[自密实高性能混凝土的研究与应用现状]密子君现状
时间：2019-04-11 03:26:35 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】对自密实混凝土配制技术、拌合物工作性检测方法与评价指标、硬化自密实混凝土性能、自密实混凝土结构受力性能研究以及自密实混凝土的工程应用进行了论述，并对自密实混凝土研究中存在的问题和研究情况进行了展望。
【关键词】自密实混凝土；工作性能；力学性能；工程应用
1. 引言
自密实混凝土(Slef-Compacting Concrete，SCC)是一种新型高性能混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。自密实混凝土拌合物具有良好的工作性、优异的抗离析性和即使在密集配筋条件下浇注时仅依靠混凝土自重作用无需振捣作业便能均匀密实填充模型。同时，在自密实混凝土配制技术中采用低水胶比和较大掺量矿物掺合料取代水泥，混凝土绝热温升低，混凝土界面过渡区强化，混凝土微观结构致密。因此，自密实混凝土在满足结构设计所要求的力学性能前提下，具有优异的施工性能、优良的耐久性合较低的综合成本［1］。
自密实混凝土的主要优点有：(1) 可用于难以浇注甚至无法浇注的结构。 (2) 增加了结构设计的自由度。不需要振捣，可以浇注成形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。(3) 大幅降低工人劳动强度，节省人工数量。(4) 有效地提高了混凝土的品质，具有良好的密实性、力学性能和耐久性。(5) 降低环境噪声，改善工作环境。(6) 能大量利用工业废料做矿物掺合料，有利于环境保护。 (7) 施工自动化程度高，能促进工业化的施工与管理。(8) 节省电力能源。
因此，自密实混凝土技术在一些特殊工程、特殊条件下可发挥普通混凝土不可替代的作用。如：密集配筋条件下的混凝土施工、结构加固与维修工程中的混凝土施工、 钢管混凝土施工和大体积混凝土施工等。
近二十年来，自密实混凝土在美国、日本、欧洲等发达国家和地区都得到了广泛的应用。在将自密实混凝土投入到实际应用的同时，工程技术人员还对自密实混凝土的物理化学性能及力学性能作了大量的研究，研究成果被纳入到了相应的设计施工指南和手册中。我国不少高校、科研及施工单位对自密实混凝土也进行了大量的研究与应用工作，2005年由中南大学、福州大学牵头在中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会指导下编制出版了中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》（CCES02-2004）。同时为了研讨当前推广应用自密实混凝土所面临的主要问题，国际间也开展了广泛的学术交流。笔者对当前自密实混凝土的研究现状与应用情况进行简单论述。
2. 自密实混凝土配制技术、拌合物工作性检测方法与评价指标
2.1 自密实混凝土配制技术。自密实混凝土配合比设计应根据原材料性能和混凝土技术要求，并考虑结构的构造尺寸和形式、钢筋的大小及密集程度，进行初始配合比的计算，经过试验室试配、调整后确定。自密实混凝土发展至今，形成了所谓粉体系、增粘剂系及并用系等三大系列配合比设计方法，国内外对自密实混凝土配合比计算方法也进行了大量的研究。
目前，用于自密实混凝土的外加剂还有研制和发展的空间，自密实混凝土用外加剂一般要满足下面三个条件：在低水胶比的情况下，具有较高的分散效应；在自密实混凝土拌制完毕，这种分散效应至少保持2小时以上；对温度变化的敏感性低。
2.2 自密实混凝土拌合物工作性能检测方法与评价指标。自密实混凝土拌合物工作性包括填充性、间隙通过性、抗离析性。填充性即自密实混凝土拌合物在无需振捣的情况下，能均匀密实成型的性能。间隙通过性即自密实混凝土拌合物均匀通过狭窄间隙的性能。抗离析性即自密实混凝土拌合物中各种组分保持均匀分散的性能。
为了对自密实混凝土的工作性能进行评价，人们提出了很多种测试方法。目前国际上采用的测试方法有坍落扩展度试验、V型漏斗试验、L型仪试验、U型或箱型试验、GTM 筛稳定性试验、Orimet流速仪法及贯入试验，中南大学提出了拌合物稳定性跳桌试验方法［1］。
到目前为止还没有一种单一的方法或者是将两种以上的方法结合使用得到大家的一致认同。因为还没有任何一种单一的方法能全面反映自密实混凝土的工作性能，因此对于配合比设计时每一批混凝土的工作参数，都要用两种以上的方法进行测试得到。
3. 硬化自密实混凝土性能
3.1 匀质性。
对足尺梁和柱的现场取芯、预埋件拔出试验及回弹法试验结果表明：对于梁而言，沿梁长无论是自密实混凝土还是普通振捣混凝土都表现出较好的匀质性；对于柱而言，沿柱高无论是自密实混凝土还是普通振捣混凝土，实测结果离散性都较大，相对而言，自密实混凝土离散性要小一些，越靠近柱底，混凝土强度越高，而且混凝土强度等级越高，上、下端实测结果的离散性越大。
3.2 力学性能。自密实混凝土的棱柱体轴心抗压强度和立方体抗压强度的关系与普通混凝土相似［1］，另外，自密实混凝土无需振捣而不离析地填充模板的性能对混凝土匀质性有着积极的影响。采用掺超细粉煤灰配制的C60~C80自密实混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度与振捣混凝土相比，其值在-8%～+1%之间变化。自密实混凝土的拉压比为1/10～1/13，较普通高强混凝土的拉压比1/15～1/18有明显提高。
一般认为由于粉体材料用量较大，砂率较高，自密实混凝土的弹性模量较普通混凝土有所降低，试验研究表明，新拌阶段表观密度正常（大于2300Kg/m3）的自密实混凝土与普通混凝土的弹性模量相差不大，当自密实混凝土粉体材料用量较低（550Kg/m3以下），并且用大掺量粉煤灰来代替水泥时（25％～45％），其弹性模量并不比普通混凝土低。
另外，与普通混凝土相比，自密实混凝土包裹在粗骨料外的界面过渡区更加密实而且分布更均匀，自密实混凝土与钢筋的粘结性能比普通混凝土好。
3.3 耐久性能。随着混凝土结构耐久性问题的日益突出，自密实混凝土的长期耐久性能也成为关注的焦点。研究表明：相同条件下，无论是引气或非引气自密实混凝土均具有更高的抗冻融性能。通过模拟实际条件（即采用干湿循环、毛细管吸附以及扩散试验）发现混凝土的水灰比、水胶（水泥+填料）比是影响混凝土氯离子渗透深度的关键因素，自密实混凝土中氯离子的渗透深度要比普通混凝土的小。自密实混凝土由于含有更多的胶凝材料，导致其水化放热增大，且最大放热峰出现更早，填料（矿物掺合料）掺入后可以避免过大的水化放热，但由于填料起到晶核作用而明显影响自密实混凝土的水化过程。
