自密实混凝土配合比设计方法适用性的研究

高 飞

(山西运城路桥有限责任公司，山西 运城 044000)



自密实混凝土配合比设计方法适用性的研究

高 飞

(山西运城路桥有限责任公司，山西 运城 044000)

介绍了国内外多种自密实混凝土配合比设计方法及其基本配合原理，并选择改进全计算法、固定砂石体积法与参数法，对自密实混凝土的配合比及其适用性能进行研究，结果证明，不同设计理念的自密实混凝土适用性不同，因此实际工作中应根据不同情况选择不同的设计理念和方法。

自密实混凝土，配合比，设计方法，基本理念

0 引言

自密实混凝土由20世纪80年代的日本率先研究开发，是指具有较好流动性能的能够不泌水、不离析的混凝土，该种混凝土能够少振捣或不经振捣就能自动流平，并通过钢筋间隙填充模板。自发明以来，该混凝土以其优越的工作性能和良好的耐久性被广泛应用于土木建筑工程中的多个建筑领域，并且自密实混凝土具有较高的施工性能，在不利浇筑的情况下也能够保证自身密实成型，并且在使用过程中使用大量矿物细掺料，有效降低混凝土升温程度，提升混凝土抗劣化基本能力，提升使用耐久程度。因此，自密实混凝土又被称为高性能混凝土的一种，使用自密实混凝土能够有效改善施工环境、降低噪声污染，其实用建筑前景极其广阔。但工作要求较高，必须满足多项工作需求才能更好利用其自身性能。下面本文将对国内外不同自密实混凝土设计方法和设计理念进行研究，并通过实际对比分析不同配合比混凝土适用性。

1 自密实混凝土常见配合比设计方法

1.1 配合比常见的设计方法和基本理念

目前，国外针对自密实混凝土配合比研究尚未找到统一方法，我国及国外学者提出的配合比设计理念主要包括改进全计算法、骨料比表面积法、参数设计法、固定砂石体积法及全计算法等，下面将对以上方法进行介绍：

1)全计算法：我国武汉工业大学陈建奎教授率先提出此种方法，该方法是一种高性能混凝土设计法。北方工业大学高振林等人根据全计算法对自密实混凝土进行计算设计。全计算法是一种定量设计方法，根据高性能混凝土砂率、立方米用水量计算公式等将其配合比全计算法用于计算自密实混凝土时，所得出的浆体体积、砂率较低，难以满足自密实混凝土计算要求。此方法不适用于自密实混凝土配合比计算。

2)改进全计算法：本方法由中南大学对全计算法用于自密实混凝土配合比计算进行改进提出的，该方法改进后具有以下特点：首先砂石计算不再采用砂率计算公式，改为使用固定砂石体积含量计算法，该方法保留全计算法中用水量计算法，联系传统水胶比定则和浆体体积，按公式定量计算各项参数，计算步骤和公式比较简单，意义明确。

3)骨料比表面积法：在原料基础上建立此方法及富余浆量计算模型，根据理论研究自密实混凝土配合比设计原理，提出骨料比表面积设计步骤和配合比方法，该方法详细研究富余浆量和骨料比表面积，并结合孔隙率、骨料用量及骨料比表面积建立富余浆量计算模型，但计算程序较为复杂。

4)参数设计法：天津大学在以往设计成果基础上提出一种新的设计法：参数法。此方法采用多项参数控制自密实混凝土配合比，分别用α，β，γ及W/B表示粗骨料系数、砂拨开系数、掺合料系数及胶凝材料净浆组成。针对具体材料确定参数实际取值，根据自密实混凝土材料取材及设计较敏感等特点控制材料质量。其中α，β参数取值范围比较局限，当原材料性能发生改变时，取值范围需要适当调整。

5)固定砂石体积法：此法目前应用最广，并在保证混凝土强度基础上，体现按工作性设计要求的基本原则将自密实混凝土从工作性上同其他混凝土进行区别。

1.2 自密实混凝土功能测试基本方式和标准

自密实混凝土应具有抗离析性、高流动性、间隙填充性及通过性。通常一种测试方法不能全面反映混凝土自身性能，需要两种测试方法及以上对抗离析性、高流动性、间隙填充性及通过性进行评价。目前主要使用的检测方法有T50、坍落扩展度试验法、J环试验法、L型仪、V型漏斗、U型箱、O型漏斗、贯入法及稳定性过筛检验法等。下面根据不同检测标准阐述3种应用较广泛的测试法：

