浅析自密实混凝土的结构前景发展状况

　　摘要：自密实混凝土即拌合物具有很高的流动性而不离析、不泌水,能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。不仅可大大降低施工噪声,而且可加快施工速度、保证和提高施工质量。本文将会介绍自密实混凝的发展又来以及它的性能，应用。
　　关键词：发展，性能，现状
　　1.定义以及发展自密实混凝土(SelfCompactingConcrete或Self-ConsolidatingConcrete简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。
　　早在20世纪70年代早期，欧洲就已经开始使用轻微振动的混凝土，但是直到20世纪80年代后期，SCC才在日本发展起来。日本发展SCC的主要原因是解决熟练技术工人的减少和混凝土结构耐久性提高之间的矛盾。欧洲在20世纪90年代中期才将SCC第一次用于瑞典的交通网络民用工程上。随后EC建立了一个多国合作SCC指导项目。从此以后，整个欧洲的SCC应用普遍增加。
　　自密实混凝土是近20年来发明和得到广泛应用的混凝土,由于其优越的工作性能和良好的耐久性而在土木工程各个领域受到越来越多的重视。当前国内外有多种关于自密实混凝土的设计原理和方法,不同设计方法有不同的设计原理和特点。
　　2.基本性能
　　自密实混凝土的基本性能自密实混凝土可以降低施工噪音、提高劳动生产率、最大限度地减少建筑工人在狭小空间劳动时间、消除复杂构造物混凝土人工无法直接触及振?施工而留下的质量隐患。因此自密实混凝土有着广泛的使用空间和深远的意义。在公路桥梁工程中可以用于高配筋率桥梁及其他如箱涵的构造物,自密实混凝土的高流动性、高抗离析性、高间隙通过性和高填充性表征其特性的四项基本性能。此四者具有密切的对立统一关系。在低坍落度时,自密实混凝土的通过性、填充性主要受流动性影响;而在高坍落度时,材料的抗离析性是支配填充性的主要因素。而平衡上述情况的关键是使配合比中胶凝材料用量、用水量及外加剂量达到平衡。由此可见,自密实混凝土的填充性取决于其流动性(变形性能)及抗离析性能。流动性大,抗离析性能高的自密实混凝土拌和物其填充性能就优良。
　　3.配合比设计
　　高性能混凝土配合比设计的任务就是正确地选择原材料和配合比参数，使其中的矛盾得到统一，得到经济合理的混凝土拌合物。因为混凝土是一种多组分的不均匀多相体，影响配合比的因素很复杂，原材料的品质变化也很大，又涉及各种性能要求之间相互矛盾的平衡等，所以至今配合比的确定仍主要依靠经验和试验。
　　自密实高性能混凝土配制的关键是在保证所需强度的前提下，得到可以不振捣，必要时也可少振捣的高流动性混凝土拌合物。与传统混凝土比较，高性能混凝土的配合比特点是：水胶比低、粉体量大、浆集比大、粗骨料量小。
　　（1）、原材料
　　材料使用粗骨料，粗骨料的粒形、尺寸和级配对自密实混凝土拌和物的工作性，尤其是对拌和物的间隙通过性影响很大。颗粒越接近圆形，针、片状含量越少，级配越好，比表面积就越小，空隙率就越小，混凝土拌和物的流动性和抗离析性、自密实性就好；粗骨料的最大粒径越大，混凝土拌和物流动性和间隙通过性就越差，但如果粒径过小，混凝土的强度和弹性模量将降低很多。为了保证混凝土拌和物有足够的粘聚性和抗堵塞性，以及足够的强度和弹性模量，故宜选用粒径较小（5～20mm）、空隙率小、针片状含量小（≤5％）、级配较良好的粗骨料。[1]
　　(2)、配合比参数
　　《高强混凝土结构设计与施工指南》规定了配制C50和C60高强混凝土所用的水泥量不宜大于450kg/m3，水泥与掺和料的胶结材料总量不宜大于550kg/m3。按照《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28-86规定,粉煤灰宜与外加剂复合使用以改善混凝土和砂浆拌和物和易性，提高混凝土（或砂浆）的耐久性。外加剂的合理掺量可通过试验确定。
　　为了保证混凝土具有良好的耐久性，高性能混凝土的水胶比一般应低于0.4。水胶比在很大程度上仍主要凭经验经试配确定。根据C50混凝土强度的要求，初步选择水胶比为0.34、0.32、进行试配。
　　
　　 3d强度(MPa) 达设计强度(%) 7d强度(MPa) 达设计强度(%) 28d强度(MPa) 达设计强度(%)
　　1-1 34.2 68% 43.8 88% 61.0 122%
　　1-2 35.0 70% 44.8 90% 62.7 125%
　　1-3 33.5 67% 40.9 82% 59.3 119%
　　1-4 32.4 65% 41.4 83% 60.7 121%
　　2-1 36.2 72% 44.2 88% 63.2 126%
　　2-2 36.9 74% 45.9 92% 64.0 128%
