自密實混凝土的制備與性能研究

劉先國，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

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，地鐵、隧道、橋梁等基礎(chǔ)建設(shè)項目及超高層、超復(fù)雜結(jié)構(gòu)民用建筑越來越多。這些建筑或者位于地下或水下，施工空間狹小；或者澆筑深度及高度過高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；需振搗密實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，自密實混凝土無需振搗，依靠自身重力密實成型，具有施工方便、無噪聲污染等優(yōu)點，在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛[1、2]。

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

1 原材料

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

（2）粉煤灰：國華Ⅰ級灰，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 級礦粉，流動度比 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 試驗方法

根據(jù)理論配合比配制不同強度等級的自密實混凝土，檢測混凝土的相關(guān)性能。試驗用理論配合比見表1。

表 1 試驗用理論配合比 kg/m3

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

3 試驗結(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，配制混凝土并檢測混凝土拌合物工作性能，檢測結(jié)果見表 2。

由表 2 可知，摻入石灰石粉后 C30 混凝土的 T500時間與 V 漏斗排空時間增加，而 C50 混凝土的檢測結(jié)果相反；可見石灰石粉的摻入使低強度等級混凝土拌合物漿體的塑性粘度增加，高強度混凝土的粘度降低。低強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，拌合物間隙通過性提高；高強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性。

3.2 混凝土的力學(xué)性能

表 2 自密實混凝土工作性能檢測結(jié)果

分別檢測各強度等級混凝土的抗壓強度，檢測結(jié)果如表 3 所示。

表 3 各強度等級混凝土抗壓強度檢測結(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度有所提高，其中石灰石粉取代粉煤灰時效果更加明顯。通常所用水泥的顆粒分布與理想級配存在一定差距，試驗用石灰石粉比表面積較大，細顆粒較多，可以填充在水泥顆粒之間，改善膠凝材料的顆粒級配，使混凝土結(jié)構(gòu)更為致密，強度有所提高；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)量的一個重要因素；混凝土體積穩(wěn)定性是耐久性能的基礎(chǔ)，檢測各強度等級混凝土收縮率隨時間的變化，檢測結(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 各強度等級混凝土的收縮率

抗凍等級、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。分別檢測混凝土的相關(guān)耐久性能，檢測結(jié)果見表 4。

表 4 混凝土耐久性能檢測結(jié)果

試驗結(jié)果表明：各強度等級混凝土的裂紋條數(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)整膠凝材料顆粒級配，使混凝土內(nèi)孔徑分布得到優(yōu)化，密實度提高，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度等級的的自密實混凝土，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，使低等級混凝土的漿體粘度提高，高等級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，密實度提高，力學(xué)性能和耐久性能有所提高。