自密實混凝土配合比設計方法適用性的研究

高 飛

(山西運城路橋有限責任公司，山西 運城 044000)

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自密實混凝土配合比設計方法適用性的研究

高 飛

(山西運城路橋有限責任公司，山西 運城 044000)

介紹了國內外多種自密實混凝土配合比設計方法及其基本配合原理，并選擇改進全計算法、固定砂石體積法與參數法，對自密實混凝土的配合比及其適用性能進行研究，結果證明，不同設計理念的自密實混凝土適用性不同，因此實際工作中應根據不同情況選擇不同的設計理念和方法。

自密實混凝土，配合比，設計方法，基本理念

0 引言

自密實混凝土由20世紀80年代的日本率先研究開發，是指具有較好流動性能的能夠不泌水、不離析的混凝土，該種混凝土能夠少振搗或不經振搗就能自動流平，并通過鋼筋間隙填充模板。自發明以來，該混凝土以其優越的工作性能和良好的耐久性被廣泛應用于土木建筑工程中的多個建筑領域，并且自密實混凝土具有較高的施工性能，在不利澆筑的情況下也能夠保證自身密實成型，并且在使用過程中使用大量礦物細摻料，有效降低混凝土升溫程度，提升混凝土抗劣化基本能力，提升使用耐久程度。因此，自密實混凝土又被稱為高性能混凝土的一種，使用自密實混凝土能夠有效改善施工環境、降低噪聲污染，其實用建筑前景極其廣闊。但工作要求較高，必須滿足多項工作需求才能更好利用其自身性能。下面本文將對國內外不同自密實混凝土設計方法和設計理念進行研究，并通過實際對比分析不同配合比混凝土適用性。

1 自密實混凝土常見配合比設計方法

1.1 配合比常見的設計方法和基本理念

目前，國外針對自密實混凝土配合比研究尚未找到統一方法，我國及國外學者提出的配合比設計理念主要包括改進全計算法、骨料比表面積法、參數設計法、固定砂石體積法及全計算法等，下面將對以上方法進行介紹：

1)全計算法：我國武漢工業大學陳建奎教授率先提出此種方法，該方法是一種高性能混凝土設計法。北方工業大學高振林等人根據全計算法對自密實混凝土進行計算設計。全計算法是一種定量設計方法，根據高性能混凝土砂率、立方米用水量計算公式等將其配合比全計算法用于計算自密實混凝土時，所得出的漿體體積、砂率較低，難以滿足自密實混凝土計算要求。此方法不適用于自密實混凝土配合比計算。

2)改進全計算法：本方法由中南大學對全計算法用于自密實混凝土配合比計算進行改進提出的，該方法改進后具有以下特點：首先砂石計算不再采用砂率計算公式，改為使用固定砂石體積含量計算法，該方法保留全計算法中用水量計算法，聯系傳統水膠比定則和漿體體積，按公式定量計算各項參數，計算步驟和公式比較簡單，意義明確。

3)骨料比表面積法：在原料基礎上建立此方法及富余漿量計算模型，根據理論研究自密實混凝土配合比設計原理，提出骨料比表面積設計步驟和配合比方法，該方法詳細研究富余漿量和骨料比表面積，并結合孔隙率、骨料用量及骨料比表面積建立富余漿量計算模型，但計算程序較為復雜。

4)參數設計法：天津大學在以往設計成果基礎上提出一種新的設計法：參數法。此方法采用多項參數控制自密實混凝土配合比，分別用α，β，γ及W/B表示粗骨料系數、砂撥開系數、摻合料系數及膠凝材料凈漿組成。針對具體材料確定參數實際取值，根據自密實混凝土材料取材及設計較敏感等特點控制材料質量。其中α，β參數取值范圍比較局限，當原材料性能發生改變時，取值范圍需要適當調整。

5)固定砂石體積法：此法目前應用最廣，并在保證混凝土強度基礎上，體現按工作性設計要求的基本原則將自密實混凝土從工作性上同其他混凝土進行區別。

1.2 自密實混凝土功能測試基本方式和標準

自密實混凝土應具有抗離析性、高流動性、間隙填充性及通過性。通常一種測試方法不能全面反映混凝土自身性能，需要兩種測試方法及以上對抗離析性、高流動性、間隙填充性及通過性進行評價。目前主要使用的檢測方法有T50、坍落擴展度試驗法、J環試驗法、L型儀、V型漏斗、U型箱、O型漏斗、貫入法及穩定性過篩檢驗法等。下面根據不同檢測標準闡述3種應用較廣泛的測試法：

