低強自流平混凝土的試驗與探討

周漢章，王培權

（1. 柳州鹿寨東建砼業有限公司，廣西 柳州 545000；2. 柳州市鹿寨鴻志建材有限公司，廣西 柳州 545000）

0 前言

20 世紀下半葉，混凝土結構的綜合性能引起了日本的廣泛關注。混凝土結構的密實性只能通過技術工人的振搗來實現，但日本建筑企業技術工人的減少導致了混凝土施工質量的惡化。自流平混凝土于 1988 年在日本首次開發。自流平混凝土是一種能夠自重自動成型而不需要任何振搗的混凝土[1]。根據調查自流平混凝土國內研究工作主要集中在 C45 以上的高強混凝土，對適用于能承重結構的低強度自流平自密實混凝土的應用研究，目前還比較少。

1 普通混凝土的局限性

在普通混凝土澆筑施工中，高層建筑的墻柱及連接處、建筑承重受力點處的結構配筋稠密復雜，鋼筋與鋼筋之間的間隙小，振動棒不易插入振實，經常產生漏振、過振，導致拆模后發現混凝土蜂窩、露筋等不密實現象，在住宅或城市中心地帶施工中，對施工噪音控制比較嚴格，而免振搗自流平混凝土就能夠很好地解決這些傳統的施工缺陷。

2 自流平混凝土的特點

自流平混凝土是混凝土技術的一個發展方向。通過膠凝材料、砂石骨料、外加劑的優化配制，使混凝土拌合物屈服力減小且又具備很好包裹性，粗細骨料能夠懸浮于水中不離析、不泌水，具有高流動性，在不用或基本不用振搗僅靠自身重力而達到自動流平、自流平免振成型，能充分填補砂石骨料間的空隙，形成密實整體結構。

3 低強自流平混凝土配制試驗

3.1 材料的選擇與性能

水泥：中材亨達水泥有限公司 P·Ⅱ42.5R，性能指標見表 1。

表1 水泥性能指標

粉煤灰：廣州發展環保建材有限公司 C 類 Ⅱ級粉煤灰，細度 29.5%，需水量比 100%，燒失量 7.5%，三氧化硫質量分數 2.5%，游離氧化鈣質量分數 2.2%，安定性合格。

礦粉：韶關嘉洋建材貿易有限公司 S95 級礦渣粉，流動度比 95%，燒失量 2.3%，密度 2.8g/cm3，28 天活性 95%。

外加劑：東莞市洛美建材有限公司 LM-S2 聚羧酸高效減水劑。A 樣：減水率 20%，含固量 18%，泌水率42%；B 樣：減水率 25%，含固量 22%，泌水率 38%。

砂：東莞市楊名建材有限公司Ⅱ區中砂，細度2.8%，表觀密度 2600kg/m3，堆積密度 1550kg/m3，含泥量 1.0%。

石：廣西石材建材有限公司 5～25mm 連續級配花崗巖，表觀密度 2730kg/m3，堆積密度1500kg/m3，含泥量 0.8%，壓碎指標值 12%。

3.2 C30 自流平混凝土配合比

C30 自流平混凝土的配合比見表 2。

3.3 試配過程及測試結果

本文使用坍落度擴展流動度和 T500時間[2]測試自流平混凝土的工作性能，結果見表 3。

表3 試配過程及測試結果

4 試驗數據分析

從表 2 試配過程及測試結果看 0 組為基準配方使用A 樣外加劑混凝土出機和易性差、流動性差且露石，料的流速慢，1 組加大粉煤灰的摻量后狀態比基準樣有所改善流動性和保坍較好，但靜止后有泌水離析的現象，流動性改善后抗離析的能力差，當外加劑摻量增大時，流動性隨之增大，而抗離析性則隨之下降。低強度自流平混凝土拌合物的最主要特點是高流動性和高抗離析能力，配制自流平混凝土用水量、外加劑摻量和流動性、抗離析性的平衡使矛盾得到統一，是低強度自流平自密實混凝土的關鍵。

表2 C30 自流平混凝土配比 kg/m3

第 2 組樣降低外加劑摻量后保水性有所改善，容重比較輕、坍損也比較大，28 天抗壓強度達 106%。第 3組粉煤灰摻量加大摻到 34%，外加劑摻量 2.1%，混凝土出機粘聚性較好，保水性改善后初始流動性比較好但經時坍損比較大，28d 抗壓強度達 106%。第 4 組通過降低砂率提高容重和提高保坍性能，外加劑摻量為2.0%，混凝土出機和易性較好，容重有所提高保坍性能有所提高，28d 抗壓強度達 110%。

第 5 組后使用外加劑 B 樣，水泥用量增加 10kg，減少粉煤灰用量后外加劑摻量 1.8%，混凝土出機粘聚性較好流動性一般，微露石，3d、28d 抗壓強度達78%、115%，綜合性能優于第 4 組。第 6 組粉煤灰摻量加到 33%，外加劑摻量 1.7%，料出機和易性好，外加劑微飽和狀態，3d、28d 抗壓強度達 81%、123%，各項性能優于第 5 組。第 7 組粉煤灰摻量 35%，砂率44%，外加劑摻量 1.6%，料出機包裹性、流動性好，3d、28d 抗壓強度達 80%、125%，各項性能最優，符合自流平混凝土Ⅱ級標準。

5 原理分析

在低強自流平混凝土配合比設計中，如何調整外加劑和漿體量，使和易性、流動性和抗離散性和經濟性達到平衡是關鍵。

和易性和流動性是表征自流平混凝土施工性能的重要性能指標之一，它指分散體系中克服內阻力而產生變形的性能。屈服應力是阻礙漿體進行自重流動的最大剪切應力，剪切應力主要由以下幾個方面組成：粗細骨料流動產生的剪應力；摻合料自身重力作用而產生的剪應力以及粗骨料間相對移動所產生的剪應力等。[3]

漿體包裹性系數是指混凝土分散體系進行塑性流變應力與剪切速率的比值，它反映了流體與平流層之間產生的與流動方向相反的粘滯阻力的大小，作用力支配了拌合物的流動能力[3]。提高混凝土拌合物流動性的途徑有很多，自流平混凝土流動性主要取決于包裹骨料的漿體的厚度，骨料間空隙中的富余過量的漿體對混凝土流動性是沒有貢獻的。這也就是說，調整好骨料的級配，提高混凝土拌和物中骨料的密實度，減少骨料間的空隙，就可以在同樣漿體用量時獲得更大的流動性和提高混凝土強度。

6 總結

通過優化混凝土配合比和調整減水劑，解決了普通混凝土和易性差、流動性差、坍損大問題，自流平混凝土的應用可以提高混凝土工程的質量和改善混凝土工程的施工環境，減少噪音對環境的污染并且提高勞動生產率降低工程費用達到了經濟和技術的雙重效果。