孫晉辰

（重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400074）

自密實混凝土配合比設(shè)計方法綜述

孫晉辰

（重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400074）

自密實混凝土是一種在自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動的高性能混凝土。本文將已有的常見自密實混凝土配合比設(shè)計方法進行簡單介紹，并分析各自的優(yōu)缺點，對于研究自密實混凝土配合比設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。

自密實混凝土 配合比 工作性

1引言

自1824年英國人J.Aspdin發(fā)明波特蘭水泥以來，水泥工業(yè)和混凝土材料在不到兩百年的時間里，有了突飛猛進的發(fā)展?；炷烈蚱湓牧蟻碓磸V，生產(chǎn)簡單，抗壓強度大，同時經(jīng)濟性好，施工方便等突出優(yōu)點而成為全世界用量最大、用途最廣的人造建筑材料。從今后的發(fā)展趨勢來看，混凝土還會在今后相當長的一段時間內(nèi)在建筑工程材料中起著無可替代的作用。然而，在混凝土的實際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)了它不可避免的存在著一些問題，例如：受施工環(huán)境或場地限制，并不能保證混凝土在施工過程中達到完全密實，從而影響到結(jié)構(gòu)的耐久性；傳統(tǒng)的振搗施工方法不僅工人勞動強度大，噪音污染嚴重，而且影響整個工程的施工工期，不僅費時費力，而且效果依舊不是很好。自密實混凝土的出現(xiàn)，使得混凝土的這一突出問題迎刃而解，混凝土的施工過程也更趨于合理化，同時對于施工工期和進度的提高效果明顯，經(jīng)濟效益也較普通混凝土顯著[1-4]。

混凝土配合比設(shè)計是混凝土材料科學(xué)中最基本且最重要的一個問題。傳統(tǒng)的配合比設(shè)計方法是計算試配法，其計算依據(jù)是在普通混凝土組成與性能一般規(guī)律的基礎(chǔ)上，計算得到粗略配合比，再經(jīng)試配調(diào)整得到以強度為主要指標的配合比。然而，在任何情況下都能通用的配合比是不存在的，需要不同的配合比設(shè)計方法來設(shè)計滿足不同要求的混凝土。

2.國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)

從發(fā)展趨勢來看，在今后相當長的時期內(nèi)水泥混凝土仍起著不可替代的作用,然而普通混凝土的局限性也隨著人們對工程質(zhì)量和效率的要求而顯現(xiàn)出來，自密實混凝土的出現(xiàn)使得混凝土的施工過程更趨于合理化。十幾年來世界各國出現(xiàn)的自密實混凝土配合比設(shè)計方法概括起來有以下幾種。日本東京大學(xué)崗村甫教授1993年提出的方法如下：首先對凈漿和砂漿進行試驗以檢測減水劑、水泥、細骨料和火山灰質(zhì)摻合料之間的相容性，然后進行自密實混凝土的配合比試驗。這種方法的優(yōu)點是避免了重復(fù)進行同樣的混凝土質(zhì)量控制試驗，節(jié)省了時間和勞動力；而缺點是：1）在自密實混凝土配合比設(shè)計之前，要對砂漿和漿體進行質(zhì)量控制，而許多混凝土預(yù)拌廠商并沒有做這些試驗所需的設(shè)備。2）配合比設(shè)計方法和過程對于實際應(yīng)用過于復(fù)雜。在此基礎(chǔ)上，日本預(yù)拌混凝土協(xié)會JRMCA提出了崗村甫方法的簡化版本—自密實混凝土標準化配合比設(shè)計方法，該方法可用于大摻量細粉摻和料和水膠比小于0.30的場合。另外一種是采用正交試驗或所謂的“析因法”思想研究膠凝材料總量、礦物材料摻量、砂率、水膠比、漿體體積及外加劑摻量等不同因素對于混凝土工作性和強度的影響，確定各參數(shù)的合理用量范圍，再按普通混凝土配合比設(shè)計方法進行配合比計算[2,29-33]；第二類是直接引用高性能混凝土配合比計算的一些方法（如全計算法）或改進的全計算法[2,34-35]；第三類是純粹經(jīng)驗推導(dǎo)法[2,36]，即以經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定單位粗集料用量、用水量和膠凝材料用量，單位細集料體積等于總體積減去其它材料體積?；瘜W(xué)外加劑用量考慮混凝土的性能，可由試拌得出也可以通過砂漿試驗確定。在此基礎(chǔ)上確定初始配合比配制自密實混凝土，檢驗其新拌和硬化狀態(tài)下的性能，對配合比進行相應(yīng)調(diào)整，繼而得到自密實混凝土的最終配合比。采用此類方法計算混凝土配合比比較簡單，但要以大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，當采用新的原材料種類或質(zhì)量出現(xiàn)波動時，需要進行全新的試驗來重新確定各材料組分的用量范圍。

