自密实混凝土研究综述.pdf

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0 4 4 0 0 0 ) 摘要 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。 关键词自密实混凝土； 高流态混凝土； 免振捣混凝土； 水工材料 中图分类号 T V 4 3 1 文献标识码 c 文章编号】 1 0 0 4 7 0 4 2 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 3 4 0 2 1 自密实混凝土的起源和发展 择、 配合比设计、 工作性能评价 、 施工质量控制给出了 自 密实混凝土是普通 昆 凝土的一种， 它的配合比 相应的建议， 对规范和推动自密实混凝土发展起了极 设计方法 、 工作性能研究方法及施工工艺与普通混凝 大作用。自密实混凝土在日本、 美国、 挪威、 英国、 加拿 土有很多共同之处， 而且 自密实混凝土的研究方法主 大等国家广泛应用到工业民用建筑、 水工、 港口、 军事 要是以普通混凝土的研究方法为基础展开的 ，因此 ， 等土木工程领域 ， 在发达国家 ， 自密实混凝土用量 占 有必要对 自密实混凝土的发展和研究状 况进行简要 到整个混凝土用量 的 3 0 4 0 ，大大推进 了土木工 阐述。 、 程的建设速度， 提高了混凝土的施工质量。 白密实混凝土又称高流态 昆凝土或免振捣混凝 自密实 昆凝 土的研究和应用 在我 国起 步较 晚 ， 土，依靠 自 身重力作用而不需要振捣即可填充成型， 1 9 9 5 年以后开始应用在上海、 深圳、 北京等发达城市， 比普通混凝土有更高的强度和耐久性能。 但应用量很小。经过十几年的发展， 通过许多学者和 白密实混凝土最早在 2 0世纪 8 0 年代末由日本 工程技术人员的努力， 在 自密实混凝土领域取得了丰 学者 O k a m u r a发明并应用 。 他把这种技术首先应用到 硕成果 ，并于 2 0 0 6年 8月颁布 了我国首部 自密实混 水下施1 条件困难的混凝土，后经进一步研究改进， 凝土规程， 即 自密实混凝土应用技术规程 。该规程 于 1 9 8 9 年在东京做了公开试验，正式拉开了自密实 对自密实混凝土配合比设计 、 施工方法和质量控制等 混凝土研究和应用的序幕。 2 0 世纪 9 0 年代初， 日 本建 制定了相应的标准， 为自密实混凝土在我国的研究和 筑协会材料施工委 员会成立 了 “ 高流动性混凝土分 应用作 了进一步的规范。自密实混凝土某些方面的研 会” ，并于 1 9 9 2 1 9 9 5年问对自密实混凝土的材料、 究在我国已经逐步接近和达到了世界先进水平， 但实 配合比、 施工 、 质量管理和工作性能开展了系统的研 际应用程度与发达国家相比还有较大差距。 究。1 9 9 7 年 1 月制定了 高流动性混凝土材料、 配合 2 自密实混凝土特点 比、 制作和施工指南 ， 大大推进了自密实混凝土在日 自密实混凝土亦称免振捣混凝土， 是一种高性能 本的发展。自密实混凝土的出现可以说是 白混凝土出 混凝土 ， 是以耐久性为主要设计指标 ， 重点强调工作 现 以来发展过程中的一个重要里程碑 ， 是混凝土发展 性能的混凝土。这是一种在较低水灰 比条件下 ， 通过 历程中最具有革命性的一步。 外加剂、 胶凝材料、 骨料选择与搭配及配合比的设计， 自密实混凝土技术由日本迅速传播到欧洲、 环太 使混凝土拌合物屈服剪应力减 J , N适宜范围，不泌 平洋及北美地区， 在世界各地得到了快速发展和广泛 水， 不离析， 同时又具有足够的塑性黏度 ， 使骨料悬浮 应用。美国混凝土协会标准( A C I ) 、 德国标准( D V B ) 、 于水泥浆中， 具有高流动性、 高抗分离性、 高间隙通过 欧洲喷射混凝土协会标准 ( E F N A R C ) 、挪威标准 性和高填充性等优点。 混凝土拌合物在其制造、 运输、 ( N B P ) 和 日 本土木协会标准( J S C E ) 都建立了大量的 浇灌时不引起有害的离析，能在 自 重下不需振捣 ， 白 白密实混凝土试验样本，对 自密实混凝土的材料选 行填充模板内的空间，形成均匀密实的混凝土结构， 山 西 水利鲁 鲁 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 2 8 d 抗压强度为 4 O 9 0 MP a ， 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 技术与应用 2 0 1 1 年第 8 期 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 1 9 9 0 m， 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 4 0 mm， 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 2 0 。 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， 1 9 9 8 年竣工的瑞士水利电力项目 c l e u s 0 n D i x e n c e中， 隧道长 1 5 8 5 0 m， 斜井长 3 9 2 0 m， 共计使用了 7 3 0 0 0 m 3 的自密实混凝土填充在岩石与 钢衬之间 ，作为混凝土衬砌 ； 1 9 9 9年开工的瑞士 L o e t s e h b e r g铁路隧道长 3 4 6 4 2 m，共使用 了 8 0万 m 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 。 ， 作者简介 樊艺峰( 1 9 6 5 一 ) ， 男， 1 9 8 9年毕业于太原工业 大 学水利水电工程建 筑专业 ， 工程 师。 收稿日期 2 0 1 1 - 0 6 0 9 _ 修回日期 2 0 1 1 - 0 7 1 2 生 旦 圜