自密实混凝土的优越性及制备要点

摘 要： 自密实混凝土具有很高的流动性，能不离析、不泌水、不经振捣仅依靠重力而自

流平均匀充满模型，同普通混凝土相比有着诸多优越性。本文主要阐述了自密实混凝土制备的原材料选择、配合比设计两个关键环节。

自密实混凝土的优越性及制备要点

自密实混凝土也被称为高流态混凝土，属高性能混凝土的一种。自密实混凝土由高效减水剂、流化剂、增稠剂以及掺加粉煤灰、矿渣等粉粒制成，具有很高的流动性，能不离析、不泌水、不经振捣仅依靠重力而自流平，均匀充满模型、包裹钢筋。

普通混凝土会因为振捣不足或过分振捣产生空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷，影响混凝土的力学性能以及耐久性。20世纪80年代后期，混凝土的耐久性在日本受到高度重视，但因缺乏混凝土施工的熟练工人，混凝土浇筑质量难以保证。因此，日本学者首先提出“自密实混凝土”的概念。他们进行了大量的研究、试验，在许多工程实例中取得了成功。之后，美国及欧洲等国家也开始了该项技术的研究。我国自90年代初期开始对自密实混凝土进行研究，现已广泛应用，在多项工程实践中取得到成功，研究成果总体上已达到国际先进水平。

1 自密实混凝土的优越性

通过大量的理论研究和工程实践表明，自密实混凝土与普通混凝土相比有着诸多优势，具体表现为：

.自密实混凝土不需振捣，避免了漏振、过振等施工中的人为因素以及配筋密集、结构形成复杂等不利条件对其影响，保证了钢筋、埋件及预留孔道位置不因振捣而移位，保证结构质量，从而提高混凝土质量，增加结构综合寿命，降低工程的综合成本。有着客观的综合经济效益。

.由于取消了振捣成型，简化工序，可以提高施工速度，缩短施工工期。具有显著经济和社会效益。

.降低劳动强度、节省劳动力，减少振捣机具和能耗，从而减少机械费用及人工费用，具有显著的经济效益。

.可以消除因振捣而带来的噪音，改善施工环境，不扰民，可24h作业，具有显著的环境效益。

.大量掺加矿渣、粉煤灰等工业废料，使资源得到更有效的利用，具有显著的环境效益。 .施工方便，为结构设计提供了更大的自由度，具有综合效益。 2 自密实混凝土的制备要点

从1995年开始，我国北京、深圳、济南、青岛等城市开始使用自密实混凝土，主要用于地下暗挖、密筋、浇筑量大、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位及解决扰民问题、缩短工期等。典型工程如：北京西单北大街东商业区热力通道工程、朝阳区南磨房1、2号楼、西单G3区2号楼、十里河综合楼、恒基中心—天元大厦地下通道、恒基中心—北京站地铁地下通道工程、深圳南方国际工程、青岛基地海洋世界工程等。随着城市基础设施建设的发展和当今高大、复杂建筑结构的需要，以及自密实混凝土经济效益、社会效益和环境效益的日益显现，自密实混凝土应用市场越来越大。目前，对自密实混凝土的研究更加深入，已开发出高强、抗渗等多种高性能自密实混凝土。

材料选择、配合比设计等是自密实混凝土的关键环节，对其的大量研究为自密实混凝土的普及和推广奠定了坚实的基础。

2.1 自密实混凝土原材料选择

（1）水泥：各种水泥都可以用,选择取决于对混凝土强度、耐久性等的要求。一般优选稳定性好，低需水性，并与高效减水剂相容的水泥。水泥用量为350kg～450kg/m。 （2）细骨料：普通混凝土用的砂均可使用，包括粉碎砂、河砂。一般优选中粗砂，并严格控制含泥量。砂在混凝土中存在双重效应，一是减水效应，二是需水效应。这对相互矛盾的效应需根据水泥、掺合料、外加剂等情况综合考虑。

（3）粗骨料：各种类型粗骨料均可使用，如：卵石、碎石等，其中卵石有利于改善流动性，碎石有利于改善强度。粒径一般在16mm～20mm之间，最大粒径可到40mm以上，视混凝土结构尺寸及钢筋疏密程度而定，应优选圆形石子，控制针状、片状颗粒含量。 （4）外加剂：是自密实混凝土的重要组成部分，在调解混凝土高流动性与高抗分离性中起着重要的作用。根据混凝土强度、使用要求及施工环境选择适宜的外加剂，并考虑外加剂彼此之间、外加剂与水泥之间的相容性。常用的外加剂如：

①减水剂：宜采用减水率30%以上的高效减水剂，如：聚羧酸系列高效减水剂、DFS-2高效减水剂、JDF减水剂等。

②增稠剂：二醇、酰胺、丙烯酸、多糖、纤维素等。 ③引气剂：有抗渗、防冻要求时使用。

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（5）矿物掺合料

①石粉：粒径小于0.125mm，作为惰性填料，用于保证足够的浆量，改善和保持自密实混凝土的工作性。

②粉煤灰：优质的粉煤灰（细度约4000m/g）是自密实混凝土最常用的活性掺合料，具有“活性效应”、“界面效应”、“微填充效应”和“减水效应”,可有效改善自密实混凝土的流动性。