　　2-3 35.8 72% 43.2 86% 62.1 124%
　　2-4 34.5 69% 40.6 81% 61.5 123%
　　图表
　　图表所示为不同试配条件下混凝土的强度值。由表中的试配强度结果按拌和物性能与各龄期抗压强度的比值，最终确定采用表1中水胶比为0.34的混凝土配合比。
　　在理论分析的基础上，重点针对自密实混凝土的性能特点，综合分析技术、经济和使用等因素，对自密实混凝土的组成材料进行合理选择，使配合比达到最终使用要求。
　　4.国内外自密实混凝土的研究及应用现状
　　目前对自密实混凝土的研究主要从配合比优化人手．结合结构设计、生产质量控制、现场施工工艺、工程应用等方面展开。在配合比优化方面主要针对自密实混凝土对材料和配比的敏感性，在大量正交试验的基础上，分析外加剂、矿物掺合料、骨料质量和数量等因素对自密实混凝土工作性能的影响，建立定量关系。利用优化理论，研究基于地域材料特点的自密实混凝土最佳配比方法；在材料性能试验方面，主要从混凝土的流变性能和工作性能；早期体积稳定性如收缩、徐变、温度变形等；力学性能如抗压强度、弹性模量、粘结强度等：抗渗性等方面展开。在理论研究方面如白密实混凝土的物理力学性能和耐久性方面的理论分析比较少。尤其是早期的收缩机理，影响因素的数量及程度，测量方法，预测模型等问题研究较少。[2]
　　日本到2004年自密实混凝土总应用量已超过250万m3，并有逐年增加之势。目前，日本正在致力于将自密实混凝土从特种混凝土发展成普通混凝土。典型的工程应用实例是跨度为1990m的明石海峡大桥(悬索桥)，该桥的两个锚碇分别使用了24万m3和15万m3强度为25MPa的自密实混凝土。由于采用了自密实混凝土，使得锚碇的施工工期由2.5年缩短为2年，缩短工期20％。
　　近年来，由于日本应用自密实混凝土的不断成功，使西方国家也开始关注和应用该项技术。其中，美国西雅图六层的双联广场钢管混凝土柱(28d抗压强度115MPa)是迄今为止自密实混凝土应用中强度最高的实例。由于采用了超高强度自密实混凝土，从底层逐层泵送，无振捣，降低了结构成本的30％。荷兰也是目前应用该技术较为普及的国家之一，大约有75％的预制混凝土结构采用自密实混凝土。不仅保证了特殊结构施工的需求，也使混凝土制品的性能与外观质量得到了改善和提高。
　　我国自密实混凝土的研究及应用相对较晚，但近几年得到迅速的发展。北京、深圳、南京、济南、长沙等城市陆续有了自密实混凝土的应用报道，应用领域也从房屋建筑扩大到水利、桥梁、隧道等大型工程。从1995年开始，浇筑量已超过4万m3。主要用于地下暗挖、密筋、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位，同时也解决了施工扰民等问题，缩短了建设工期，延长了构筑物的使用寿命。其中具有代表性的工程实例有：北京首都机场新航站楼的简体墙、西单北大街东侧商业区改造的工程，大亚湾核电站的核废料容器建设工程，厦门集美历史风貌建筑的保护工程，长江三峡等多个水电站的导流洞、左岸左厂坝的引水工程［3］，润扬的长江大桥的建设工程，福建万松关的隧道工程。均取得了较好的技术、经济和社会效益。
　　近几年自密实混凝土在我国发展应用速度加快，应用领域也进一步拓展，但国内尚未有统一的工程标准，致使在应用中缺乏指导性文件，产生了一些问题，不利于该技术的推广应用。为此，中国工程建设标准化协会在搜集了国内外有关的标准资料，翻译了国外的有关资料，并结合国内的实际情况编制了《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203：2006），推荐给工程建设、施工和使用单位采用。
　　5.总结
　　自密实混凝土的材料成本要略高于普通混凝土，这也成为应用自密实混凝土的主要障碍。但是它具有普通混凝土无法比拟的优良性能，应将它与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来综合考察其经济指标，尽快推动自密实混凝土在我国的广泛应用。冰岛建筑研究院的Wallkevik先生预言：“将来有一天，所有混凝土都会变成自密实混凝土”，这一天是否会到来或什么时候到来，目前还难以回答，但有一点可以肯定，自密实混凝土适用于大多混凝土结构和施工条件，具有非常广阔的应用前景。
　　6.参考文献
　　[1]陈建奎.王栋民高性能混凝土(HPC)配合比设计新法--全计算法，硅酸盐学报2000(2)
　　[2]黄士元.蒋家奋近代混凝土技术，1998
　　[3]中国建筑工业出版社编.建筑材料应用技术规范（修订版）.中国建筑工业出版社，中国计划出版社，2003

《浅析自密实混凝土的结构前景发展状况》

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