1)T50：采用坍落度筒测量混凝土坍落度时，自提起坍落度支坍落度扩展至500 mm时时间为T50，单位为s。

2)U型箱试验：U型箱主要用于测量混凝土自行填充模板能力及混凝土通过钢筋间隙能力，普遍用于各等级混凝土自密实性能检测。

3)坍落扩展度：此检测方法用于测量混凝土抗离析性、流动性等，普遍用于各等级混凝土流动性和抗离析性测定。

自密实混凝土性能等级指标见表1。

表1 自密实混凝土性能等级指标

2 不同配合比设计方法之间的比较

比较不同设计理念，本文采用参数法、固定砂石体积法及改进全计算法等方法，使用相同原材料及性能相同的自密实混凝土分析混凝土力学强度和工作性能。

2.1 基本设计目标

自密实混凝土等级为2级，等级强度为C60。

2.2 原材料各项性能

水泥：采用金隅牌P.O42.5级水泥，密度为3.1 g/cm3，3 d抗压强度为28.4 MPa，抗折强度5.9 MPa，28 d抗压强度为56.1 MPa，抗折强度9.6 MPa；

砂：采用密度为2.7 g/cm3河砂，河砂堆积密度1.5 g/cm3，孔隙率44.01%，细度模数2.6，含泥量2.7%；

石子：石子密度为2.67 g/cm3，堆积密度1.57 g/cm3，孔隙率41.6%，该石子为5 mm～16 mm连续级配卵石，含泥量0.76%，压碎指标13.4%；

外加剂：苏州弗克新型建材公司生产的FOX-8H型高效减水剂，减水率超过30%，固含量40%；

粉煤灰：北京丰台粉煤灰轻体公司生产的Ⅰ级粉煤灰。

2.3 配合比计算标准

使用上述材料按照参数法、固定砂石体积法及改进全计算法等方法进行自密实混凝土配合比设计，设计结果见表2。

表2 配合比设计结果 kg/m3

3 不同配合比自密实混凝土性能分析

混凝土工作性能比较见表3。

表3 混凝土工作性能比较表

本研究中根据不同配合比设计法自密实混凝土的力学特性测定无振捣试样3 d，7 d及28 d混凝土抗压强度及振捣试样28 d混凝土抗压强度。自密实混凝土属于一种无需振捣的混凝土，其内部是否填充密实，仅通过外观无法评定。自密实混凝土孔洞越多，自密实性能越差，混凝土强度越差，因此可通过振捣试样及无振捣试样28 d强度对比评价混凝土强度。本文阐述的3种方法强度均达到设计要求，自密实等级均达到优良程度。在参数设计过程中需通过α，β参数取值范围确定石子和砂石用量，根据自密实混凝土性能实际需求确定配合比。由于原料不同，参数α，β取值范围对自密实混凝土性能影响较大，因此需要根据实际情况经过多次试配确定材料参数取值范围，实际应用比较繁琐，本文根据实验结果确定α，β参数取值为0.5～0.6和1.9～2.0。

4 结语

不同混凝土设计理念及方式不同，涉及侧重点也不同，其中多种设计理念值得目前土木建设工程借鉴，实际工作中应对比各种方法优缺点，取其精华弃其糟粕，应用更合理的设计方法进一步探索。

[1] 郭 雯,张宁宁.自密实混凝土配合比设计方法研究[J].建筑材料及应用，2010，36(4)：182-184.

[2] 白震伟.自密实混凝土的研究与应用[J].山西建筑，2007，33(13)：165-166.

[3] 吴红娟,左金库.自密实混凝土配合比设计方法研究[J].预拌混凝土,2008(6):77-93.

Study on the applicability of self-compacting concrete mixing proportion design methods

Gao Fei

(Shanxi Yuncheng Highway & Bridge Co., Ltd, Yuncheng 044000, China)

The paper introduces various self-compacting concrete mixing proportion design methods and basic allocating principles at home and abroad, studies the self-compacting concrete mixing proportion and its applicability by selecting improved computation method, fixing sand volume method and parameter method. Results show that: the self-compacting concrete applicability with different design concept is different. Therefore, it is necessary to select different design concepts and methods according to different conditions in practice.

self-compacting concrete, mixing proportion, design method, basic concept

1009-6825(2017)08-0124-03

2017-01-05

高 飞(1982- )，男，工程师

TU528

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