自密實(shí)混凝土的研究和應(yīng)用

劉躍東

摘 要：文章通過(guò)對(duì)自密實(shí)混凝土的配制方法、檢測(cè)方法等方面的綜述，介紹自密實(shí)混凝土的研究和應(yīng)用，展望自密實(shí)混凝土在未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；研究；應(yīng)用

混凝土的耐久性問(wèn)題在20世紀(jì)80年代就引起了日本的廣泛關(guān)注，自密實(shí)混凝土的概念的提出是由于當(dāng)時(shí)日本建筑企業(yè)的熟練技術(shù)工人的缺乏，混凝土無(wú)法得到充分振搗，混凝土結(jié)構(gòu)的高耐久性降低。自密實(shí)混凝土的研究發(fā)展解決了早期技術(shù)工人的缺乏，通過(guò)重力密實(shí)混凝土的方法，得到了迅速發(fā)展，被稱(chēng)為“混凝土革命性的發(fā)展”。

1 自密實(shí)混凝土的優(yōu)點(diǎn)

自密實(shí)混凝土可以得到廣泛推廣與應(yīng)用的前提是能夠保證混凝土具有良好的密實(shí)性，使混凝土更加牢固，質(zhì)量得到了保障。其次，自密實(shí)混凝土不再需要早期振搗方式，對(duì)工人技術(shù)的要求降低，減少工人數(shù)量的同時(shí)能夠提高生產(chǎn)效率，節(jié)約了建設(shè)成本，提高效率。在自密實(shí)混凝土沒(méi)有生產(chǎn)前，建筑建造所需要的混凝土都需要技術(shù)工人的長(zhǎng)期振搗，導(dǎo)致技術(shù)工人易患“手臂振動(dòng)綜合癥”，對(duì)周邊也會(huì)產(chǎn)生噪音影響，自密實(shí)混凝土的應(yīng)用使工作環(huán)境得到了改善，提高了工作的安全性。人工振搗的混凝土表明容易出現(xiàn)氣泡或者“蜂窩”面，影響質(zhì)量和美觀，需要進(jìn)一步修補(bǔ)維護(hù)，而自密實(shí)混凝土能夠改善混凝土的表面質(zhì)量，模板表面的紋理和造型能夠得到完整復(fù)制體現(xiàn)，不再需要表面修補(bǔ)，并且有效避免了振搗時(shí)對(duì)模板的破壞。沒(méi)有振搗環(huán)節(jié)，自密實(shí)混凝土可以澆筑成形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，減輕了對(duì)攪拌機(jī)的磨損。這些方面都加強(qiáng)了工程質(zhì)量，降低成本，減少人力物力，資源節(jié)省，科學(xué)環(huán)保并且符合可持續(xù)發(fā)展的觀念。

2 自密實(shí)混凝土的研究

隨著科技的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，在新時(shí)期下，對(duì)自密實(shí)混凝土有了新的要求，因此，自密實(shí)混凝土需要適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，不斷發(fā)展，通過(guò)對(duì)其原材料的改進(jìn)，組成與配合比設(shè)計(jì)等使自密實(shí)混凝土具有新的特點(diǎn)。例如，在自密實(shí)混凝土中添加微硅粉能夠改善混凝土的耐久性、強(qiáng)度等硬化性能和改善流變性、穩(wěn)定性、觸變性等塑性狀態(tài)性能，使自密實(shí)混凝土的性能得到全面提高。因此，自密實(shí)混凝土的研究任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。

