低強(qiáng)自流平混凝土的試驗(yàn)與探討

周漢章，王培權(quán)

（1. 柳州鹿寨東建砼業(yè)有限公司，廣西 柳州 545000；2. 柳州市鹿寨鴻志建材有限公司，廣西 柳州 545000）

0 前言

20 世紀(jì)下半葉，混凝土結(jié)構(gòu)的綜合性能引起了日本的廣泛關(guān)注?；炷两Y(jié)構(gòu)的密實(shí)性只能通過技術(shù)工人的振搗來實(shí)現(xiàn)，但日本建筑企業(yè)技術(shù)工人的減少導(dǎo)致了混凝土施工質(zhì)量的惡化。自流平混凝土于 1988 年在日本首次開發(fā)。自流平混凝土是一種能夠自重自動(dòng)成型而不需要任何振搗的混凝土[1]。根據(jù)調(diào)查自流平混凝土國(guó)內(nèi)研究工作主要集中在 C45 以上的高強(qiáng)混凝土，對(duì)適用于能承重結(jié)構(gòu)的低強(qiáng)度自流平自密實(shí)混凝土的應(yīng)用研究，目前還比較少。

1 普通混凝土的局限性

在普通混凝土澆筑施工中，高層建筑的墻柱及連接處、建筑承重受力點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)配筋稠密復(fù)雜，鋼筋與鋼筋之間的間隙小，振動(dòng)棒不易插入振實(shí)，經(jīng)常產(chǎn)生漏振、過振，導(dǎo)致拆模后發(fā)現(xiàn)混凝土蜂窩、露筋等不密實(shí)現(xiàn)象，在住宅或城市中心地帶施工中，對(duì)施工噪音控制比較嚴(yán)格，而免振搗自流平混凝土就能夠很好地解決這些傳統(tǒng)的施工缺陷。

2 自流平混凝土的特點(diǎn)

自流平混凝土是混凝土技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。通過膠凝材料、砂石骨料、外加劑的優(yōu)化配制，使混凝土拌合物屈服力減小且又具備很好包裹性，粗細(xì)骨料能夠懸浮于水中不離析、不泌水，具有高流動(dòng)性，在不用或基本不用振搗僅靠自身重力而達(dá)到自動(dòng)流平、自流平免振成型，能充分填補(bǔ)砂石骨料間的空隙，形成密實(shí)整體結(jié)構(gòu)。

3 低強(qiáng)自流平混凝土配制試驗(yàn)

3.1 材料的選擇與性能

水泥：中材亨達(dá)水泥有限公司 P·Ⅱ42.5R，性能指標(biāo)見表 1。

表1 水泥性能指標(biāo)

粉煤灰：廣州發(fā)展環(huán)保建材有限公司 C 類 Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度 29.5%，需水量比 100%，燒失量 7.5%，三氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2.5%，游離氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2.2%，安定性合格。

礦粉：韶關(guān)嘉洋建材貿(mào)易有限公司 S95 級(jí)礦渣粉，流動(dòng)度比 95%，燒失量 2.3%，密度 2.8g/cm3，28 天活性 95%。

外加劑：東莞市洛美建材有限公司 LM-S2 聚羧酸高效減水劑。A 樣：減水率 20%，含固量 18%，泌水率42%；B 樣：減水率 25%，含固量 22%，泌水率 38%。

砂：東莞市楊名建材有限公司Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度2.8%，表觀密度 2600kg/m3，堆積密度 1550kg/m3，含泥量 1.0%。

石：廣西石材建材有限公司 5～25mm 連續(xù)級(jí)配花崗巖，表觀密度 2730kg/m3，堆積密度1500kg/m3，含泥量 0.8%，壓碎指標(biāo)值 12%。

3.2 C30 自流平混凝土配合比

C30 自流平混凝土的配合比見表 2。

3.3 試配過程及測(cè)試結(jié)果

本文使用坍落度擴(kuò)展流動(dòng)度和 T500時(shí)間[2]測(cè)試自流平混凝土的工作性能，結(jié)果見表 3。

表3 試配過程及測(cè)試結(jié)果

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從表 2 試配過程及測(cè)試結(jié)果看 0 組為基準(zhǔn)配方使用A 樣外加劑混凝土出機(jī)和易性差、流動(dòng)性差且露石，料的流速慢，1 組加大粉煤灰的摻量后狀態(tài)比基準(zhǔn)樣有所改善流動(dòng)性和保坍較好，但靜止后有泌水離析的現(xiàn)象，流動(dòng)性改善后抗離析的能力差，當(dāng)外加劑摻量增大時(shí)，流動(dòng)性隨之增大，而抗離析性則隨之下降。低強(qiáng)度自流平混凝土拌合物的最主要特點(diǎn)是高流動(dòng)性和高抗離析能力，配制自流平混凝土用水量、外加劑摻量和流動(dòng)性、抗離析性的平衡使矛盾得到統(tǒng)一，是低強(qiáng)度自流平自密實(shí)混凝土的關(guān)鍵。

