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安徽建筑 2 0 1 4年第 4期( 总 1 9 8期 ) 自密实混凝土简述 Br i e f De s c r i p t i on o f Se lf - Com p a c t i o n Co n c r e t e 刍 志刚 ( 安 徽 建 工 集团 有限 公司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 0 0 ) 摘要 ： 文章简要介绍在混凝土应用过程中出现的一些问题以及自密 实混凝 土简介 。 然后介绍 了 自密实混凝土的特 点以及在 工程 中的应用 机理 、 性 能、 存在 的问题 和展 望。 关键词 ： 自 密实混凝土； 性能； 中图分类 号： T U5 2 8 3 1 文献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 8 9 一 O 3 1 混凝土在应用过程中出现的一些问题 随着城乡建设的日益发展 ， 混凝土早已成为现代工程结构 的主要材料， 但是在应用过程 中也出现了一些问题， 概括起来 有以下几个 方面。 1 1混凝土的耐久性问题 目前，混凝土的耐久性问题已经受到全世界范围的关注。 在混凝土浇筑施工中，由于缺乏熟练工人及其它客观条件所 限， 不能保证混凝土完全密实成为导致其耐久性不 良的重要原 因之一。 1 2商品混凝 土的可泵性要 求 商品混凝土工业不断发展， 对新拌混凝土的大流动性及在 运输浇筑过程中较长时间的保塑性提出了新的要求。 1 3振捣密实困难 许多工程结构配筋稠密且复杂， 不易振捣 ； 有的则是特种 薄壁结构、 高细结构、 浅埋暗挖工程 、 隧道和地下结构， 根本没 有振捣可操作空间， 施工非常困难。 1 4生产 效率和安全性要求 传统的混凝土振捣施工不但产生噪声污染 ，而且费时费 工。 工人劳动强度大， 工作环境恶劣。 1 5环保节能问题 充分利用粉煤灰、磨细矿渣等工业废料取代适量水泥， 开 发新型环保节能混凝土， 是可持续发展战略的具体要求。 1 6工程造价 从提高施工速度、 环境对噪声限制、 减少人工、 机械 、 电能 费用 、 减小振捣对模板产生的磨损 、 利用工业废料、 保证质量提 高耐久性 、 减少加固修复费用等诸多方面综合考虑， 降低工程 整体造价。 2自密实混凝土 2 1自密实混凝土概念 自密实混凝- E ( S e l f C o m p a c t i n g C o n c r e t e ) ， 亦称为高流态混 凝+( Hi g h l y F l u i d i z e d C o n c r e t e ， H F C ) ， 系指混凝土拌合物主要靠 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 8 0 2 自重、 不需振捣即可充满模型和包裹钢筋， 属于高性能混凝土 的一种 ， 该混凝土流动性好 ， 具有 良好 的施 工性 能和填充性 能 ， 而且骨料不离析 ， 混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性 能。 2 2自密实混凝土性能 与普通混凝 土相 比 ， 自密实混凝土具有下述性能 ： 高流动性， 即混凝土具有在模板内克服阻力有流动的能 力。 能够流动并填满模板内每个角落； 穿越能力， 即混凝土在 自重下流过狭窄间隙的能力； 稳定性好，自密实混凝土在流动过程中必须保证不离 析 ， 减少 泌水 ； 抗离析能力， 即在满足以上三点的同时， 混凝土在运输 和浇筑过程中各组分要保持均匀。 3 自密 实混凝 土的密实机理 按流变学理论划分， 新拌混凝土属于宾汉姆流体， 其流变 方程为 r = r 。 + 7 X ( 式中： r 为剪应力 ； T O 为屈服剪应力；叼为塑 性粘度； 为剪切速度) 。 是阻碍塑性变形的最大应力， 由材料 之间 的附着力 和摩擦力引起 ， 它支 配了拌和物 的变形能力 ； 当 时， 混凝土产生流动 是反映流体各平流层之间产生的与 流动方向反向的阻止其流动的粘滞阻力， 它支配了拌和物的流 动能力， 田越小，在相同外力作用下流动越快。 