2.1 增強(qiáng)自密實(shí)混凝土的性能

在配置自密實(shí)混凝土?xí)r的關(guān)鍵是控制好“高流動(dòng)性”與“高穩(wěn)定性”之間的平衡。為了保證自密實(shí)混凝土的穩(wěn)定性，早期配置時(shí)依靠提高混凝土的塑性粘度來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土不出現(xiàn)泌水和骨料離析，或者在自密實(shí)混凝土中摻加化學(xué)增黏劑來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。自密實(shí)混凝土在摻加石粉后，包括水泥和石粉的粉狀材料含量高達(dá)600kg/m3～700kg/m3降低了混凝土的硬化性能；在自密實(shí)混凝土中增加化學(xué)增黏劑，會(huì)增加混凝土的塑性性能，使其性能變得非常敏感。除此之外，當(dāng)混凝土的粘度增大，用泵輸送會(huì)變得非常困難。由于加大自密實(shí)混凝土的粘度，工作效率降低，因此，近幾年來(lái)，隨著科學(xué)的發(fā)展，研究的深入，經(jīng)驗(yàn)的豐富，自密實(shí)混凝土逐漸向低粘度、低粉材料含量、低敏感性方向轉(zhuǎn)變。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)與研究，自密實(shí)混凝土的粉狀材料含量應(yīng)該與普通混凝土大體相等，約在450kg/m3～550kg/m3之間，以及自密實(shí)混凝土的流變參數(shù)、塑性粘度等控制在一定范圍內(nèi)，只有這樣，不僅能夠保證自密實(shí)混凝土的塑性?xún)?yōu)良，而且能夠保證其硬化性能。而且，自密實(shí)混凝土在實(shí)際的生產(chǎn)和進(jìn)行使用時(shí)，比傳統(tǒng)的普通混凝土更容易進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)與控制管理。

2.2 自密實(shí)混凝土配合比的合理性

根據(jù)傳統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，增加微硅粉后，混凝土或者砂漿的用水量也會(huì)增加，造成水資源的浪費(fèi)，然而，這一生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并不全面。優(yōu)質(zhì)粉煤灰具有減少水的使用，同樣，包裹在粗糙水泥顆粒和骨料表面的微硅粉的形狀為圓形，同樣具有“滾珠”潤(rùn)滑，也能減少對(duì)水的利用，保護(hù)水資源。并且，微硅粉與粉煤灰相比，表面積更大，更能夠減少水的使用。由于微硅粉對(duì)混凝土流變性能產(chǎn)生影響，改善優(yōu)化了混凝土的流變性能，因此能夠提高自密實(shí)混凝土的穩(wěn)定性。

自密實(shí)混凝土的結(jié)構(gòu)條件、環(huán)境條件等都受配合比設(shè)計(jì)的影響。因此，自密實(shí)混凝土的配合比方法顯得尤為重要，逐漸形成了三大系列配合比設(shè)計(jì)方法包括粉體系、增黏劑系及并用系，并研究了自密實(shí)混凝土配合比計(jì)算方法。從流動(dòng)性、抗分離性、間隙通過(guò)性和填充性4個(gè)方面考慮自密實(shí)混凝土配合比，才能夠有效科學(xué)的解決混凝土的流動(dòng)性和抗分離性的矛盾。

2.3 自密實(shí)混凝土生產(chǎn)的控制

由于在生產(chǎn)過(guò)程中的一些波動(dòng)因素容易發(fā)生變化，因此，自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)需要嚴(yán)格控制質(zhì)量。例如骨料級(jí)配、骨料含水量、減水劑摻量等一旦發(fā)生變化，都會(huì)對(duì)自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性、穩(wěn)定性、硬化性能、塑化性能等產(chǎn)生重要影響，導(dǎo)致自密實(shí)混凝土的質(zhì)量得不到保證。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，要嚴(yán)格監(jiān)督核查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即解決，才能確保自密實(shí)混凝土的質(zhì)量。嚴(yán)格的材料控制才能大幅度降低成本，使自密實(shí)混凝土更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

3 自密實(shí)混凝土的應(yīng)用

自密實(shí)混凝土自從研發(fā)以來(lái)，就得到了廣泛的關(guān)注。建筑自密實(shí)混凝土、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土、補(bǔ)償收縮自密實(shí)混凝土、再生骨料自密實(shí)混凝土等自密實(shí)混凝土種類(lèi)都研發(fā)成功，并得到了推廣。

