自密實混凝土配合比設計及應用

畢宏杰

（山西宏圖佰勝混凝土有限公司，山西 太原 030023）

0 前言

自密實混凝土俗稱自流平混凝土，具有高流動性、均勻性、穩定性，不離析、不泌水，澆筑時能夠不經振搗而自動流平，并能夠在自重作用下流動密實的特性。自密實混凝土是高性能混凝土的一種，與相同強度等級的普通混凝土相比，具有粗骨料用量少、砂率較大、粉體用量大的特點，水膠比小于常規混凝土的水膠比，添加了高性能減水劑，提高了混凝土的流動性，有很高的施工性能。本文主要以絕對體積法對自密實混凝土配合比設計及工程實例應用進行簡要闡述，以供參考。

1 工程實例

太原市某工程，部位：矩形鋼管柱，強度等級：C50 自密實，坍落擴展度：(700±50)mm，預計方量：5000 方。

施工技術要求：

（1）矩形鋼管柱內混凝土澆筑施工前應根據設計要求進行混凝土配合比設計和必要的澆筑工藝試驗，并在此基礎上制定澆筑工藝和各項技術措施。

（2）矩形鋼管柱內混凝土澆筑之前，應將管內異物、積水清除干凈，管內混凝土澆筑應在鋼構件安裝完畢并驗收合格后進行。

（3）矩形鋼管柱中的混凝土除滿足強度指標外，尚因注意混凝土坍落度的選擇，混凝土配合比應根據混凝土的設計強度等級計算，并通過試驗確定。

（4）矩形鋼管柱的混凝土宜連續澆筑。當必須間歇時，間歇時間不得超過混凝土終凝時間，需留施工縫時，應將管口封閉，防止水、油等異物落入。

（5）當留施工縫時，在澆筑混凝土前，應先澆筑一層厚度為 100～200mm、與混凝土強度等級相同的水泥砂漿。以免自由下落的混凝土骨料產生離析。

（6）矩形鋼管柱結構內混凝土澆筑質量，可采用敲擊鋼管法來檢查其密實度，對于重要構件部位，應采用超聲波進行檢測，對于混凝土不密實的部位，應采用局部鉆孔壓降法進行修補，然后將鉆孔補焊封固。

（7）在每層鋼管混凝土柱下部的鋼管壁上對稱開兩個排氣口，孔徑 20mm。

2 自密實混凝土配合比設計

2.1 自密實混凝土配合比設計原則

（1）自密實混凝土配合比設計宜采取絕對體積法，水膠比宜小于 0.42，膠凝材料用量宜控制在450～550kg/m3。

（2）自密實混凝土要求拌合物在保持大流動性的同時增加粘聚性。國內外一般均采取增加膠凝材料的方法適當增加漿體體積或通過添加外加劑的方法改善漿體的粘聚性和流動性。

（3）在增加膠凝材料的同時，還要保持大流動性，就需要選擇優質高性能減水劑。宜選用當前市場上減水率大于 30% 的聚羧酸系高性能減水劑。

（4）要選用粒型與級配較優的粗細骨料，并限定粗骨料的最大粒徑。關于粗骨料最大粒徑，日本規定粗骨料最大粒徑為 20mm 或 25mm。

在增加粉體量的同時，粗骨料用量也相應減少。本次選用的是 5～20mm 連續級配。

2.2 自密實混凝土配合比設計方法

自密實混凝土配合比設計應確定拌合物中粗骨料體積、砂漿中砂的體積分數、水膠比、膠凝材料中礦物摻合料的用量和膠凝材料用量等參數按下列步驟進行：

（1）根據自密實混凝土流動性指標，確定粗骨料體積（Vg）及質量（mg），砂漿體積 Vm，根據砂子的體積分數參數，確定砂的體積（Vs）和質量（ms）。

（2）根據結構強度要求選擇水泥，按水泥實際強度和統計標準差確定配制強度，從而計算出水膠比（mw/mb），計算單方用水量 mw。

（3）根據漿體體積（Vp）、表觀密度（ρb）、水膠比（mw/mb）等參數計算膠凝材料質量（mb），試驗確定選用適宜的外加劑，來達到自密實混凝土的性能要求。

3 原材料

水泥：山水 P·O42.5 水泥，表觀密度 3.1g/cm3，28d強度 52MPa。

粉煤灰：神頭電廠生產的Ⅰ級粉煤灰，表觀密度2.2g/cm3。

礦粉：太鋼超細 S95 級礦粉，表觀密度 2.9g/cm3。

細骨料：忻州水洗砂，顆粒級配為Ⅱ區中砂，表觀密度 2.65g/cm3。

粗骨料：泥屯碎石，5～20mm，連續級配，表觀密度 2.70g/cm3。

外加劑：聚羧酸高性能減水劑。

4 基準配合比設計

（1）每方混凝土粗骨料的體積 (Vg)、質量 (mg)，根據自密實流動性指標 SF2 選取 Vg= 0.30m3，

質量 mg=Vg×ρg= 0.30×2700 = 810(kg)

（2）砂漿體積（Vm）

（3）砂漿中砂的體積分數 φs= 0.45

（4）每立方米混凝土中砂的體積 (Vs)、質量 (ms)

（5）漿體體積 Vp= Vm-Vs= 0.70-0.32 = 0.38(m3)

（6）膠凝材料表觀密度ρb

根據摻合料和水泥的相對含量及各自的表觀密度確定，下式計算：

（7）自密實混凝土配制強度 fcu,0：

（8）計算水膠比（mw/mb）

（9）每方自密實混凝土中膠凝材料的質量 mb：

（10）每方混凝土用水質量 mw

（11）每方混凝土水泥質量 mc及摻合料質量 mf和mk

（12）每方混凝土外加劑質量 mca

（13）確定基準配合比（見表 1）

表 1 自密實混凝土基準配合比 kg/m3

5 效果

根據試驗試配，工程實際使用原材料，試配攪拌量25L，并依據《普通混凝土配合比設計規程》JGJ 55—2011規定設計，三個不同水膠比確定基準配合比，根據試配結果對基準配合比進行調整，從而達到混凝土性能坍落擴展度 750mm，T50=12s，粘聚性及保水性良好。7d 抗壓強度達到設計強度的 85%，28d 抗壓強度達到設計強度的 120%，滿足工程要求。