自密實混凝土密實度及表觀質量試驗研究

楊維康等

【摘 要】通過對比試驗的方法，研究了在混凝土中添加消泡劑和復摻磨細硅粉與粉煤灰對混凝土的密實度和表觀質量的影響。通過測試和分析發現：分別添加消泡劑和復摻磨細硅粉與粉煤灰后自密實混凝土的密實度、表觀質量及強度都得到了提高，然而采用既添加消泡劑又復摻磨細硅粉與粉煤灰的方法能使混凝土構件的密實度及表觀質量得到雙重提高，有利于提高混凝土的耐久性。

【關鍵詞】自密實混凝土；消泡劑；硅粉；粉煤灰；密實度；表觀質量

【中圖分類號】TU528

【文獻標識碼】A

【Abstract】In the concrete is studied through contrast test， the method of adding defoaming agent and mixed grinding fine silicon powder and fly ash on the compactness of concrete and apparent quality. Through test and analysis found that： adding defoaming agent and mixed grinding fine silicon powder and fly ash after the compactness， apparent quality and strength of self-compacting concrete are improved， but the fine grinding of adding defoaming agent and mixed method of silicon powder and fly ash can make the compactness of concrete component and doubly improve apparent quality，to improve the durability of concrete.

【Key words】Self-compacting concrete；Foam resistance agent；Silica fume；Fly ash；Compactness；Apparent quality

1. 引言

（1）自密實混凝土（Self CompactingConcrete 或Self-Consolidating Concrete，簡稱SCC）是指在自身重力作用下，具有較好的流動性、密實性，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質性，并且不需要附加振動的混凝土[1～3]。自密實混凝土屬于綠色混凝土的范疇，是未來混凝土的發展方向之一。自密實混凝土在施工過程中的使用，可以減小由于機械廣泛的振搗混凝土帶來的噪聲，減輕工人的勞動強度，避免管內危險作業和人為影響混凝土質量等，同時節約由于參與振搗的施工人員帶來的經濟負擔；其具有良好的流動性、施工性能和填充性能，而且骨料不離析，混凝土硬化后具有良好的力學性能和耐久性，因此在未來的工程建設中將會得到廣泛的運用[4～5]。

（2）隨著混凝土技術的發展，自密實混凝土的應用越來越廣泛，同時對混凝土的質量要求也越來越高。在實際工程條件下混凝土的現場澆筑不及實驗室的條件理想，混凝土硬化之后表面存在蜂窩麻面的現象，未能達到較好的密實度和表觀質量。本文通過在自密實混凝土中添加消泡劑和復摻磨細硅粉與粉煤灰以提高其密實度、改善其表觀質量，從而進一步提高自密實混凝土的力學性能及耐久性。

2. 試驗機理

（1）消泡劑的表面張力， 滲透性強， 容易進入混凝土漿體膜內，使隔開空氣的漿體膜厚度越來越薄， 直至破裂， 里面的空氣逸出， 消除形成氣泡的條件。則加入消泡劑，一方面能在一定程度上消除混凝土與模板之間的氣泡 ，有效防止或消除混凝土表面蜂窩 、麻面的產生[7]， 使混凝土的表面具有較高的光澤度和平整度；另一方面，消泡劑能消除混過凝土內部的氣泡，減少孔隙的產生， 則降低混凝土的內部結構的孔隙率，提高混凝土的強度和耐久性。

（2）磨細硅粉與粉煤灰因為它們較小的顆粒粒徑與水泥粒徑在微觀上形成級配體系，所以能更好地分散、填充在水泥熟料顆粒之間，起到密實填充作用，使水泥顆粒能更好地參與水化； 同時生成更多的水化產物，使漿體結構更加致密，混凝土強度進一步提高[6]。摻入適量的礦物利用其微集料效應、玻璃微珠效應和火山灰效應，減少混凝土中水泥用量，改善新拌混凝土的和易性，并提高混凝土的密實度、強度和表觀質量。

3. 實驗研究

3.1 試驗材料。

（1）水泥：海螺牌P.O42.5，密度3.01g/cm3；

（2）礦物摻合料：I級粉煤灰，密度2.2g/cm3；硅粉，密度2.8g/cm3；

（3）粗骨料：石子，5～20mm連續級配的碎石，級配良好，石子表觀密度：2.45～2.55g/cm3；

（4）細骨料：中砂，級配良好，細度模數2.6，表觀密度2.65g/cm3；

（5）外加劑：聚羧酸減水劑（減水效率為25%～30%）；

（6）水：普通自來水；

（7） 消泡劑：南昌某化工企業生產SXP通用型消泡劑。

3.2 試驗方法。

本試驗對SCC40強度等級的自密實混凝土進行研究，采用對比試驗的方法，在經過試配調整優化后的配合比的基礎試驗上，而通過添加消泡劑和復摻磨細硅粉與粉煤灰的方法進行試驗，研究對自密實混凝土強度和表觀質量的影響。