自密實(shí)高性能混凝土能夠有效降低成本，例如美國(guó)西雅圖雙聯(lián)廣場(chǎng)使用了超高強(qiáng)度的自密實(shí)高性能混凝土，建造成本大幅度降低，并且節(jié)約資源，科學(xué)環(huán)保，成為自密實(shí)高性能混凝土在應(yīng)用到重要結(jié)構(gòu)工程中的成功案例。

我公司在2013年做江門(mén)海逸酒店工地的鋼管混凝土巨柱時(shí)，由于工地的鋼筋間距過(guò)小而選用C60泵送自密實(shí)混凝土。當(dāng)時(shí)采用海螺PⅡ42.5R硅酸鹽水泥、砂細(xì)度模數(shù)2.8、20%濃度高效減水劑。經(jīng)過(guò)數(shù)十次試配，確定最佳配合比。

現(xiàn)場(chǎng)坍落度240mm、擴(kuò)展度550mm與560mm，未見(jiàn)泌水和離析，和易性良好；超聲波檢測(cè)無(wú)空殼；受到施工單位人員的好評(píng)。

在橋梁、大壩的建設(shè)中可采用大體積的高強(qiáng)自密實(shí)混凝土，能夠有效縮短工期，提高工程效率。在新時(shí)期階段下，自密實(shí)鋼纖維混凝土在工程中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，在自密實(shí)混凝土中加入鋼纖維能夠把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，減小塑性收縮的同時(shí)還能加強(qiáng)自密實(shí)混凝土的牢固性，優(yōu)化硬化性能。但是，與此同時(shí)，在自密實(shí)混凝土中添加鋼纖維，有可能會(huì)對(duì)自密實(shí)混凝土的其他性能方面產(chǎn)生負(fù)面影響，對(duì)其工程建設(shè)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在自密實(shí)混凝土中加入鋼纖維，還需要科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能得到更好的推廣，自密實(shí)鋼纖維混凝土的質(zhì)量才能得到保障。

在自密實(shí)混凝土的應(yīng)用過(guò)程中，在澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，會(huì)對(duì)模板產(chǎn)生影響。自密實(shí)混凝土的屈服值比普通混凝土要低很多，在澆筑過(guò)程中，由于自密實(shí)混凝土支撐自重的能力微乎其微，下部模板無(wú)法承受側(cè)向壓力，從而產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要?jiǎng)偠雀?，更?jiān)固的模板。

與普通混凝土相比較，自密實(shí)混凝土的性?xún)r(jià)比高。但是其材料和生產(chǎn)成本也比普通混凝土高，因?yàn)樵谏a(chǎn)自密實(shí)混凝土?xí)r需要摻入很好的高效減水劑等。但是自密實(shí)混凝土在施工應(yīng)用方面成本比普通混凝土低，降低了人力成本，加快施工速度，保證施工質(zhì)量，提高施工效率等。自密實(shí)混凝土如何更加經(jīng)濟(jì)的使用由其使用環(huán)境所決定。如果是在施工過(guò)程中全部采用自密實(shí)混凝土，其成本肯定會(huì)增高，但是如果只在人工實(shí)行振動(dòng)密實(shí)混凝土比較困難的條件下，采用自密實(shí)混凝土，不但加快了工程建設(shè)速度，而且總體成本也會(huì)大幅度降低。

4 結(jié)語(yǔ)

人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展受到混凝土材料科學(xué)與技術(shù)的直接影響，隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民群眾對(duì)混凝土的性能、質(zhì)量、壽命提出了更高的要求。自密實(shí)混凝土的技術(shù)在目前階段，仍然還不夠成熟，需要不斷提高，進(jìn)一步的研究發(fā)展自密實(shí)混凝土的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)在應(yīng)用過(guò)程中暴露出來(lái)的缺點(diǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越強(qiáng)烈，不斷優(yōu)化改進(jìn)自密實(shí)混凝土的性能，才能保證自密實(shí)混凝土在未來(lái)的建材市場(chǎng)中具有更加廣闊的前景。

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