淺談自密實膨脹混凝土發展前景及配合比設計

李岱韓

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣東廣州 510000）

1 自密實膨脹混凝土的優勢

混凝土的發明距今已有幾千年的歷史，在這幾千年的發展與運用中，混凝土的應用范圍越來越廣泛，逐步成為現代建設工程的基礎材料之一。隨著經濟的發展，人類對技術的要求逐漸增長，混凝土工程結構也變得更加復雜、規模更大更高、功能要求日漸增多。某些鋼筋結構錯綜復雜的工程中，或是構件結構較小，因為無法實現振搗或是充分振搗，導致構件強度及質量降低，同時，城市建筑物施工因混凝土振搗引起的噪音，是混凝土結構施工面臨的一大問題。

自密實混凝土是通過摻入一定比例的減水劑、粉煤灰等活性混合料，設計合適的水膠比并通過調整集料級配來調整砂率，從而使配制出的混凝土具有良好的流動性、抵抗分離能力、穿越鋼筋能力以及滿足要求強度的新型材料。

自密實混凝土具有較好的流動性，因此對于結構特殊、外形不規則以及內部鋼筋密度大的模板澆筑比其他建筑材料更為適合，無需振搗即可達到密實的效果，同時可以減少過程中噪聲的產生，符合城市要求的環保施工。然而，混凝土較其他材料具有在水化反應過程中隨著強度不斷的增加，干燥時體積會收縮變形，且其劈裂抗拉強度遠不如抗壓強度等缺點[1]。吳中偉院士指出[2]：混凝土的裂縫是使混凝土耐久性降低的主要原因，由于混凝土體積收縮變形會引起開裂，因此，利用膨脹混凝土能夠有效阻止裂縫的產生。

2 試驗概述

通過內摻法制備強度為C40的自密實膨脹混凝土，即：預先配置好功能及強度滿足要求的自密實混凝土，再將膨脹劑按4%、8%、12%、16%、20%的比例等質量代替水泥。通過測拌合物的拓展度檢測混凝土的流動性，通過標準立方體抗壓強度試驗檢測混凝土強度和測量7d、14d、28d限制膨脹率測試膨脹劑對自密實混凝土補償收縮的效果。

3 材料性能實驗試件的制備及測試

3.1 試件制備

制備150mm×150mm×150mm的標準立方體試塊，濕水養護7d以及28天，用于測量標準立方體7d和28d抗壓強度，由于添加膨脹劑，混凝土膨脹會擠壓模具，用氣泵脫模容易損壞試件及模具，被破壞的試件抗壓強度減少較大，采用可拆卸模具，以便脫模。混凝土初凝時立即拆模，置于水中養護7d，再放置空氣中21d，測其3d、7d、14d、28d限制膨脹率，共10個，自密實膨脹混凝土的配合比如表1所示。

3.2 實驗設備及測試

3.2.1 自密實混凝土流動性測試

按照CCES 02—2004[3]規范要求對拌合物進行工作性能檢測。制備出的拌合物應均勻，不泌水。作為填充劑的指標要求坍落拓展度（SF）應滿足650mm≤SF≤750mm。C30以及C40自密實膨脹混凝土的坍落度如表2所示。

表1 C40自密實膨脹混凝土配合比

表2 拓展度

3.2.2 混凝土限制膨脹率測試

按照（GB 23439—2009）[4]規范規定的標準制備測試試件，縱向限制器采用GB1499.2中規定的。測量采用上虞市道墟港亞公路建材儀器廠生產的ISOBY-354型混凝土標準比長儀，測量范圍為354~357mm。取相近的2個試件測定值的平均值作為長度變化率的測量結果，計算值精確至0.001%，結果如表3所示。

表3 抗壓強度/MPa

表4 自密實膨脹混凝土限制膨脹率

3.2.3 混凝土的立方體抗壓強度試驗

按照規范要求[5]進行測試。

本試驗通過設計C40自密實膨脹混凝土的配合比，在C40自密實膨脹混凝土的配合比情況下，膨脹劑摻量的增加使立方體抗壓強度逐漸遞減，當膨脹劑摻量超過20%時，混凝土表面開裂，搬動混凝土時表面很容易剝落，抗壓強度急劇降低，基本無法承重。

膨脹劑的摻加使得混凝土強度有一定的提高，且在一定范圍內，隨著膨脹劑參加量的提高，拌合物的流動性有所增加。兩種配合比下，當膨脹劑摻量超過16%時，28d抗壓強度無法滿足設計標準。因此，只能選擇4%、8%和12%摻量下的配合比。