3.2.1 基本試驗。

（1）遵照JGJT 283-2012 《自密實混凝土應用技術規程》，經過試驗調整后SCC40自密實混凝土優化后配合比及性能如下表1。endprint

（2）試驗發現拌合物的工作性能及成型后試塊的力學性能均能滿足設計要求，但混凝土試塊表面存在蜂窩麻面的現象。

（2）試驗S2是在試驗S1的基礎上摻入硅粉，且粉煤灰占膠凝材料的30%，硅粉占膠凝材料的5%；試驗S3是在試驗S1的基礎上添加了型號為SXP通用型消泡劑，添加量為膠凝材料總質量的1%；試驗S4是在試驗S1的基礎上既摻入硅粉，且粉煤灰占膠凝材料的30%，硅粉占膠凝材料的5%，同時添又加了型號為SXP通用型消泡劑，添加量為膠凝材料總質量的1%。

4. 試驗結果及分析

4.1 下面圖1、圖2、圖3分別為S1與S2、S1與S3、S1與S4試驗試塊的表觀質量對比圖。

從圖1～圖3，可以看出：在既沒有摻入硅粉也沒有添加消泡劑的情況下，自密實混凝土成型后會在其表面產生不少孔洞，存在蜂窩、麻面等缺陷；在摻入硅粉后，自密實混凝土成型后的表觀質量能夠得到較好改善；在僅僅添加消泡劑的情況下，自密實混凝土成型后的表觀質量也能夠得到較明顯的改善；如果既摻入硅粉也添加消泡劑，那么自密實混凝土成型后其表觀質量的改善效果會更明顯。

4.2 試塊成型抗壓強度。

（1）混凝土試塊進行抗壓強度測試，每一試驗類型進行兩個實驗組測試，每個實驗組6個試塊，測試結果如下表4。

（2）從表3中，可以看出：自密實混凝土試塊成型后的7d和28d抗壓強度對比中，在既沒有摻入硅粉也沒有添加消泡劑的情況下，自密實混凝土試塊抗壓強度較低；在摻入硅粉后，自密實混凝土試塊抗壓強度得到提高；在僅僅添加消泡劑的情況下，自密實混凝土試塊抗壓強度也得到提高；如果既摻入硅粉也添加消泡劑，那么自密實混凝土試塊抗壓強度提高效果較明顯。

5. 結論

通過試驗結果進行對比分析，可以得出以下結論：

（1）在自密實混凝土中僅添加消泡劑或僅復摻磨細硅粉與粉煤灰都是消除混凝土表面氣孔和蜂窩、麻面等缺陷，對改善混凝土表觀質量的效果明顯。

（2）既添加消泡劑也復摻磨細硅粉與粉煤灰對改善混凝土表觀質量的效果更明顯。

（3）在自密實混凝土中加入消泡劑能較大降低混凝土的含氣量，提高混凝土的密實度，從而提高混凝土的強度，有效改善混凝土的力學等性能。

（4）在自密實混凝土中復摻磨細硅粉與粉煤灰能提高混凝土的填充性，從而提高混凝土的密實度和強度。

（5）自密實混凝土中既添加消泡劑也復摻磨細硅粉與粉煤灰比單一添加消泡劑或復摻磨細硅粉與粉煤灰混凝土的強度更高。

參考文獻

[1] Othmane Boukendakdji，El-Hadj Kadri，Said Kenai et al.Effects of granulated blast furnace slag and superplasticizer type on the fresh properties and compressive strength of self-compacting concrete[J].Cement &； concrete composites，2012，34（4）：583～590.

[2] A. Leemann， R. Loser， B. Münch. Influence of cement type on ITZ porosity and chloride resistance of self-compacting concrete[J]. Cement and Concrete Composites， 2009， 322：116～120.

[3] 張希清，宋少民. 消泡劑對清水混凝土表面性能影響的研究[J]. 建筑技術，2002，09：669～670.

[4] 羅素蓉，鄭建嵐，王國杰，王雪芳. 自密實高性能混凝土結構的研究與應用[J]. 土木工程學報，2005，38（ 4） ：46-52.

[5] JGJT283-2012自密實混凝土應用技術規程[S].中國建筑工業出版社，2012.

[6] 張愛玲，陳曉霞.復合超細粉配制自密實混凝土耐久性試驗[J].河南科技大學學報（自然科學版），2011，32（5）：37～39，44.