3 1 S C C的流动机理 新拌 S C C的流动是 自重力大于 而产生剪切变形的结 果。 采用高效复合减水剂增塑和超细粉掺合料改善胶凝材料级 配都可以降低 r 。 值， 使混凝土拌合物达到自流平所需要的流动 性 。 3 1 1 外加剂的润湿吸附作用 作为界面活性剂的外加剂分子吸附在水泥粒子表面形成 双电位层。由于双电位层产生的斥力使得水泥颗粒间相互排 斥， 防止产生凝 聚。 3 1 2裹挟滚动相互作用 S C C中超细粉掺合料的颗粒粒径与水泥颗粒在微观上形 成级配体系， 可以降低浆体的 值。圆形颗粒的粉煤灰和硅灰 等超细粉掺合料包裹在粗糙的水泥颗粒和骨料表面， 具有“ 滚 珠” 润滑和物理减水作用， 并与水泥浆一起作为液相， 携带固相 发生流动及滚动达到自流平。 3 2 S CC的自密实机理 3 2 1 浆体的粘聚作用 胶结料浆体具有一定的塑性粘度 叼 ，它能减少骨料间的接 触应力， 削弱骨料的固体特性， 抑制骨料起拱堆集从而有效抑制 离析。 l l 一ii ii i 盎 _ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 2 0 1 4年第 4期( 总 1 9 8期 ) 安徽建筑 _ III - =1 - 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 3 2 2 气泡自动聚合上浮作用 S C C由于掺加高效减水剂降低了混凝土的表面张力， 使气 泡更容易聚合上浮， 增加混凝土的密实性。 3 2 3掺合料的微粉作用 S C C中的掺合料不仅具有物理填充效应， 而且因为巨大的 表面积产生较大的内表面力而提高混凝土的粘聚性。 3 2 4最大堆积 密度 S C C中各组分粒径力求满足“ 最大堆积密度理论” ， 例如， 颗 粒从小到大依次为： 微硅粉、 粉煤灰、 水泥、 砂、 石。这样细颗粒 填充粗颗粒之间的空隙， 更细颗粒填充细颗粒之间的空隙， 达到 最大密度或最小空隙率， 从而有效提高 S C C的密实度。 4 自密实混凝土的原材料及配合比要求 4 1原材料 水泥： 理论上各种水泥都可用于配制 S C C， 品种的选择决 定于对混凝土强度 、 耐久性等的要求； 但考虑到工作性要求及 坍落度经时损失小， 应优先选择 c 和碱含量小、 标准稠度需 水量低的水泥。 骨料 ： 应选择质地坚硬 、 密实 、 洁净的骨料。粗骨料针片含 量少， 最大粒径一般在 1 6 m m2 0 mm范围， 且间断级配往往优 于连续级配 。 化学外加剂 ： 宜采用减水率 2 0 以上的高效减水剂， 复合 使用高效减水剂和普通减水剂也可获得较好效果。 矿物掺合料 ： 石粉： 石灰石 、 白云石、 花岗岩等的磨细粉， 粒 径小于 0 1 2 5 mm或比表面积( 2 5 08 0 o ) m 2 k g， 作为惰性填料， 用于改善和保持其工作性。 粉煤灰： 火山灰质掺合料， 优质粉煤灰能够改善流动性， 有 利于硬化混凝土的耐久性 ， 应优先选用。 磨细矿渣： 火山灰质掺合料， 用于改善和保持工作性， 有利 于硬化混凝土的耐久性。 微硅粉： 高活性火L L I 灰质掺合料， 用于改善流变性能和抗离 析能力， 提高硬化混凝土的强度和耐久性 ， 应优先选用。 4 2配合比 浆骨比： 自密实混凝土可看成由固液两相组成的3层体系。 浆体的粘性是影响混凝土 。 和卵的重要因素。 砂率： 减小砂浆与粗骨料之间的相互分离作用， 还可通过增 加混凝土砂率的办法加以实现， 但砂率值过大会影响 S C C的弹 性模量和抗压强度， 一般宜控制在 4 04 5 。 掺合料用量： 可以按净浆和砂浆流动度试验确定不同种类 掺合料的具体用量， 也可根据实际情况和经验选取合理值， 可大 于胶凝材料 总量 的 3 0。 水灰比：水灰比按混凝土强度、耐久性选择确定， 一般在 0 1 4以下。 且用水量不 宜超过 2 0 0 k g m 。 