浅谈自密实混凝土的性能和应用技术

李登赢

摘 要：文章简述了自密实商品混凝土的发展历程，以及我国在自密实混凝土发展领域的研究。但就国内现状而言，通过对兰州地区某项目试验柱自密实商品混凝土的配比、浇筑、检测等过程进行综合分析，自密实商品混凝目前技术并不成熟。其主要原因是：自密实商品混凝土的工作性能较为敏感，会受建筑原材料质量、配比、以及外加剂等因素波动的影响而大幅度变化，从而影响自密实混凝土的强度及自密实性；同时，在试验检测方面国内没有一个统一标准；在耐久性能与干缩方面，由于自密实混凝土胶凝材料用量多、砂率大，所以在浇筑过程中混凝土表面容易出现干缩开裂；这几个方面原因造成了本地区自密实混凝土仍然被当作一种特殊混凝土而谨慎使用。

关键词：自密实混凝土；工程应用；试验检测；自密实性

自密实混凝土由于具有独具特色的性能优势被各国学者所看好，其适应于各类砼结构和施工条件，被认为是混凝土将来的必然发展趋势之一。早在20世纪70年代早期，欧洲就已经开始使用轻微振动的混凝土，但直到二十世纪八十年代后期，日本的学者首先提出“自密实商品混凝土”的概念。并进行了大量的实验、研究，同时将自密实商品混凝土应用在众多工程实际中，并取得了成功。而我国自90年代初期开始对自密实商品混凝土进行研究，现已广泛应用，在多项工程实践中取得了成功，研究成果总体上已达到国际先进水平。但是国内由于混凝建筑材料的差异性，自密实混凝土在自身重力作用下并不能够完全达到自密实，获得很好的均质性。所以自密实混凝土应用于工程中，应加强原材料质量的控制，选择合理的施工工艺。

1 自密实商品混凝土的性能特点

自密实商品混凝土（也叫做为高流态商品混凝土，简称SCC），是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的商品混凝土。自密实商品混凝土属于高性能商品混凝土的一种。该商品混凝土流动性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不离析，商品混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。相对于普通商品混凝土有以下优点：①免去振捣工序，靠自重成型，减少施工噪音，改善工人和居民环境；②解决了不易或无法进行振动捣实作业（如钢筋过于密集、断面过深或过于复杂等）的问题；③提高浇筑速度，加快施工工期；④节约人工；⑤提高了商品混凝土结构的耐久性。因此自密实商品混凝土技术、经济综合效益显著，可提高商品混凝土工程质量、强度等级越高费用越低、具有绿色环保性。基于这些优点，近年来得到国内外广泛研发应用。

2 自密实商品混凝土的应用范围

自密实商品混凝土多应用于：

（1）浇筑量大，浇筑深度及浇筑高度高的高层及超高层结构中。

（2）结构复杂，配筋紧密，施工空间狭小等施工不便的工程中。

（3）钢管商品混凝土中；既有建筑、桥梁的加固工程中。

（4）应用在降低噪音污染，简化工序，缩短工期，提高效率的工程中。

3 自密实商品混凝土性能测试

为保证自密实商品混凝土浇筑施工质量和工艺水平，兰州某项目进行了 1：1钢管试验柱自密实混凝土浇筑试验，现场分别加工制作1.4m×1.8m的GZ1和GZ2两根模拟钢管柱，柱高为8.5m，钢管壁厚为50mm，为更好地模拟钢管混凝土的实际施工情况，在钢管柱间留设2道隔板，上设有排气孔；试验柱混凝土标号为C60自密实混凝土，采用两种品牌水泥，拟用高抛法和高抛+人工辅助振捣的浇筑方式成型。

3.1 试验柱的目的

（1）对混凝土温度进行跟踪测试，依据温度增长曲线采取保温措施并比较两种水泥水化热的关系。

（2）查看剖切面混凝土的质量、气泡聚集和混凝土—钢板结合情况。

（3）通过钻芯取样检测钢管试验柱混凝土强度，比较同条件试块和钻芯取样试块强度关系。

（4）通过超声波检测钢管试验柱管内混凝土密实度、均匀性及钢管与混凝土结合面的密实情况。

（5）对比两组试验柱结果，指导实验室结合当地原材料优化配合比设计，制作出能够满足设计要求和施工需求的自密实混凝土。

（6）结合国内外高抛混凝土施工的成功经验，依据国家现行规范，总结出一套行之有效的施工方法，应用于适合本地地材特性的自密实混凝土浇筑施工。

3.2 试验准备

（1）钢管柱混凝土由商品混凝土有限公司提供，前期已完成配合比设计和试配工作并确定配合比。经对比分析不同品牌水泥和外加剂性能的差异，已确定选定两种厂家水泥和西卡外加剂；此外，根据试验配比将粗骨料粒径放宽至 25mm，控制混凝土扩展度在 650mm 左右并优化混凝土收缩率。各原材料准备均已到位，具备浇筑条件。配合比如下：水泥+粉煤灰+矿粉：380+120+70；水：155；粗骨料：765；细骨料：945；外加剂：17.7。