表2 C30 自流平混凝土配比 kg/m3

第 2 組樣降低外加劑摻量后保水性有所改善，容重比較輕、坍損也比較大，28 天抗壓強(qiáng)度達(dá) 106%。第 3組粉煤灰摻量加大摻到 34%，外加劑摻量 2.1%，混凝土出機(jī)粘聚性較好，保水性改善后初始流動(dòng)性比較好但經(jīng)時(shí)坍損比較大，28d 抗壓強(qiáng)度達(dá) 106%。第 4 組通過降低砂率提高容重和提高保坍性能，外加劑摻量為2.0%，混凝土出機(jī)和易性較好，容重有所提高保坍性能有所提高，28d 抗壓強(qiáng)度達(dá) 110%。

第 5 組后使用外加劑 B 樣，水泥用量增加 10kg，減少粉煤灰用量后外加劑摻量 1.8%，混凝土出機(jī)粘聚性較好流動(dòng)性一般，微露石，3d、28d 抗壓強(qiáng)度達(dá)78%、115%，綜合性能優(yōu)于第 4 組。第 6 組粉煤灰摻量加到 33%，外加劑摻量 1.7%，料出機(jī)和易性好，外加劑微飽和狀態(tài)，3d、28d 抗壓強(qiáng)度達(dá) 81%、123%，各項(xiàng)性能優(yōu)于第 5 組。第 7 組粉煤灰摻量 35%，砂率44%，外加劑摻量 1.6%，料出機(jī)包裹性、流動(dòng)性好，3d、28d 抗壓強(qiáng)度達(dá) 80%、125%，各項(xiàng)性能最優(yōu)，符合自流平混凝土Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

5 原理分析

在低強(qiáng)自流平混凝土配合比設(shè)計(jì)中，如何調(diào)整外加劑和漿體量，使和易性、流動(dòng)性和抗離散性和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到平衡是關(guān)鍵。

和易性和流動(dòng)性是表征自流平混凝土施工性能的重要性能指標(biāo)之一，它指分散體系中克服內(nèi)阻力而產(chǎn)生變形的性能。屈服應(yīng)力是阻礙漿體進(jìn)行自重流動(dòng)的最大剪切應(yīng)力，剪切應(yīng)力主要由以下幾個(gè)方面組成：粗細(xì)骨料流動(dòng)產(chǎn)生的剪應(yīng)力；摻合料自身重力作用而產(chǎn)生的剪應(yīng)力以及粗骨料間相對(duì)移動(dòng)所產(chǎn)生的剪應(yīng)力等。[3]

漿體包裹性系數(shù)是指混凝土分散體系進(jìn)行塑性流變應(yīng)力與剪切速率的比值，它反映了流體與平流層之間產(chǎn)生的與流動(dòng)方向相反的粘滯阻力的大小，作用力支配了拌合物的流動(dòng)能力[3]。提高混凝土拌合物流動(dòng)性的途徑有很多，自流平混凝土流動(dòng)性主要取決于包裹骨料的漿體的厚度，骨料間空隙中的富余過量的漿體對(duì)混凝土流動(dòng)性是沒有貢獻(xiàn)的。這也就是說，調(diào)整好骨料的級(jí)配，提高混凝土拌和物中骨料的密實(shí)度，減少骨料間的空隙，就可以在同樣漿體用量時(shí)獲得更大的流動(dòng)性和提高混凝土強(qiáng)度。

6 總結(jié)

通過優(yōu)化混凝土配合比和調(diào)整減水劑，解決了普通混凝土和易性差、流動(dòng)性差、坍損大問題，自流平混凝土的應(yīng)用可以提高混凝土工程的質(zhì)量和改善混凝土工程的施工環(huán)境，減少噪音對(duì)環(huán)境的污染并且提高勞動(dòng)生產(chǎn)率降低工程費(fèi)用達(dá)到了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的雙重效果。