3.國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)

固定砂石體積含量方法是我國吳中偉院士和其他學(xué)者都曾做過介紹，其簡要計算步驟如下:(1)設(shè)定每立方米混凝土中石子的松堆體積為0.5-0.55m3，得到石子用量和砂漿含量;（2）設(shè)定砂漿中砂體積含量為0.42-0.44，得到砂用量和漿體含量;(3)根據(jù)水膠比和膠凝材料中的摻合料比例計算得到用水量和膠凝材料總量，最后由膠凝材料總量計算出水泥和摻合料各自的用量[3,37]。但水膠比和摻合料的用量如何確定沒做具體規(guī)定。

實際上，這也是一種基于經(jīng)驗設(shè)計配合比的方法。日本、荷蘭、法國、瑞典等國都有過類似的方法，EFNARC對此制訂了詳細的規(guī)范和指南，其中的配合比設(shè)計程序較國內(nèi)同類方法更為詳細:（1)確定含氣量:一般為2.0;有抗凍性要求時，確定更高含氣 的28%-35%，松散體積為50%-60%;（3）確定砂含量:砂的最佳體積含量為砂漿體積40%-50%,決定于凈漿性能;（4）確定凈漿的組成:凈漿的最佳組成為:水泥+粉煤灰十硅灰，可充分利用不同微粒特性，獲得最佳性能。水膠比根據(jù)強度、耐久性和抗?jié)B性要求決定，水膠比體積比一般介于0.8-1.0之間，最佳比例需要通過砂漿流動度和V型漏斗試驗來分析確定目標值為:流動度達到24cm-26cm,漏斗流空時間達到7秒-11秒。

該方法與前述各種方法最大的區(qū)別在于，在保證強度的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)了按工作性要求設(shè)計自密實混凝土的原則。認為粗骨料的體積含量和砂在砂漿中的體積含量是影響拌合物流動性的重要參數(shù)，這種認識將自密實混凝土從工作性上與其它混凝土區(qū)別開來，但這兩個參數(shù)取值的確定過于籠統(tǒng)和經(jīng)驗化，它沒有一個區(qū)分標準，例如骨料的粒徑級配、水灰比或流動度要求等，而只給出一個籠統(tǒng)的經(jīng)驗范圍；在目前國內(nèi)對自密實混凝土的研究應(yīng)用尚且不是很純熟完善的情況下，該經(jīng)驗值恐怕并不比《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中查表選取單位用水量和砂率更符合客觀實際。

4.結(jié)語：

由于自密實混凝土對于原材料的質(zhì)量變化十分敏感，因此對其的研究需要從針對自密實混凝土對材料和配比的敏感性，在大量正交試驗的基礎(chǔ)上，分析外加劑、礦物摻合料、骨料質(zhì)量和數(shù)量等因素對自密實混凝土工作性能的影響，并從自密實混凝土的流變特性和工作性能的角度考慮，結(jié)合上述分析后再建立定量關(guān)系，利用優(yōu)化理論，研究基于地域材料特點的自密實混凝土的最佳配比方法。

[1] 巫祖烈,耿 卓,何小兵，高摻量大長細比聚丙烯纖維自密實混凝土性能試驗研究[J].路基工程,2013.5:27-30

[2] 韓先福，李清和，段雄輝，等，免振搗自密實混凝土的研制與應(yīng)用，混凝土，1996（6）：4-15

[3] 吳中偉，廉慧珍，高性能混凝土，北京：中國鐵道出版社，1999,10

TU7

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1007-6344（2015）04-0166-01

孫晉辰，1990.04，學(xué)歷：碩士研究生，研究方向：橋梁結(jié)構(gòu)損傷、病害分析、加固與健康檢測。