自密實(shí)混凝土的制備與性能研究

劉先國(guó)，孫琳，王松亮，婁躍恒

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地鐵、隧道、橋梁等基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目及超高層、超復(fù)雜結(jié)構(gòu)民用建筑越來(lái)越多。這些建筑或者位于地下或水下，施工空間狹??；或者澆筑深度及高度過(guò)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；需振搗密實(shí)的普通混凝土難以滿足不斷提高的工程建設(shè)要求。與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，依靠自身重力密實(shí)成型，具有施工方便、無(wú)噪聲污染等優(yōu)點(diǎn)，在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1、2]。

自密實(shí)混凝土依靠自身重力作用充滿模板，密實(shí)成型并獲得良好性能，因此良好的工作性能是制備自密實(shí)混凝土的基礎(chǔ)。工作性能不僅影響混凝土的施工與成型，也會(huì)影響混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響混凝土的力學(xué)性能和耐久性能[3]。本文通過(guò)對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的檢測(cè)，研究了配合比變化對(duì)自密實(shí)混凝土相關(guān)性能的影響。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量比 28.5%，28d 抗壓強(qiáng)度 54.2MPa，比表面積362m2/kg。

（2）粉煤灰：國(guó)華Ⅰ級(jí)灰，45μm 方孔篩篩余6.3%，比表面積 279m2/kg，28d 活性指數(shù) 77%。

（3）礦粉：徐鋼 S95 級(jí)礦粉，流動(dòng)度比 99%，比表面積 775m2/kg，28d 活性指數(shù) 107%。

（4）天然河砂：Ⅱ區(qū)中砂，含泥量 1.2%，細(xì)度模數(shù) 2.5。

（5）碎石：公稱粒徑 5～20mm 碎石，含泥量0.5%，針片狀顆粒含量 1.0%。

（6）水：市政自來(lái)水。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1 高效減水劑，減水率18.4%。

（8）石灰石粉：江蘇徐州產(chǎn)石灰石，比表面積791m2/kg。

2 試驗(yàn)方法

根據(jù)理論配合比配制不同強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土，檢測(cè)混凝土的相關(guān)性能。試驗(yàn)用理論配合比見表1。

表 1 試驗(yàn)用理論配合比 kg/m3

混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能檢測(cè)分別參照 JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》及 GB/T 50082—2016《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 混凝土的工作性能

以理論配合比為基準(zhǔn)配合比，采用石灰石粉取代粉煤灰與礦粉作為摻合料，配制混凝土并檢測(cè)混凝土拌合物工作性能，檢測(cè)結(jié)果見表 2。

由表 2 可知，摻入石灰石粉后 C30 混凝土的 T500時(shí)間與 V 漏斗排空時(shí)間增加，而 C50 混凝土的檢測(cè)結(jié)果相反；可見石灰石粉的摻入使低強(qiáng)度等級(jí)混凝土拌合物漿體的塑性粘度增加，高強(qiáng)度混凝土的粘度降低。低強(qiáng)度混凝土膠凝材料用量較少，漿體不足，提高漿體粘度可以使骨料分布更均勻，拌合物間隙通過(guò)性提高；高強(qiáng)度混凝土水膠比較低，塑性粘度高，降低黏度可以提高混凝土流動(dòng)性。

3.2 混凝土的力學(xué)性能

表 2 自密實(shí)混凝土工作性能檢測(cè)結(jié)果

分別檢測(cè)各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗壓強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果如表 3 所示。

表 3 各強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

由表 3 可知，摻入石灰石粉分別取代粉煤灰或礦粉后混凝土抗壓強(qiáng)度有所提高，其中石灰石粉取代粉煤灰時(shí)效果更加明顯。通常所用水泥的顆粒分布與理想級(jí)配存在一定差距，試驗(yàn)用石灰石粉比表面積較大，細(xì)顆粒較多，可以填充在水泥顆粒之間，改善膠凝材料的顆粒級(jí)配，使混凝土結(jié)構(gòu)更為致密，強(qiáng)度有所提高；與礦粉相比，粉煤灰與石灰石粉的比表面積差距較大，石灰石粉的填充效果更加明顯[4、5]。

3.3 混凝土的耐久性能

混凝土的耐久性能關(guān)系著建筑物的安全性與使用壽命，是影響混凝土質(zhì)量的一個(gè)重要因素；混凝土體積穩(wěn)定性是耐久性能的基礎(chǔ)，檢測(cè)各強(qiáng)度等級(jí)混凝土收縮率隨時(shí)間的變化，檢測(cè)結(jié)果見圖 1。

由圖 1 可知，摻入石灰石粉后，混凝土的收縮率略有下降，體積穩(wěn)定性有所提高。石灰石粉取代粉煤灰或礦粉后，總膠凝材料中活性摻合料減少，混凝土因水化反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)收縮降低，混凝土收縮率下降，體積穩(wěn)定性提高。

圖 1 各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的收縮率

抗凍等級(jí)、早期開裂性能、電通量及碳化深度是混凝土耐久性的重要指標(biāo)。分別檢測(cè)混凝土的相關(guān)耐久性能，檢測(cè)結(jié)果見表 4。

表 4 混凝土耐久性能檢測(cè)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的裂紋條數(shù)和開裂面積均有一定程度降低；混凝土的抗凍融循環(huán)、抗氯離子滲透、抗碳化能力有所提高。適量石灰石粉的摻入可以調(diào)整膠凝材料顆粒級(jí)配，使混凝土內(nèi)孔徑分布得到優(yōu)化，密實(shí)度提高，混凝土的耐久性能得到改善。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)合適的理論配合比可以配制不同強(qiáng)度等級(jí)的的自密實(shí)混凝土，配制的混凝土工作性能良好、力學(xué)性能適中。

（2）摻入適量的石灰石粉可以調(diào)整漿體粘度，使低等級(jí)混凝土的漿體粘度提高，高等級(jí)混凝土的漿體粘度降低，改善混凝土拌合物工作性能。

（3）石灰石粉可以改善膠凝材料顆粒分布，使混凝土內(nèi)孔徑分布得到優(yōu)化，密實(shí)度提高，力學(xué)性能和耐久性能有所提高。