（2）试验柱施工为11月中旬，当日天气状况多云，9～0℃；现场采用保温棉被对钢管混凝土进行保温。

3.3 施工工艺

GZ1钢管柱混凝土采用高抛法；GZ2钢管柱混凝土采用高抛法+人工辅助振捣进行施工。

（1）先浇筑一层 100～200mm 厚与混凝土强度同等级的水泥砂浆，增强粘接性并封堵柱脚缝隙，此外还可防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。

（2）将泵管出料口伸入钢管柱内，管口离浇筑面≥3m，出料口在管内随着浇筑时间水平移动，以提高混凝土匀质性。

（3）GZ1采用高抛法施工；GZ2每浇筑完一层混凝土振捣振≥30s，其中下一层浇筑前对上一层混凝土二次振捣≥10s 后浇筑。第一道横肋板下方 5-10cm，用人工辅助振捣按方案分层浇捣，其中，分层面用振动棒微振，上下层浇捣间隔时间不少于10分钟。

（4）钢管柱的混凝土浇筑到离钢管柱顶端 500mm 处，待混凝土初凝前在浮浆层撒同粒径粗骨料，并用振动棒振捣 30s。同粒径粗骨料添加的剂量根据浮浆层深度通过配合比计算而来。

3.4 试验柱浇筑完成后的检测

（1）钢管柱测温检测。（2）钢管试验柱采用绳锯剖切检测。（3）自密实混凝土钻芯取样检测和混凝土试块检测；（4）超声波检测；（5）目测检测。

3.5 试验过程现象及数据分析评价

3.5.1 通过试验柱测温记录表明：C60自密实钢管混凝土里表温差≤25℃，保温措施可行，柱内砼水化热都在规范内。

3.5.2 通过绳锯剖切面目测及超声波检测数据表明：

（1）C60自密实钢管混凝土GZ2基本密实、均匀，未发现明显缺陷；混凝土与钢管结合处目测无缝隙；柱顶混凝土表面有气泡，在肋板外圈存在细微裂缝。对表面裂缝深度凿除观测，裂缝深度为0.5～1.5cm，表面细微裂缝存在于浮浆层。属浮浆层收缩细微裂缝，需在方案中增加优化措施。

（2）C60自密实钢管混凝土GZ1中有小气泡，且水平肋板下四角气泡较中心区域多；柱顶混凝土表面有气泡，在肋板内圈存在细微裂缝。对表面裂缝深度凿除观测，裂缝深度为0.5～2.0cm，表面细微裂缝存在于浮浆层。

3.5.3 通过测温数据、剖切面目测、钢板剥离目测、超声波检测、钻芯取样检测、同条件试块等的综合分析，GZ1与GZ2砼强度无明显差异；GZ2砼与钢柱侧壁及隔板结合面粘结情况优于GZ1，GZ2砼剖面较为密实，气孔少。

4 自密实商品混凝土应用存在的问题

从上述自密实商品砼钢管柱试验结果来看，目前自密实商品混凝土在我国虽然已经应用于众多大型工程项目。但在推广应用过程中仍有一些问题有待解决。

4.1 试验检测

目前对自密实商品混凝土流动性的检测方法尚未统一。坍落度和坍落流动度是检测自密实商品混凝土流动性的常规方法；另外U型箱试验检测在本地区由于自密实混凝土原材料的差异性检测结果是很难达到要求，因此需要规范自密实商品混凝土的流动性检测试验方法。

4.2 自密实混凝土收缩的控制

由于自密实混凝土水胶比较低，胶凝材料用量较高，使得混凝土早期的收缩较大，尤其是早期的自收缩。

4.3 通过对自密实钢管试验柱的分析

由于本地区自密实商品混凝土原材料的差异性，则在浇筑过程中仍需人工辅助振捣来实现密实较为理想，所以，目前还有待进一步研究解决。

5 结语

自密实混凝土具有良好的施工性能，在不需要振捣或辅助振捣的条件下能依靠自重填充模板，得到充分密实。因此，可以提高施工进度，降低振捣成型造成的环境污染，改善工作环境和安全性。但是，自密实混凝土在推广应用中，为了适应工程的需要，在混凝土的检测方法，收缩特性以及在钢筋混凝土结构施工工艺方面仍需进一步改进和完善。

参考文献

[1] GB50628-2010.钢管混凝土工程施工质量验收规范[S].2010.

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[3] JGJT283-2012.自密实混凝土应用技术规程[S].2012.

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