自密实混凝土研究综述

樊艺峰

（运城市水利勘测设计研究院，山西 运城 044000）

自密实混凝土研究综述

樊艺峰

（运城市水利勘测设计研究院，山西 运城 044000）

自密实混凝土是一种高性能混凝土，以耐久性为主要设计指标。介绍了自密实混凝土的起源、发展及研究和应用成果，通过与普通混凝土比较得出其优点与不足之处，并列举了其在大体积混凝土工程、隧道工程和水下混凝土工程方面的应用实例，以为进一步研究提供参考。

自密实混凝土；高流态混凝土；免振捣混凝土；水工材料

1 自密实混凝土的起源和发展

自密实混凝土是普通混凝土的一种，它的配合比设计方法、工作性能研究方法及施工工艺与普通混凝土有很多共同之处，而且自密实混凝土的研究方法主要是以普通混凝土的研究方法为基础展开的，因此，有必要对自密实混凝土的发展和研究状况进行简要阐述。

自密实混凝土又称高流态混凝土或免振捣混凝土，依靠自身重力作用而不需要振捣即可填充成型，比普通混凝土有更高的强度和耐久性能。

自密实混凝土最早在20世纪80年代末由日本学者Okamura发明并应用。他把这种技术首先应用到水下施工条件困难的混凝土，后经进一步研究改进，于1989年在东京做了公开试验，正式拉开了自密实混凝土研究和应用的序幕。20世纪90年代初，日本建筑协会材料施工委员会成立了“高流动性混凝土分会”，并于1992—1995年间对自密实混凝土的材料、配合比、施工、质量管理和工作性能开展了系统的研究。1997年1月制定了《高流动性混凝土材料、配合比、制作和施工指南》，大大推进了自密实混凝土在日本的发展。自密实混凝土的出现可以说是自混凝土出现以来发展过程中的一个重要里程碑，是混凝土发展历程中最具有革命性的一步。

自密实混凝土技术由日本迅速传播到欧洲、环太平洋及北美地区，在世界各地得到了快速发展和广泛应用。美国混凝土协会标准（ACI）、德国标准（DVB）、欧洲喷射混凝土协会标准（EFNARC）、挪威标准（NBP）和日本土木协会标准（JSCE）都建立了大量的自密实混凝土试验样本，对自密实混凝土的材料选择、配合比设计、工作性能评价、施工质量控制给出了相应的建议，对规范和推动自密实混凝土发展起了极大作用。自密实混凝土在日本、美国、挪威、英国、加拿大等国家广泛应用到工业民用建筑、水工、港口、军事等土木工程领域，在发达国家，自密实混凝土用量占到整个混凝土用量的30%～40%，大大推进了土木工程的建设速度，提高了混凝土的施工质量。

自密实混凝土的研究和应用在我国起步较晚，1995年以后开始应用在上海、深圳、北京等发达城市，但应用量很小。经过十几年的发展，通过许多学者和工程技术人员的努力，在自密实混凝土领域取得了丰硕成果，并于2006年8月颁布了我国首部自密实混凝土规程，即《自密实混凝土应用技术规程》。该规程对自密实混凝土配合比设计、施工方法和质量控制等制定了相应的标准，为自密实混凝土在我国的研究和应用作了进一步的规范。自密实混凝土某些方面的研究在我国已经逐步接近和达到了世界先进水平，但实际应用程度与发达国家相比还有较大差距。

2 自密实混凝土特点

自密实混凝土亦称免振捣混凝土，是一种高性能混凝土，是以耐久性为主要设计指标，重点强调工作性能的混凝土。这是一种在较低水灰比条件下，通过外加剂、胶凝材料、骨料选择与搭配及配合比的设计，使混凝土拌合物屈服剪应力减小到适宜范围，不泌水，不离析，同时又具有足够的塑性黏度，使骨料悬浮于水泥浆中，具有高流动性、高抗分离性、高间隙通过性和高填充性等优点。混凝土拌合物在其制造、运输、浇灌时不引起有害的离析，能在自重下不需振捣，自行填充模板内的空间，形成均匀密实的混凝土结构，硬化后具有良好的力学性能及耐久性能。耐久性能优异是自密实混凝土的显著特点，混凝土水胶比低，结构致密，抗渗和抗碳化性能强，水化温度低，抗裂性能好，可有效抵御环境中有害物质的侵蚀。此外由于大量掺加矿物掺合料，可预防和避免混凝土碱、集料反应。自密实混凝土具有优良的力学性能，不同的配合比条件下混凝土28d抗压强度为40～90MPa，混凝土与钢筋握裹力与振捣成型的混凝土基本相同，抗拉、抗折和静力弹性模量等力学指标较理想。随着现代建筑工程的需要和混凝土施工技术发展的要求，越来越多的工程采用自密实混凝土，常用于隧道的衬砌等无法振捣的部位，钢筋密集、断面狭小且振捣不易填充的部位，城市中要求降低施工噪音的工程，大面积浇筑、搭设脚手架工作量太大且工期要求紧迫的工程，以及其他无法或难以振捣的工程。自密实混凝土因其优异的施工性能，不仅能保证在不利的浇筑条件下能密实成型，还能避免出现振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。