[7] P. Ramanathan，I. Baskar，P. Muthupriya et al.Performance of Self-Compacting Concrete Containing Different Mineral Admixtures[J].KSCE journal of civil engineering，2013，17（2）：465～472.

[基金項目]江西省教育廳科技計劃項目（DB201311176）；江西省教育廳教改項目（JXJG-12-7-20）。

[文章編號]1619-2737（2014）08-05-457

[作者簡介] 楊維康（1990.02-），在校土木工程專業本科生。

余建杰（1979.12-），男，講師（在讀博士生），主要從事土木工程方向的教學科研工作。endprint

（2）試驗發現拌合物的工作性能及成型后試塊的力學性能均能滿足設計要求，但混凝土試塊表面存在蜂窩麻面的現象。

（2）試驗S2是在試驗S1的基礎上摻入硅粉，且粉煤灰占膠凝材料的30%，硅粉占膠凝材料的5%；試驗S3是在試驗S1的基礎上添加了型號為SXP通用型消泡劑，添加量為膠凝材料總質量的1%；試驗S4是在試驗S1的基礎上既摻入硅粉，且粉煤灰占膠凝材料的30%，硅粉占膠凝材料的5%，同時添又加了型號為SXP通用型消泡劑，添加量為膠凝材料總質量的1%。

4. 試驗結果及分析

4.1 下面圖1、圖2、圖3分別為S1與S2、S1與S3、S1與S4試驗試塊的表觀質量對比圖。

從圖1～圖3，可以看出：在既沒有摻入硅粉也沒有添加消泡劑的情況下，自密實混凝土成型后會在其表面產生不少孔洞，存在蜂窩、麻面等缺陷；在摻入硅粉后，自密實混凝土成型后的表觀質量能夠得到較好改善；在僅僅添加消泡劑的情況下，自密實混凝土成型后的表觀質量也能夠得到較明顯的改善；如果既摻入硅粉也添加消泡劑，那么自密實混凝土成型后其表觀質量的改善效果會更明顯。

4.2 試塊成型抗壓強度。

（1）混凝土試塊進行抗壓強度測試，每一試驗類型進行兩個實驗組測試，每個實驗組6個試塊，測試結果如下表4。

（2）從表3中，可以看出：自密實混凝土試塊成型后的7d和28d抗壓強度對比中，在既沒有摻入硅粉也沒有添加消泡劑的情況下，自密實混凝土試塊抗壓強度較低；在摻入硅粉后，自密實混凝土試塊抗壓強度得到提高；在僅僅添加消泡劑的情況下，自密實混凝土試塊抗壓強度也得到提高；如果既摻入硅粉也添加消泡劑，那么自密實混凝土試塊抗壓強度提高效果較明顯。

5. 結論

通過試驗結果進行對比分析，可以得出以下結論：

（1）在自密實混凝土中僅添加消泡劑或僅復摻磨細硅粉與粉煤灰都是消除混凝土表面氣孔和蜂窩、麻面等缺陷，對改善混凝土表觀質量的效果明顯。

（2）既添加消泡劑也復摻磨細硅粉與粉煤灰對改善混凝土表觀質量的效果更明顯。

（3）在自密實混凝土中加入消泡劑能較大降低混凝土的含氣量，提高混凝土的密實度，從而提高混凝土的強度，有效改善混凝土的力學等性能。

（4）在自密實混凝土中復摻磨細硅粉與粉煤灰能提高混凝土的填充性，從而提高混凝土的密實度和強度。

（5）自密實混凝土中既添加消泡劑也復摻磨細硅粉與粉煤灰比單一添加消泡劑或復摻磨細硅粉與粉煤灰混凝土的強度更高。

參考文獻

[1] Othmane Boukendakdji，El-Hadj Kadri，Said Kenai et al.Effects of granulated blast furnace slag and superplasticizer type on the fresh properties and compressive strength of self-compacting concrete[J].Cement &； concrete composites，2012，34（4）：583～590.

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[3] 張希清，宋少民. 消泡劑對清水混凝土表面性能影響的研究[J]. 建筑技術，2002，09：669～670.

[4] 羅素蓉，鄭建嵐，王國杰，王雪芳. 自密實高性能混凝土結構的研究與應用[J]. 土木工程學報，2005，38（ 4） ：46-52.

[5] JGJT283-2012自密實混凝土應用技術規程[S].中國建筑工業出版社，2012.

[6] 張愛玲，陳曉霞.復合超細粉配制自密實混凝土耐久性試驗[J].河南科技大學學報（自然科學版），2011，32（5）：37～39，44.

[7] P. Ramanathan，I. Baskar，P. Muthupriya et al.Performance of Self-Compacting Concrete Containing Different Mineral Admixtures[J].KSCE journal of civil engineering，2013，17（2）：465～472.