4 3配合比研究方向 目前对 自密实混凝土配合比的设计理论研究方向有两大 类 ： 研究自密实混凝土的工作性( 流变性 、 稳定性 、 钢筋通过 能力和密实能力) 的变化规律， 并建立这些性能与混凝土配合 比参数的关系； 研究混凝土各组分对 自密实混凝土流变参数的影响规 律 ， 或对 自密实混凝土宏观工作性的影响， 提出的自密实混凝 土设计方法。 5 施工工艺 5 1自密实混凝土的泵送 混凝土输送管路应采用支架、 毡垫、 吊具等加以固定， 不得 直接与模板和钢筋接触 ， 除出口外其他部位不宜使用软管和锥 形管。 混凝土搅拌车卸料前应高速旋转 6 0 9 0 s ，再卸入混凝土 泵 ， 以使混凝土处于最佳工作状态， 有利于混凝土自密实成型。 泵送时应连续泵送 ， 必要时降低泵送速度， 当停泵超过 9 0 rai n ， 则应将管中混凝土清除， 并清洗泵机。泵送过程中严禁向泵槽 内加水。 5 2自密实混凝土的浇筑 浇筑时下料口应尽可能的低，尽量减少混凝土的浇筑落 差。 混凝土应采取分层浇筑， 在浇筑完第一层后， 在下层混凝土 未达到初凝前进行第二次浇筑。如遇到结构配筋过密， 混凝土 的粘聚性较大， 可采用在模板外侧敲击或用平板振捣器辅助振 捣方式来增加混凝土的流动胜和密实度。 浇筑速度不要过快 ， 防止卷入较多空气 ， 影响混凝土外观 质量。在浇筑后期应适当加高混凝土的浇筑高度以减少沉降。 自密实混凝土应在其高工作性能状态消失前完成泵送和浇筑。 5 3自密实混凝土的养护 自密实混凝土浇筑完 毕后 ，应 及时加 以覆 盖防止水分散 失， 并在终凝后立即洒水养护， 洒水养护时间不得少于 7 d ， 以 防止混凝 土出现干缩裂缝 。冬季浇筑 的混凝土初凝后 ， 应及 时 用塑料薄膜覆 盖 ， 防止水分蒸 发 ， 塑料薄膜上应覆盖保温材料 。 模板应在混凝土达到规定强度后方可拆除， 拆除模板后应在混 凝土表面涂刷养护剂进行养护。 6 国 内外 自密实混凝 土研 究概 况 6 1国外研究状况 早在 2 0世纪 7 O年代早期 ， 欧洲就已经开始使用轻微振动 的混凝土， 直到 2 0世纪 8 0年代后期 ， S C C才在 日本发展起来。 日本发展 S C C的主要原 因是解决熟练技术工人 的减少和混凝 土结构耐久性提高之间的矛盾。 欧洲在 2 0 世纪 9 0年代中期才 将 S C C第一次用于瑞典的交通网络民用工程上。 随后 E C建立 了一个多国合 作 S C C指导项 目。 从此以后 ， 整个欧洲的 S C C应 用普遍增加。E F C A技术委员会主席 D r B e r t K i l a n o w s k i 在其 s c c在欧洲的实际地位( 及将来发展) 文章中给出了 S C C在 欧洲预拌混凝土中的比重，并且估计不同国家的S C C在预制 混凝土的比重分别是意大利大约 3 0 ， 芬兰大约 3 0 ， 西班牙 2 5 一 3 0 ， 美国 1 0 4 0 。 6 2国内研 究状 况 我 国从 2 0世纪 9 0年代 初也开始 了免震 自密实 昆 凝 土的 研究。在我国，冯乃谦教授于 1 9 8 7年就提出了流态混凝土概 念 ， 奠定了我国这一领域研究的基础。从上世纪 8 0年代末始， 我国高强混凝土开始应用 ， 到 9 0年代中期 ， 在研制高性能混 凝土及高性能外加剂的基础上 ， 越来越多的高强混凝土脱离 安徽建筑 2 0 1 4年第 4期( 总 1 9 8期 ) 了单纯高强的范畴， 而转向高耐久性、 大流动性 、 超高度泵送 、自密实不振捣等高性能混凝土。 1 9 9 5年开始深圳、 上海、 北 京等城市应用 自密实混凝土浇筑 4 x 1 0 4 m ， ， 主要应用在地下暗 挖 、 配筋形状较为密集、 复杂等无法浇筑或振捣的部位， 解决了 施 t 扰民的问题， 缩短了施工周期。 7 存在 的问题和研究展望 7 1目前存在的 问题 工作性是白密实混凝土的关键性能， 保证自密实混凝土 拌合物工作性能一直是而且还将会是自密实混凝土研究的重 点。 进一步研究中低强度等级的自密实混凝土的设计方法 与配制技术。开发中等强度等级的自密实混凝土， 解决 自密实 混凝土高性能与高成本之间的矛盾， 将 自密实混凝土发展成为 普通混凝土是我们的目标。 