与普通混凝土相比，自密实混凝土具有如下优点：一是在自重作用下无需人工振捣便可在模板里自动均匀填充成型，大大提高了旋工速度，缩短了施工周期。二是不需要人工振捣成型，节省了施工劳动力和施工机械，在提高劳动生产率的同时，大大降低了施工费用。三是具有良好的流动性、填充性和适当的抗离析性能，提高了混凝土的浇筑质量，减少了混凝土表面的蜂窝、麻面现象以及由于振捣不充分在混凝土内部产生的初始缺陷。四是更适合应用于复杂结构、密集钢筋、薄壁、大体积、大高度等结构，能获得更好的经济技术效果。五是施工时不需要机械振捣，降低了施工噪音污染，改善了施工现场周围的环境，可以说是一种“绿色”混凝土。六是具有更高的强度和耐久性以及广泛的施工适用性，能够适用结构加固和特殊用途结构混凝土当中。七是为达到更大的流动性和抗离析性，需要更多的填充材料，如硅粉、磨细矿渣及粉煤灰等，其中粉煤灰是几乎所有自密实混凝土都需要用到的材料，且自密实混凝土可以消耗大量的工业副产品，减少粉煤灰对自然环境的污染。

不足之处在于：一是相对于普通混凝土，自密实混凝土的组成材料中需要更多的水泥、添加材料以及较多的混凝土外加剂，导致自密实混凝土造价提高，这在一定程度上制约了自密实混凝土的推广应用。二是自密实混凝土对自身的工作性能要求很高，在满足强度的条件下，还要满足高流动性、填充性和良好的抗离析性能，配制满足工程需要的自密实混凝土比普通混凝土需要更多的组成材料，如高效减水剂、缓凝剂、粉煤灰等，因此自密实混凝土配合比设计过程更加复杂，配制周期也更长。三是为保证自密实混凝土的性能，控制混凝土质量需根据更多的评价标准和相关试验，如流动扩展度试验、L槽试验、U形槽试验等，试验工作相对复杂。

尽管自密实混凝土有一定不足之处，但在混凝土结构耐久性日益引起关注的今天，自密实混凝土因其所具备的优点而使其应用具有了新的意义。

3 自密实混凝土应用

自密实混凝土主要应用于以下几方面：

一是大体积混凝土工程。典型工程应用实例是日本明石海峡悬索大桥，全长1990m，该桥的悬索锚碇是采用自密实混凝土技术施工，骨料粒径最大达到了40mm，并没有出现离析现象，自密实混凝土采用现场搅拌泵送浇筑施工，使整个工程的工期缩短了近20%。

二是隧道工程。在国外，自密实混凝土广泛应用于隧道施工中。例如，1998年竣工的瑞士水利电力项目CleusonDixence中，隧道长15850m，斜井长3920m，共计使用了73000m3的自密实混凝土填充在岩石与钢衬之间，作为混凝土衬砌；1999年开工的瑞士Loetschberg铁路隧道长34642m，共使用了80万m3的自密实混凝土，取得了良好的技术效果。

三是水下混凝土工程。自密实混凝土最初出现时就是为了满足水下大体积混凝土施工的要求，在水下由于排水或振捣困难以及水下易腐蚀的环境，采用自密实混凝土可以获得良好的经济技术效果。

TV431

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1004-7042（2011）08-0034-02

樊艺峰（1965-），男，1989年毕业于太原工业大学水利水电工程建筑专业，工程师。

2011-06-09；

2011-07-12