自密实混凝土制备技术及特性研究

2021-01-16张先奇张勇张舒安徽省建筑材料科学技术研究所

环球市场 2021年23期

张先奇张勇张舒安徽省建筑材料科学技术研究所

自密实混凝土属于高性能混凝土，具有高流动性、高填充、高抗离析性能，在重力作用下无振动，自动填充模板空间，形成密实的混凝土结构。大量研究表明，自密实混凝土结构有很好的力学性能和耐久性，能够有效提升工程施工进度，缩短施工周期，有效控制混凝土质量，使得建筑物和相关构筑物的耐久性得到有效的提升，且对环境保护有很好的作用，具有较高的社会效益和经济效益。

一、自密实混凝土的设计方法与制备技术

（一）设计方法及原理

制备自密实混凝土重点是使其在新搅拌阶段自动填充混凝土模板，在不增加振动的情况下达到密实，包括流动性、间隙通过性和抗离析三个方面。日本东京大学首次研究了自密实混凝土的设计，并提出了自密实混凝土的原型模型。后来，来自不同国家的研究人员对自密实混凝土的设计方法进行了进一步的研究，这些方法分为三类：

1.基于自密实混凝土拌合物的变形、间隙化和抗离析性的理论分析，以及实验室测试结果，以建立拌合物变形、抗离析性和间隙的通过性以及配合比参数之间的经验关系。日本科学家提出的设计方法，基于砂浆变形以及粗骨料之间的相互作用。

2.以自密实混凝土拌合物工作贡献的理论为基础，各组提出的自密实混凝土设计方法。如：各国学者提出的可压缩密实模型、基于经济性、耐久性的最小浆体体积的自密实混凝土设计方法等。

3.基于大量试验统计关系的自密实混凝土配合比设计方法。即通过大量实验数据的积累，建立了原料配比参数与混凝土性能之间的经验关系。但是，这种方法的工作量非常大，需要大量收集和积累相关数据，建立相关数据库，以提高模型的通用性。

现有的设计方法在充分反映自密实混凝土配合比性能的真实内涵，反映混凝土工作性、强度等级与耐久性或实用性等之间的协调关系方面还存在一定的差距。目前，自密实混凝土的设计方法还没有得到广泛的认可。

（二）自密实混凝土制备技术

自密实混凝土的特点是高度的流动性和体积稳定性，其组成比普通混凝土复杂。除了水泥、砂轮、混合物等基本成分。自密实混凝土中含有膨胀成分、改性粘度成分、超离心粉尘成分等。因此，自密实混凝土的制备比普通混凝土重要得多。高质量的自密实混凝土还必须具有高的流动性、高的自主性、高灌装能力和高的分离强度，这需要其组成部分的各种参数的最佳组合。

自密实混凝土的制备技术是基于不同参数之间的关系的合理协调和不同参数的最佳组合。一般来说，下列因素对压实混凝土的制备起决定性作用：

1.矿物掺合料

自密实混凝土浆料的总体积更大。如果只使用纯混凝土，混凝土的初始水化热就会更大，损害其体积的稳定性和强度。自密实混凝土的矿物混合物主要由石灰石、硅胶灰、粉煤灰和破碎矿物粉尘组成，这些粉尘在我国的使用相对广泛。矿物混合物可用于增加混凝土混合物的流动退火能量，减少氢化热，降低混凝土的温度，减少温度应力引起的裂缝。

2.多功能高效混合物

高效的多功能混合是自压混凝土制备的关键技术。与普通混凝土中使用的添加剂相比，自密实混凝土中使用的添加剂更重视多成分或多功能重叠。目前，复杂的多组分外加剂在工程中得到了广泛的应用。

（1）高效减水剂。自密实混凝土的制备需要有效的减水剂。一方面，高效率的减水剂可以通过降低混凝土的屈服剪应力和改善流变性能，来产生非常分散的效果；另一方面，可以有效地降低水胶的比例，保证硬化混凝土的力学性能和耐久性。目前，高效减水剂主要由四组主要的类型：萘磺酸系列、磺化三聚氰胺系列、氨基磺酸系列和聚羧酸系列。在我国家，前两个类型稳定性好、水泥的适应性广。

（2）其他因素。缓凝剂保证有效的施工时间；引气剂能够对混合料的流变性以及抗冻性产生改善的效果，减缩剂提高混凝土硬化过程中体积的稳定性；增稠剂提高了混凝土混合物的抗离析能力；膨胀剂可以补偿混凝土的收缩，减少开裂的可能性，等等。多组件组合和多功能重叠为自密实混凝土的制备提供了技术基础。

3.粗细骨料

粗骨料包括（骨量等级、颗粒大小、颗粒形状、体积含量等）对自密实混凝土的制备也至关重要。与普通混凝土相比，自密实混凝土的粗料含量较低，但纸浆含量较高，增加了混合料的流动性，减少了通过裂缝堵塞骨料的可能性。自密实混凝土各组分的粒径应力求满足“最大堆积密度理论”，即要求骨料先达到最大密实度，保证骨料之间的填充空间最小，且在较低的胶料用量下，可以形成足够的浆体体积，使混合物获得高流动能力。

二、自密实混凝土的特性

与普通混凝土相比，自密实混凝土具有以下特点：

（1）在新的搅拌阶段，无需额外人工振动压实，依靠自重灌装模具压实；

（2）早期阶段，避免产生原始缺陷；

（3）硬化后，有足够的能力抵抗外部环境的侵蚀。

自密实混凝土可在无外力的情况下自动填充混凝土模板，达到密实性，具有良好的流动性和稳定性。为了获得高流动性，应加入高效减水剂和一定数量的超细材料，以降低颗粒表面张力和颗粒间的摩擦阻力。为了获得良好的稳定性，使物料不离析，需要加入适量粒径小于0.25mm 的细填料，有时还需要加入粘度调节剂（增粘剂）。研究结果表明，在相同水灰比条件下，自密实混凝土的自由振动抗压强度、抗拉强度、弹性模量、握持强度等物理力学性能均优于传统振动密实混凝土，收缩、徐变性能也有所提高，其原因是由于自密实混凝土的自由振动具有致密的微结构，且具有良好的均匀性。