从细观或微观的角度对自密实混凝土研究还不系统。 国内自密实混凝土的外加剂有待进一步发展突破。 最高 端的技术仍为国外企业垄断， 国产的外加剂( 如增稠剂 、 聚羧酸 系减水剂等) 效果往往不尽如人意。 与其他技术f 纤维增强材料， 钢管混凝土 ， 自应力混凝 土， 纤维布等) 复合使用时物理力学性能， 抗震性能值得更深入 的研究 。 7 2发展前景 7 2 1 经济分析 自密实混凝土在材料上成本上变化不大。 减少了机械费用、 电能费用及人工费用。 在城市中可以连续施工， 缩短工期。 综合考虑， 1 m ， 混凝土节约约为 2 0元 ， 全国每年使用的 2 0 x 1 0 8 m 3 混凝土，若大量采用该技术，每年节约资金非常可 观。 7 2 2环境评价 原材料均为无毒品， 生产过程中没有“ 三废” 产生。 掺合料可以大量使用经处理的高炉矿渣 、 电厂粉煤灰等 活性材料， 有利于环境保护。 自密实混凝土免振捣 ， 减少了施工噪音污染。 建设部 关于进一步做好建筑业 1 0项新技术推广应用的 通知 中， 将推广“ 自密实混凝土技术” 放在了显著位置。 S C C具 有许多振动密实混凝土所不具备的优点， 有良好的发展前景。 参考文献 1 1 赵筠 自密实混凝土的研究和应用 J 】 混凝土， 2 0 0 3 ( 6 ) 2 刘秉京 混凝土技术( 第 2 版) 【 M 】 B 京： 人民交通出版社， 2 0 0 4 【 3 】 c E C E 2 0 3 ： 2 0 0 ： 2 0 0 6 ， 自密实混凝 土应用技术规程 【 s 】 北京 ： 中国计 划 出版社 ， 2 0 0 6 4 齐永顺 ， 杨玉红 自密实 混凝土的研究现状分析及展 望【 J J 混凝 土 ， 2 0 0 7 ( 1 ) 逝鸯 妇船姑 专 妇 专； 夸 啦船= 她 坐 虹 业j 夸 螺 j 毫 音 窜； - 啦 夸 业毫 窜 业夸 夸 业 夸 业 ( 上接 第 8 4页) 开始浇灌混凝土时，先将预留孑 L 内表面用水清洗干净 ， 除 净杂物后再开始浇灌。灌浆材料采用微膨胀灌浆料 ， 边浇灌边 用细钢筋倒实灌满 ， 浇灌好后， 按规定的时间进行浇水养生。 但 注意浇灌部分的混凝土表面应与基础平台一平 ，以免炉体膨 胀。 等待混凝土凝固之后即可将模具拆掉。 灌浆后见图 7所示。 图 7 采用 自制模具安装的焦炉煤气下喷管现场国 5 质量控制措施 根据设计工艺和规范要求 ， 相临两根下喷管之间间距正负 误差不能超过 3 m m， 并且保证不能有累计误差。在施工中我们 严格要求 ， 从测量放线开始认真校准， 在安装工程中也逐步控 制， 确保了安装质量， 主要从以下方面进行控制： 严格技术管理制度，施工前编制详细的施工组织措施， 明确具体质量保证措施和质量标准； 严格按照主控项 目和一般项 目的要求 ， 采取动态纠偏的 过程控制管理 ， 认真落实“ 三检” 制度， 上道工序不合格不准进 入下道工序： 施工所用经纬仪 、水平尺等工具精度要满足施工要求 ， 并且使用前必须进行校验； 专业质量检查员 、 技术员进行现场旁站 ， 对施工质量进 行监督把关， 确保每道工序都满足质量要求 ； 组织建设、 监理、 施工单位及时对工程进行检查验收， 确 保工程施工质量及交接质量 ； 禁止在固定架上走动及摆放材料。 6 结语 后埋法施工的下喷管安装位置尺寸准确， 很少产生偏移现 象， 标高、 垂直度 、 中心距均满足设计和规范要求， 避免二次返 工处理造成的损失 ， 节约人工费及材料费约 8万元， 提高了筑 炉工效， 使焦炉运行的稳定性 、 可靠性 、 安全性增加， 社会和经 济效益明显。 参考文献 【 l 】 G B 5 0 2 3 5 9 7 ， 工业金属 管道工程施 工及验 收规范【 s 】 北 京： 中国计 划出版社 1 9 9 7 【 2 】 Y B J 2 0 1 8 3 ， 冶金机械设备安装工程施工及验收规范通用规定【 s 】 北 京： 冶金工业 出版社， 1 9 8 3 一 l _一 _ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _