑摻量的增加而增大。

（2）混凝土拌合物的坍落度處于剛好達標的分界點，是粘度改性劑、高效減水劑及砂率等各因素共同作用的結果。

（3）粘度調節劑的摻量對試件的抗壓強度影響較小，但隨著砂率的提高抗壓強度向著降低的趨勢發展。

（4）較低的粘度調節劑摻量下成型的試件邊角存在孔洞現象，若有可能宜在模板邊角處輔助振動模板，使混凝土充分填充密實。

（5）智能動力混凝土耐久性能（抗滲性能、抗凍性能）相比基準配合比都略差。

附表1　以聚丙烯酰胺為粘度改性劑的試驗結果數據表

附表2　以羥乙基纖維素為粘度改性劑的試驗結果數據

[1] 楊健英，吳慧華，等．智能動力混凝土—低強度等級普通混凝土高性能化的探索與實踐（一）[J]．混凝土，2009(10)：47-49．

[2]2013年中國各省市商品混凝土產量，中國混凝土網．

[3] 楊健英，李林，馮丘陵，等．智能動力混凝土—低強度等級普通混凝土高性能化的探索與實踐（二）[J]．混凝土，2009(12)：11-14．

[4] Mario Corradi．A new Viscosity Modifying Agent (VMA)for low fines content Self-Consolidating Concrete(SCC)，Proceedings of the2nd International Symposium on design，Performance and use of Self-Consolidating Concrete SCC's2009，Rilem, Beijing, China, June2009．

[5] JGJ/T283－2012，自密實混凝土應用技術規程[S]．

［通訊地址］新疆烏魯木齊雅山中路418號（830000）

庫熱西·艾孜孜（1966—），男，高級工程師，主要研究新型建材研發與安全質量管理。