浅谈自密实混凝土砂率的工程控制管理

（江苏建筑职业技术学院， 江苏 徐州 221116）

0 引言

相对普通混凝土而言，新拌自密实混凝土流动性大、粘聚性保水性好，具有良好的变形能力，无离析、分层和沁水现象，因此具有更好的和易性[1，2]。自密实混凝土浇注时仅依靠自身重力作用就能自由流淌穿越钢筋间隙进行充分填充而不需振捣，且硬化后均匀密实，具有一般混凝土同等的力学性能、耐久性能以及变形性能[3]。因此自密实混凝土常用于构件配筋稠密复杂的混凝土结构工程、长细比较大的钢混结构工程、特种薄壁结构工程、存在无法振捣部位和断面狭小且振捣不宜部位的浅埋暗挖和隧道衬砌等地下工程、要求降低施工噪声的绿色工程[4]。

优质的自密实混凝土是保证工程质量、加快施工进度、促进施工管理、解决繁杂劳动及熟练技工不足、消除施工噪声危害等的关键物质基础，而自密实混凝土的性能影响因素众多，包括原材料的性质、配合比、搅拌情况、环境温湿度、养护情况等内外因的综合作用。实际工程应用中，新拌混凝土和易性成为控制自密实混凝土工程性能的一个简单易控的主要因素，因此做好自密实混凝土的工程控制管理能取得事倍功半的效果。新拌自密实混凝土的和易性主要受水泥品种和用量、水灰比、砂率、骨料级配、外加剂等因素影响[5]。经过多年探索研究，工程中已有比较成熟完善的对砂率外各因素的控制管理方法[6]，砂率对自密实混凝土的和易性以及硬化后性能的影响与普通混凝土存在一定的差异，因此有必要对自密实混凝土中砂率的工程控制管理进行分析研究，为行业就自密实混凝土工程质量精准控制管理提供一些参考。

1 砂率对自密实混凝土性能影响研究进展

所谓砂率(SP)就是自密实混凝土骨料中砂所占的比率，通常用质量百分比表示。砂率是影响自密实混凝土性能的一个关键因素，自东京大学冈村甫教授实验室于1968年7月10日进行现场实地浇注演示后，德国、英国、美国和加拿大等国相继开展了自密实混凝土的应用研究，各国学者不断就砂率对自密实混凝土性能的影响进行研究探索，并且取得了斐然成果[7]。

1.1 国外研究概况

英美日等国通过对自密实混凝土开展十几年的系统研究，涵盖自密实混凝土的工作性能测定、配合比设计、和易性、掺和料、外加剂以及耐久性等多方面研究。根据多年研究成果，欧洲混凝土和化学专业委员会(EFNARC)于2002年3月编制了第一个自密实混凝土设计、应用规范，同年美国ASTMC09委员会也开始制定自密实混凝土的标准。各标准对自密实混凝土砂率的设计做了相关规定。

1.2 国内研究概况

我国对自密实混凝土的研究应用起步较晚，较早的是1996年北京城建集团的韩先福等人通过实验和工程应用研究分析，研究结果显示，砂率是影响自密实混凝土和易性以及硬化后各种物理力学性能的一个非常显著因素，工程建议砂率取50%设计。2004年，沈阳华强建设的孙家骥等人实验研究发现，砂率在38%～44%范围内变化时，对高强度自密实混凝土的工作性影响不大，但在44%～50%范围内变化时，工作性能随着砂率增大而下降，砂率对混凝土的强度影响较小。2005年，武汉大学祝雯进行的实验研究结果表明砂率是影响混凝土拌合物匀质性和填充性的重要因素，合理砂率为50%～55%，最佳砂率为52%，砂率建议选为50%。2006年中南大学刘宝举教授研究发现砂率由48%降低至42%时，混凝土的流动性、填充性和稳定性变化幅度不是特别大，但间隙通过性降低明显。2008年，刘洪学实验研究发现砂率对混凝土的工作性影响比较大，砂率增加，混凝土的稳定性增加，立方体抗压强度下降。重庆交通大学罗耀平通过正交试验分析确定最佳砂率为46%。

