自密实混凝土配合比设计方法综述

孙晋辰

（重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074）

自密实混凝土配合比设计方法综述

孙晋辰

（重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074）

自密实混凝土是一种在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的高性能混凝土。本文将已有的常见自密实混凝土配合比设计方法进行简单介绍，并分析各自的优缺点，对于研究自密实混凝土配合比设计有一定的指导意义。

自密实混凝土 配合比 工作性

1引言

自1824年英国人J.Aspdin发明波特兰水泥以来，水泥工业和混凝土材料在不到两百年的时间里，有了突飞猛进的发展。混凝土因其原材料来源广，生产简单，抗压强度大，同时经济性好，施工方便等突出优点而成为全世界用量最大、用途最广的人造建筑材料。从今后的发展趋势来看，混凝土还会在今后相当长的一段时间内在建筑工程材料中起着无可替代的作用。然而，在混凝土的实际应用中也发现了它不可避免的存在着一些问题，例如：受施工环境或场地限制，并不能保证混凝土在施工过程中达到完全密实，从而影响到结构的耐久性；传统的振捣施工方法不仅工人劳动强度大，噪音污染严重，而且影响整个工程的施工工期，不仅费时费力，而且效果依旧不是很好。自密实混凝土的出现，使得混凝土的这一突出问题迎刃而解，混凝土的施工过程也更趋于合理化，同时对于施工工期和进度的提高效果明显，经济效益也较普通混凝土显著[1-4]。

混凝土配合比设计是混凝土材料科学中最基本且最重要的一个问题。传统的配合比设计方法是计算试配法，其计算依据是在普通混凝土组成与性能一般规律的基础上，计算得到粗略配合比，再经试配调整得到以强度为主要指标的配合比。然而，在任何情况下都能通用的配合比是不存在的，需要不同的配合比设计方法来设计满足不同要求的混凝土。

2.国外研究现状及发展动态

从发展趋势来看，在今后相当长的时期内水泥混凝土仍起着不可替代的作用,然而普通混凝土的局限性也随着人们对工程质量和效率的要求而显现出来，自密实混凝土的出现使得混凝土的施工过程更趋于合理化。十几年来世界各国出现的自密实混凝土配合比设计方法概括起来有以下几种。日本东京大学岗村甫教授1993年提出的方法如下：首先对净浆和砂浆进行试验以检测减水剂、水泥、细骨料和火山灰质掺合料之间的相容性，然后进行自密实混凝土的配合比试验。这种方法的优点是避免了重复进行同样的混凝土质量控制试验，节省了时间和劳动力；而缺点是：1）在自密实混凝土配合比设计之前，要对砂浆和浆体进行质量控制，而许多混凝土预拌厂商并没有做这些试验所需的设备。2）配合比设计方法和过程对于实际应用过于复杂。在此基础上，日本预拌混凝土协会JRMCA提出了岗村甫方法的简化版本—自密实混凝土标准化配合比设计方法，该方法可用于大掺量细粉掺和料和水胶比小于0.30的场合。另外一种是采用正交试验或所谓的“析因法”思想研究胶凝材料总量、矿物材料掺量、砂率、水胶比、浆体体积及外加剂掺量等不同因素对于混凝土工作性和强度的影响，确定各参数的合理用量范围，再按普通混凝土配合比设计方法进行配合比计算[2,29-33]；第二类是直接引用高性能混凝土配合比计算的一些方法（如全计算法）或改进的全计算法[2,34-35]；第三类是纯粹经验推导法[2,36]，即以经验数据为基础确定单位粗集料用量、用水量和胶凝材料用量，单位细集料体积等于总体积减去其它材料体积。化学外加剂用量考虑混凝土的性能，可由试拌得出也可以通过砂浆试验确定。在此基础上确定初始配合比配制自密实混凝土，检验其新拌和硬化状态下的性能，对配合比进行相应调整，继而得到自密实混凝土的最终配合比。采用此类方法计算混凝土配合比比较简单，但要以大量的经验数据为基础，当采用新的原材料种类或质量出现波动时，需要进行全新的试验来重新确定各材料组分的用量范围。

3.国内研究现状及发展动态

固定砂石体积含量方法是我国吴中伟院士和其他学者都曾做过介绍，其简要计算步骤如下:(1)设定每立方米混凝土中石子的松堆体积为0.5-0.55m3，得到石子用量和砂浆含量;（2）设定砂浆中砂体积含量为0.42-0.44，得到砂用量和浆体含量;(3)根据水胶比和胶凝材料中的掺合料比例计算得到用水量和胶凝材料总量，最后由胶凝材料总量计算出水泥和掺合料各自的用量[3,37]。但水胶比和掺合料的用量如何确定没做具体规定。

实际上，这也是一种基于经验设计配合比的方法。日本、荷兰、法国、瑞典等国都有过类似的方法，EFNARC对此制订了详细的规范和指南，其中的配合比设计程序较国内同类方法更为详细:（1)确定含气量:一般为2.0;有抗冻性要求时，确定更高含气 的28%-35%，松散体积为50%-60%;（3）确定砂含量:砂的最佳体积含量为砂浆体积40%-50%,决定于净浆性能;（4）确定净浆的组成:净浆的最佳组成为:水泥+粉煤灰十硅灰，可充分利用不同微粒特性，获得最佳性能。水胶比根据强度、耐久性和抗渗性要求决定，水胶比体积比一般介于0.8-1.0之间，最佳比例需要通过砂浆流动度和V型漏斗试验来分析确定目标值为:流动度达到24cm-26cm,漏斗流空时间达到7秒-11秒。

该方法与前述各种方法最大的区别在于，在保证强度的基础上，体现了按工作性要求设计自密实混凝土的原则。认为粗骨料的体积含量和砂在砂浆中的体积含量是影响拌合物流动性的重要参数，这种认识将自密实混凝土从工作性上与其它混凝土区别开来，但这两个参数取值的确定过于笼统和经验化，它没有一个区分标准，例如骨料的粒径级配、水灰比或流动度要求等，而只给出一个笼统的经验范围；在目前国内对自密实混凝土的研究应用尚且不是很纯熟完善的情况下，该经验值恐怕并不比《普通混凝土配合比设计规程》中查表选取单位用水量和砂率更符合客观实际。

4.结语：

由于自密实混凝土对于原材料的质量变化十分敏感，因此对其的研究需要从针对自密实混凝土对材料和配比的敏感性，在大量正交试验的基础上，分析外加剂、矿物掺合料、骨料质量和数量等因素对自密实混凝土工作性能的影响，并从自密实混凝土的流变特性和工作性能的角度考虑，结合上述分析后再建立定量关系，利用优化理论，研究基于地域材料特点的自密实混凝土的最佳配比方法。

[1] 巫祖烈,耿 卓,何小兵，高掺量大长细比聚丙烯纤维自密实混凝土性能试验研究[J].路基工程,2013.5:27-30

[2] 韩先福，李清和，段雄辉，等，免振捣自密实混凝土的研制与应用，混凝土，1996（6）：4-15

[3] 吴中伟，廉慧珍，高性能混凝土，北京：中国铁道出版社，1999,10

TU7

B

1007-6344（2015）04-0166-01

孙晋辰，1990.04，学历：硕士研究生，研究方向：桥梁结构损伤、病害分析、加固与健康检测。