③矿渣：磨细矿渣（粒径小于0.125mm）用于改善和保持自密实混凝土的工作性，提高自密实混凝土硬化后的强度。

④微硅粉：用于改善自密实混凝土的流变性能和抗离析能力。 2.2 配合比设计方法

自密实混凝土高工作性要求新拌状态下的混凝土应具有高流动性、高抗离析性、高间隙通过性和高填充性。自密实混凝土的这四项基本性能，需要通过添加适当外加剂及合理的配合比来实现。

通过对影响自密实混凝土工作性能和硬化后力学、耐久性能等各因素的研究表明： ①掺加新型高效减水剂后，拌合物中砂浆的屈服剪切应力显著降低，适宜的掺量和较低的水胶比条件下混凝土流动性好，不易离析。

②浆固比增大，拌合物流动性、间隙通过能力和填充性都得到提高，强度也增大。但随浆固比的提高，混凝土收缩值会有所增大。研究表明：浆体所占体积比率在34％~42％时，可使混凝土具有良好的工作性能、力学性能及耐久性能。

③砂率值的大小影响间隙通过性。砂率值在50％左右为最佳。

④在水泥用量相同的条件下，增大掺合料掺量可提高浆固比，能调节改善混凝土拌合物的流变性，并可降低水胶比，提高强度和其它性能。

⑤在浆固比相同的条件下，粉煤灰掺量超过30％时会降低强度，掺量45％以上时影响较为显著，但增加粉煤灰掺入量能减小混凝土收缩值。

⑥混凝土拌合物的流变性能与拌合物中砂浆的流变性能直接相关，同时也受粗细骨料的质量、比率和胶结材料浆体所占比例的影响。如果拌合物中砂浆的屈服剪应力过小，则混凝土容易产生离析，此时需对外加剂掺量和水胶比等加以调整，以获得良好的流动性与抗分离性。

针对自密实混凝土对材料和配比的敏感，在大量正交试验的基础上，分析外加剂、矿

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物掺合料、骨料质量和数量等波动因素对自密实混凝土工作性能的影响。根据优化理论，优选的自密实混凝土配合比有以下特征：

水胶比为0.27~0.41；胶结材料浆体体积占34％~42％；砂率值为50％左右；DFS-2高效减水剂掺量一般为0.5％~0.8％；粉煤灰、磨细矿渣等掺合料按其品质和作用效应的不同，有各自的掺量范围，如粉煤灰的掺量一般为20％~45％，磨细矿渣一般为40％～75％。

总结国内外的相关资料，自密实混凝土的工作性能指标应达到：坍落度为240~270mm，扩展度大于600mm。为达到自密实混凝土这些特殊的性能指标，大批国内外专家、学者进行了大量的研究试验，提出了许多切实可行的配合比设计方法，如：

1993年，东京大学的学者Okamura提出的一种配合比设计方法是，先做水泥浆和砂浆试验，主要目的是检查超塑化剂、水泥、细骨料和火山灰材料的性能和密实能力，然后再做自密实混凝土试验。

台湾学者提出的方法是填密拌合物设计算法，是从最大密度原理和超砂浆理论推导出来的。

我国也有多家建筑公司和构件厂结合自己的经验，提出了各具特色的配合比计算方法。如：北京建工集团等单位提出的按混凝土、砂浆、水泥净浆、胶凝材料四层次体系的设计方法。

配制自密实混凝土，原则是用水泥浆(胶凝材料)填充骨料骨架的间隙。目前国内通用的、简便易行的计算步骤是：

①粗、细骨料用量。

②水泥用量。

③按强度推算水泥需要的拌合用水量。 ④粉煤灰及矿渣灰掺量。

⑤自密实混凝土中需要的拌合用水量(水泥、粉煤灰、矿渣灰用水量之和)。 ⑥减水剂用量。

⑦根据骨料的含水率调整自密实混凝土中的拌合水用量。

计算出配合比后，进行试配和性能测试试验，然后根据试验数据调整配合比，最终计算出符合设计要求的自密实混凝土配合比。

3 需要研究解决的问题

目前国内许多单位和部门参考国外资料，再结合自己的实验，创造了各种各样的拌合

物评价方法、配合比计算试验方法、硬化混凝土性能检测评定方法等，不利于自密实混凝土的普及推广，有待规范。

自密实混凝土与相同强度的普通混凝土相比，其弹性模量稍低，收缩和徐变稍大，需要系统研究用于主要受弯构件在荷载作用下产生裂缝后，混凝土碳化及其对钢筋绣蚀的影响。此外，自密实混凝土凝结时间较长，早期强度低，冬季施工时要采取相应措施。

自密实混凝土对原材料和配合比很敏感，对模板工程、钢筋工程、支撑工程等都具有新的要求，因此在施工管理时要求更高，浇筑工人也需要进行系统的培训。

（赵中永：工程师，研究方向为建设工程管理与施工技术研究。） 参考文献：

[1]段雄辉.免振捣自密实混凝土技术及工程实践.建筑技术，1997(1).

[2]周覆 编译.高性能混凝土与自密实混凝土在日本的发展与应用.国外桥梁，1998(2). [3]廉慧珍，张青，张耀凯.国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状.施工技术，1999(5).

[4]赵筠.自密实混凝土的研究和应用.混凝土，2003(6).