2012年，华北水利水电学院刘焕强等人试验研究发现，随着砂率从45%增加开始，混凝土拌合物和易性明显改善，当砂率在 48%时，其工作性能最好，随后当砂率进一步增大时，混凝土流变性下降，粘聚性和保水性变差。2013年，南京工业大学徐杰等人研究发现，随着砂率的增加，混凝土的塑性粘度降低，流动性提高，砂率越大，初始侧向压力越高，下降速度越慢。2014年，马良等人试验结果表明随着砂率由48%增至55%时，砂率在51%时，混凝土开裂裂缝最大，随着砂率增大混凝土3d应变收缩逐渐增大。2015年，周飞等人实验研究结果表明，砂率对混凝土拌和物工作性有较大影响，增大砂率可提高砂浆和混凝土拌合物的粘聚性能，砂率过大会使得砂浆变得粘稠，流动性能变差。2016年，郭晓悦等人通过试验研究发现，不同砂率对填充层自密实混凝土早期强度影响不大，后期强度随砂率的增大而增加，但砂率过大时强度又有所减少。适用于CRTSIII型板式无作轨道板下填充层自密实混凝土的最佳砂率为50%。2017年，黄达等人试验研究结果显示，随着砂率的增加，混凝土的强度逐渐降低，砂率的相对变化对自密实混凝土工作性影响较大。

综上试验研究结论，砂率是影响自密实混凝土性能的一个重要因素，不同强度等级、不同掺合料的自密实混凝土，砂率的影响不同，这就需要实际工程应用中具体情况做施工配合比调整试验，对砂率进行调整。砂率的调整在自密实混凝土的应用中起着非常重要的作用，对砂率作出变动之后，将会明显改变骨料的总表面积。砂率增大，将会使得新拌自密实混凝土流动性增强，塑性降低，对于整个建筑物来说，自密实混凝土砂率的增加会增加建筑物使用寿命，延长各个建筑结构的使用期限。

2、对砂率进行工程控制管理重要性

2.1 工程质量的保证手段

研究表明，砂率是影响自密实混凝土性能的一个非常显著因素，工程中，控制管理好施工配合比中的砂率，有力保证自密实混凝土的具有良好的工作性能及硬化后优良的物理力学性能，从而能取得品质更好的建筑工程结构。细部着手，做好砂率的控制管理管理，是建筑工程获得可靠质量保证的有效管理措施之一。工程建设中，技术人员自密实混凝土的砂率进行合理、严格的设计、监督和检查，保证工程建设符合国家有关工程建设标准和设计图纸的要求，有效地控制自密实混凝土质量，确保工程建设品质。

2.2 项目进度的保障策略

采用免振捣自密实混凝土的工程，往往存在无法振捣的工作空间，需要靠自密实混凝土的流动性充分自主填充。砂率对新拌自密实混凝土和易性影响很大，工程现场只有控制管理好砂率，获得和易性更加优良的自密实混凝土，才能保证浇筑时填充密实，浇筑工序一次性完成，有效避免因填充不密实造成的混凝土孔洞、蜂窝、麻面和裂缝等工程缺陷，减少因这些缺陷而引起的修补、返工等增加工期的建设活动，从而保障项目进度正常完成。

2.3 控制工程成本的有效措施

自密实混凝土因在自重作用下流淌填充，无需现场振捣，免去振捣人工费和器具使用费。最优砂率是配制高性能自密实混凝土的必要条件，高性能自密实很混凝土硬化后结构密实，混凝土强度较高，混凝土表面很少出现蜂窝麻面等缺陷，大大减少因为混凝土振捣不全面、不彻底引起的工程质量缺陷现象，从而减少工程局部返工或者修补等活动。此外，自密实混凝土没有大幅度的振捣工序，浇筑完后废弃混凝土垃圾数量较少，降低建筑垃圾收集、运输和处理费用。由此可见，采用自密实混凝土的工程能一定程度降低混凝土浇筑工程的人工费、机具使用费、环保措施费以及可能发生的工程修补增加的费，从而有效控制工程成本。

3 自密实混凝土砂率控制管理存在的问题

3.1 控制管理制度不健全

建筑市场正在扩大，但该系统的制度建设并没有跟上系统的步伐。大量的实践表明，科学有效的管理制度是决定项目质量的一个重要因素。建设单位、施工单位和监理单位虽然已经制定了不少工程项目的管理制度，但最多针对分项工程，例如制定了钢筋工程、自密实混凝土工程的控制管理措施，但对各分项工程的各方面规定还不够细致具体。目前很少看到有关于自密实混凝土工程中砂率控制的相关管理制度。制度不够完善，在施工建设中，可能造成实际砂率与施工配合比中的砂率存在偏差，影响新拌自密实混凝土的和易性，严重的甚至影响整个自密实混凝土工程的质量。