[基金項目]江西省教育廳科技計劃項目（DB201311176）；江西省教育廳教改項目（JXJG-12-7-20）。

[文章編號]1619-2737（2014）08-05-457

[作者簡介] 楊維康（1990.02-），在校土木工程專業本科生。

余建杰（1979.12-），男，講師（在讀博士生），主要從事土木工程方向的教學科研工作。endprint

（2）試驗發現拌合物的工作性能及成型后試塊的力學性能均能滿足設計要求，但混凝土試塊表面存在蜂窩麻面的現象。

（2）試驗S2是在試驗S1的基礎上摻入硅粉，且粉煤灰占膠凝材料的30%，硅粉占膠凝材料的5%；試驗S3是在試驗S1的基礎上添加了型號為SXP通用型消泡劑，添加量為膠凝材料總質量的1%；試驗S4是在試驗S1的基礎上既摻入硅粉，且粉煤灰占膠凝材料的30%，硅粉占膠凝材料的5%，同時添又加了型號為SXP通用型消泡劑，添加量為膠凝材料總質量的1%。

4. 試驗結果及分析

4.1 下面圖1、圖2、圖3分別為S1與S2、S1與S3、S1與S4試驗試塊的表觀質量對比圖。

從圖1～圖3，可以看出：在既沒有摻入硅粉也沒有添加消泡劑的情況下，自密實混凝土成型后會在其表面產生不少孔洞，存在蜂窩、麻面等缺陷；在摻入硅粉后，自密實混凝土成型后的表觀質量能夠得到較好改善；在僅僅添加消泡劑的情況下，自密實混凝土成型后的表觀質量也能夠得到較明顯的改善；如果既摻入硅粉也添加消泡劑，那么自密實混凝土成型后其表觀質量的改善效果會更明顯。

4.2 試塊成型抗壓強度。

（1）混凝土試塊進行抗壓強度測試，每一試驗類型進行兩個實驗組測試，每個實驗組6個試塊，測試結果如下表4。

（2）從表3中，可以看出：自密實混凝土試塊成型后的7d和28d抗壓強度對比中，在既沒有摻入硅粉也沒有添加消泡劑的情況下，自密實混凝土試塊抗壓強度較低；在摻入硅粉后，自密實混凝土試塊抗壓強度得到提高；在僅僅添加消泡劑的情況下，自密實混凝土試塊抗壓強度也得到提高；如果既摻入硅粉也添加消泡劑，那么自密實混凝土試塊抗壓強度提高效果較明顯。

5. 結論

通過試驗結果進行對比分析，可以得出以下結論：

（1）在自密實混凝土中僅添加消泡劑或僅復摻磨細硅粉與粉煤灰都是消除混凝土表面氣孔和蜂窩、麻面等缺陷，對改善混凝土表觀質量的效果明顯。

（2）既添加消泡劑也復摻磨細硅粉與粉煤灰對改善混凝土表觀質量的效果更明顯。

（3）在自密實混凝土中加入消泡劑能較大降低混凝土的含氣量，提高混凝土的密實度，從而提高混凝土的強度，有效改善混凝土的力學等性能。

（4）在自密實混凝土中復摻磨細硅粉與粉煤灰能提高混凝土的填充性，從而提高混凝土的密實度和強度。

（5）自密實混凝土中既添加消泡劑也復摻磨細硅粉與粉煤灰比單一添加消泡劑或復摻磨細硅粉與粉煤灰混凝土的強度更高。

參考文獻

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[2] A. Leemann， R. Loser， B. Münch. Influence of cement type on ITZ porosity and chloride resistance of self-compacting concrete[J]. Cement and Concrete Composites， 2009， 322：116～120.

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[4] 羅素蓉，鄭建嵐，王國杰，王雪芳. 自密實高性能混凝土結構的研究與應用[J]. 土木工程學報，2005，38（ 4） ：46-52.

[5] JGJT283-2012自密實混凝土應用技術規程[S].中國建筑工業出版社，2012.

[6] 張愛玲，陳曉霞.復合超細粉配制自密實混凝土耐久性試驗[J].河南科技大學學報（自然科學版），2011，32（5）：37～39，44.

[7] P. Ramanathan，I. Baskar，P. Muthupriya et al.Performance of Self-Compacting Concrete Containing Different Mineral Admixtures[J].KSCE journal of civil engineering，2013，17（2）：465～472.

[基金項目]江西省教育廳科技計劃項目（DB201311176）；江西省教育廳教改項目（JXJG-12-7-20）。

[文章編號]1619-2737（2014）08-05-457

[作者簡介] 楊維康（1990.02-），在校土木工程專業本科生。

余建杰（1979.12-），男，講師（在讀博士生），主要從事土木工程方向的教學科研工作。endprint