1)T50：采用坍落度筒測量混凝土坍落度時，自提起坍落度支坍落度擴展至500 mm時時間為T50，單位為s。

2)U型箱試驗：U型箱主要用于測量混凝土自行填充模板能力及混凝土通過鋼筋間隙能力，普遍用于各等級混凝土自密實性能檢測。

3)坍落擴展度：此檢測方法用于測量混凝土抗離析性、流動性等，普遍用于各等級混凝土流動性和抗離析性測定。

自密實混凝土性能等級指標見表1。

表1 自密實混凝土性能等級指標

2 不同配合比設計方法之間的比較

比較不同設計理念，本文采用參數法、固定砂石體積法及改進全計算法等方法，使用相同原材料及性能相同的自密實混凝土分析混凝土力學強度和工作性能。

2.1 基本設計目標

自密實混凝土等級為2級，等級強度為C60。

2.2 原材料各項性能

水泥：采用金隅牌P.O42.5級水泥，密度為3.1 g/cm3，3 d抗壓強度為28.4 MPa，抗折強度5.9 MPa，28 d抗壓強度為56.1 MPa，抗折強度9.6 MPa；

砂：采用密度為2.7 g/cm3河砂，河砂堆積密度1.5 g/cm3，孔隙率44.01%，細度模數2.6，含泥量2.7%；

石子：石子密度為2.67 g/cm3，堆積密度1.57 g/cm3，孔隙率41.6%，該石子為5 mm～16 mm連續級配卵石，含泥量0.76%，壓碎指標13.4%；

外加劑：蘇州弗克新型建材公司生產的FOX-8H型高效減水劑，減水率超過30%，固含量40%；

粉煤灰：北京豐臺粉煤灰輕體公司生產的Ⅰ級粉煤灰。

2.3 配合比計算標準

使用上述材料按照參數法、固定砂石體積法及改進全計算法等方法進行自密實混凝土配合比設計，設計結果見表2。

表2 配合比設計結果 kg/m3

3 不同配合比自密實混凝土性能分析

混凝土工作性能比較見表3。

表3 混凝土工作性能比較表

本研究中根據不同配合比設計法自密實混凝土的力學特性測定無振搗試樣3 d，7 d及28 d混凝土抗壓強度及振搗試樣28 d混凝土抗壓強度。自密實混凝土屬于一種無需振搗的混凝土，其內部是否填充密實，僅通過外觀無法評定。自密實混凝土孔洞越多，自密實性能越差，混凝土強度越差，因此可通過振搗試樣及無振搗試樣28 d強度對比評價混凝土強度。本文闡述的3種方法強度均達到設計要求，自密實等級均達到優良程度。在參數設計過程中需通過α，β參數取值范圍確定石子和砂石用量，根據自密實混凝土性能實際需求確定配合比。由于原料不同，參數α，β取值范圍對自密實混凝土性能影響較大，因此需要根據實際情況經過多次試配確定材料參數取值范圍，實際應用比較繁瑣，本文根據實驗結果確定α，β參數取值為0.5～0.6和1.9～2.0。

4 結語

不同混凝土設計理念及方式不同，涉及側重點也不同，其中多種設計理念值得目前土木建設工程借鑒，實際工作中應對比各種方法優缺點，取其精華棄其糟粕，應用更合理的設計方法進一步探索。

[1] 郭 雯,張寧寧.自密實混凝土配合比設計方法研究[J].建筑材料及應用，2010，36(4)：182-184.

[2] 白震偉.自密實混凝土的研究與應用[J].山西建筑，2007，33(13)：165-166.

[3] 吳紅娟,左金庫.自密實混凝土配合比設計方法研究[J].預拌混凝土,2008(6):77-93.

Study on the applicability of self-compacting concrete mixing proportion design methods

Gao Fei

(Shanxi Yuncheng Highway & Bridge Co., Ltd, Yuncheng 044000, China)

The paper introduces various self-compacting concrete mixing proportion design methods and basic allocating principles at home and abroad, studies the self-compacting concrete mixing proportion and its applicability by selecting improved computation method, fixing sand volume method and parameter method. Results show that: the self-compacting concrete applicability with different design concept is different. Therefore, it is necessary to select different design concepts and methods according to different conditions in practice.

self-compacting concrete, mixing proportion, design method, basic concept

1009-6825(2017)08-0124-03

2017-01-05

高 飛(1982- )，男，工程師

TU528

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