3.2 专业技术人员缺乏

目前建筑市场人工成本不断增大，使得很多建设单位、施工单位和监理单位现场配置管理人员稀少，出现了一人身兼数职的现象，部分员管理人员非专业出生，对专业技术掌握不熟练，砂率检验调试能力较弱，将大部分精力放在保证工程进度和设备采购等擅长专业方面，在砂率控制管理方面几乎“无人问津”。砂率的工程应用存在控制管理薄弱环节，难免因砂率使用不当影响工程质量。

4、砂率工程控制管理的对策分析

4.1 细化工程管理制度

针对工程管理制度不够健全的现象，细化自密实混凝土工程管理制度，补充制定自密实混凝土工程应用中配合比管理工作中的砂率控制措施，使得各建设主体有章可循，依制度开展工程建设活动。通过学习借鉴发达国家相关工程管理体制，结合我国新时期建设行业实际发展现状，经过科学的管理理论分析，制定符合实际工程的自密实混凝土砂率控制管理制度，建立完整的砂率工程控制管理岗位责任，切实将砂率的工程应用管理控制落实到各个单位以及各级专业管理人员。

4.2 培养引进专业技术人才

人力资源是企业竞争的核心因素，工程建设管理队伍的专业技术水平直接影响工程结构的质量、进度和成本，从而影响各建设单位的发展。因此，培养和引进专业技术人才，是有效控制自密实混凝土砂率的措施。建设单位、施工单位和监理单位可以采取定期培训，邀请专业人员举办专题讲座，进行自密实混凝土有关理论知识的学习，了解熟悉自密实混凝土的性能，掌握自密实混凝土配合比中砂率的设计计算原理，熟悉施工质量控制标准，确保实际工程对砂率进行科学、合理，减少建筑施工中的自密实混凝土分项工程环节出现质量问题。管理者需不断提高自己的职业道德和责任感，不断提自身的综合素质，打造优秀的专业技术管理团队，以确保工程建设的质量管理。各建设主体可适当设置奖励办法，充分调动专业技术人员对砂率工程控制管理的积极性。

4.3 加大管理力度

各工程建设单位加大管理力度，运用科学的管理模式，加强工程中砂率的控制管理深度和精度。充分利用信息化技术，对自密实混凝土工程中相关数据进行实时计算和分析。严格检查所采购材料的数量和质量，抽样检验和重点检查相结合，防止不合格的自密实混凝土材料进入施工现场。技术管理人员必须及时到现场查看自密实混凝土分项工程进展情况，做到“多走、多看、多听、多说”，加强现场巡视、旁站巡视等，对实时采集的数据分析，因砂率原因可能引起工程质量问题时及时提醒或制止，组织技术讨论，重新确立合理砂率后再进行工程施工。

5、结语

随着自密实混凝土在各类工程中的大量应用，控制自密实混凝土的质量成了影响工程品质的重要因素，工程中对砂率进行科学合理的控制管理，能有效控制自密实混凝土的质量，保障工程进度安排，有效控制工程成本，从而有助于建设优质工程。

工程中，由于自密实混凝土材料极强的地域性，自密实混凝土工程多样性，使得自密实混凝土配合比可重复性差，实验室配合比未必总能满足现场施工设计要求。目前我国建筑行业缺乏具体细致的自密实混凝土砂率控制管理制度，缺乏专业的技术管理人才，可以从细化工程管理制度、培养引进专业技术人才和加大管理力度三方面入手，因地制宜，具体工程情况具体设计分析，从而对自密实混凝土砂率的工程应用进行有效控制管理，提高自密实混凝土工程的质量，提高企业的业务水平和竞争力。

[1]刘运华，谢友均，龙广成等.自密实混凝土研究进展[J].硅酸盐学报，2007，35 (5)：671-678.

[2]于春辉.低强度高性能机制砂混凝土和易性的研究[D].西南交通大学，2013.

[3]庞超明.自密实混凝土的制备、性能及机理研究[D].东南大学，2012.

[4]陈春珍.自密实混凝土性能及工程应用研究[D].北京工业大学，2010.

[3]陆建彬，黄鑫洪，赵长红.自密实高性能混凝土在结构工程中的应用[J]. 建筑技术. 2007(04)

[5]李欣.自密实混凝土在实际工程中的应用[J].建设科技，2009(5): 106-107.

[6]安雪晖，黄绵松，大内雅博，金峰等.自密实混凝土技术手册[M].中国水利水电出版社，2008.

[7]关天琪. 自密实混凝土配合比设计方法及其性能研究[D].2016.