C70自密实混凝土性能研究

王宁，吴谦，高伦，王爱钰，何正斌

（ 中建商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430040）

C70自密实混凝土性能研究

王宁，吴谦，高伦，王爱钰，何正斌

（ 中建商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430040）

本文研究了 C70 自密实混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能。所配制的自密实混凝土初始坍落度 260mm、扩展度 690mm、倒坍时间 9.2s、U 型槽填充高度 330mm，可以满足自密实的要求，2h 坍落度无损失；28d 抗压强度达到104.8MPa；所配制的混凝土抗渗性能良好、抗 Cl-渗透性能良好，28d 收缩值比普通混凝土小 23.8%，各龄期抗碳化性能良好。

C70 自密实混凝土；工作性；抗 Cl-渗透；收缩

0 引言

随着高层或超高层建筑的跨越式发展，高强混凝土用量不断增多。由于这一类高层或超高层建筑普遍结构复杂，布筋密集，在要求混凝土具有高强度的同时，工作性也需要满足自密实的要求，在这样的条件下，高强自密实混凝土应运而生。高胶凝材料用量。低水胶比是高强自密实混凝土的显著特点，这一特点可以使混凝土满足高强自密实的要求，但也增加了混凝土开裂的风险，影响混凝土的耐久性[1-3]。本文对 C70 自密实混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能进行研究，配制出的混凝土在工作性、抗压强度及耐久性方面均满足要求。

1 原材料与试验方法

1.1 原材料

（1）水泥

水泥采用华新 P·O42.5 水泥，其物理性能见表 1。

表 1 水泥的物理性能

（2）矿物掺合料

粉煤灰采用 I 级级粉煤灰，其细度 6.5%，烧失量2.9%，需水量比 94%；矿粉采用 S95 级矿粉，比表面积420m2/kg，密度 2.82kg/m3，28d 活性指数 97%；硅灰中 SiO2含量为 91.85%，比表面积为 20000m2/kg。

（3）骨料

细骨料采用中粗河砂，细度模数 2.6，含泥量 0.3%，泥块含量 0%；粗集料采用碎石，碎石粒径 5～20mm，颗粒级配良好，含泥量 0.1%，泥块含量 0%，压碎值 7%。

（4）高效减水剂

减水剂采用聚羧酸减水剂，固含量 21.50%，减水率20.8%。

（5）水

试验用水采用洁净的自来水。

1.2 试验方法

混凝土的抗渗试验、抗 Cl-渗透试验、抗碳化试验及收缩试验，按照 GB/T 50082－2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中的规定进行；力学性能试验按照GB/T 50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法》中的规定进行。

2 C70自密实混凝土性能

2.1 C70 自密实混凝土配合比设计

自密实混凝土的耐久性与收缩性密切相关，如果收缩性满足要求，表明混凝土内部裂纹较少，自由水通过的难度增加，抗渗性能也会达到要求。通过前期试验对比，自密实混凝土的收缩比普通混凝土的要大。因此，本试验在配合比设计过程中，考虑到水化温升对自密实混凝土收缩性能的影响，采用掺入矿物掺合料取代水泥的方式降低水化热，在不影响和易性的前提下降低自密实混凝土的收缩。C70 自密实混凝土与 C70 普通混凝土的配比如表 2 所示。

表 2 C70 自密实混凝土与 C70普通混凝土配合比 kg/m3

2.2 C70自密实混凝土拌合物工作性

C70 自密实混凝土的工作性能指标与坍落度经时损失结果见表 3，拌合物工作性试验如图 1、图 2 所示。

表 3 C70 自密实与普通混凝土工作性

图 1 自密实混凝土工作性

图 2 自密实混凝土的 L 流动仪试验

从图中可以看出，混凝土拌合物不离析、不泌水、间隙通过性强，具有优良的工作性。从表 3 中可见，试验验证的C70 自密实混凝土满足自密实要求，2h 坍落度几乎无损失。满足自密实混凝土应用技术规范可知，所配制自密实混凝土自密实性能达到二级要求。

2.3 C70 自密实混凝土力学性能

表 4 为 C70自密实混凝土的力学性能。从表中看出 C70自密实混凝土的力学性能均达到了 C70 普通混凝土的力学性能指标，且未振捣试件的抗压强度为振捣试件抗压强度的98.8%。

表 4 C70 自密实混凝土力学性能指标

3 C70 自密实混凝土长期性能与耐久性能

3.1 C70 自密实混凝土的抗渗性能

试验过程中，试件均未出现渗漏现象。将抗渗试件劈裂后发现，渗水高度只有 2mm，试件渗透性很低，混凝土抗渗性能良好。

3.2 C70 自密实混凝土 Cl-渗透性

表 5 为 ASTMC1202 中混凝土抗 Cl-渗透性具体评价指标，表 6 为自密实混凝土抗 Cl-渗透性试验结果。

表 5 电通量规定值及对应混凝土抗 Cl-渗透性等级

表 6 C70 自密实混凝土抗 Cl-渗透性试验结果

由试验结果可知，自密实混凝土 28d 电通量为498～622C，均小于 1000C，优于规定指标，表明混凝土内部结构密实，具有良好的抗 Cl-渗透性能。

3.3 C70 自密实混凝土收缩性能

为了比较，同时成型了 C70 普通混凝土收缩试件。图 3为 C70 自密实混凝土与 C70 普通混凝土收缩率随龄期变化的对比。从图 3 中可以看出，C70 自密实混凝土和 C70 普通混凝土的收缩值在早期的增加速度较快，后期增长缓慢，并且 C70 自密实混凝土 28d 的收缩率比普通混凝土收缩率小23.8%。

图 3 C70 自密实混凝土与 C70普通混凝土收缩率变化曲线

粉煤灰的掺入降低了自密实混凝土的收缩率。主要原因如下：（1）粉煤灰未水化颗粒填充在水泥水化产物的孔隙中，将原来的大孔分割成许多细小且互不连通的小孔，使水泥浆体孔隙率减少和孔结构细化；（2）粉煤灰火山灰反应生成的微晶相填满了粉煤灰与水泥间水膜层的同时，又将原有水泥浆体骨架的孔隙填充，使浆体密实度提高。另外，未发生二次水化反应的粉煤灰很好地发挥了微集料效应，起到了抑制基体收缩的作用。

硅粉的掺入增加了自密实混凝土的收缩率。由于硅粉具有很强的活性，当硅粉与水接触后，部分颗粒迅速水化，形成 Ca(OH)2与 C-S-H 凝胶。这一阶段的水化速率迅速增加，导致早期混凝土强度和内部微应力均快速增长，而徐变松弛能力下降，因此，硅灰的掺入会提高自密实混凝土的收缩率。

矿粉的掺入降低了自密实混凝土的收缩率。因为矿粉具有潜在活性，在碱性条件下激发方可发生水化，早期没有水化的矿粉填充在水泥水化产物的孔隙中，随着水化产物Ca(OH)2的生成，矿粉的水化速率随之增加，形成 C-S-H 凝胶，使浆体密实度提高，从而抑制混凝土的收缩。

综上所述，粉煤灰、矿粉的掺入有效抑制了自密实混凝土的收缩，两者后期形成的水化产物使混凝土整体更加密实，在降低收缩的同时也提高了整体的抗渗性能。

3.4 C70 自密实混凝土抗碳化性能

7d、28d 自密实混凝土碳化深度测量结果如图 4 所示。