自密实混凝土配合比设计.doc

自密实混凝土的配合比设计

傅沛兴，贺奎
(北京市建筑设计‘研究院，100039北京)
摘要：自密实混凝土不但要求有较大的流动性，而且还要求有较好的粘聚性，因而其施工工作性要同时具备流动性、抗离析性、和间隙通过性。据此，提出了自密实混凝土的配合比设计原则，并着重阐述了骨料的堆积密实型连续级配的原理，论述了配制自密实混凝土胶结材浆体与砂率、石子体系的关系，以利于配制优良的自密实混凝土。
关键词：自密实混凝土；自密实性；抗离析性；自填充性；连续级配比。

自密实混凝土由高性能混凝土发展而来，是高性能混凝土的一个分支。由于自密实?昆凝土可以不用振捣，靠拌合物自重就可以通过钢筋等障碍物填充到模板的各个角落，因而在工业发达国家节约了价格较贵的专业技术工人工资，节约了振捣设备和电力，特别是大大降低了施工噪声污梨q；因而发展很快，在日本及欧洲许多国家，自密实混凝土的浇筑量都已超过全部混凝土施工量的50％以上。
我国近十年来，已经在一些工程上有所应用。我们经一年来试验研究，探讨自密实混凝土配合比的设计方法，供业界参考。
1自密实混凝土工作性的特点和检测方法
自密实混凝土拌合物不仅要求有较大的流动性，而且还要求有较好的粘聚性。白密实混凝土的胶结材浆体要能充分包裹与分隔砂石的每一个颗粒，使砂、石悬浮在胶结材浆体中。因而自密实混凝土工作性就要求同时具备(1)流动性(2)抗离析性(3)自填充性，这三种性能又称自密实性。
流动性可以用检测普通高性能混凝土拌合物坍落扩展度的方法检测。
抗离析性又称抗离析稳定性，日本和欧洲标准均用两种方法检测。一是用一种特殊的V形漏斗，装满10L混凝土拌合物，打开底盖计量流出时间(S)。另一种方法是计量坍落扩展度扩展到平均50cm的时间(s)。V形漏斗流出时间欧洲规定不大于20S，日本虽也同样规定一般自密实混凝土不大于20S，而钢筋净间距小于60mm时，规定为不大于25S，意即当钢筋密度大时，拌合物的粘聚性需要大一些。坍落扩展度扩展Nsocm的时间，日本规定一般自密实混凝土为3-15S，钢筋净间距小于60mm时为5-20S，见图1。

图1V形漏斗
自填充性又称间隙通过性，用箱形试验(欧洲称U形箱)，用一个矩形箱，中间通过隔板分为A、B二室，下端流出19cm高连通口，连通口处垂直放一定间距的钢筋。将A室装满混凝土拌合物，拔开隔板，拌合物即通过钢筋流人B室。停止流动后测两侧混凝土高度差。日本规定高度差小于8cm为合格，欧洲则规定愈小愈好，(图2)。

图2箱形实验仪
(a)欧洲型；(b)13本型
2自密实混凝土配合比设计原则
2．1自密实混凝土配合比设计应采取绝对体积法。
2．2自密实混凝土要求拌合物在保持大流动性的同时增加粘聚性。国内外一般均采取增加胶结材与惰性粉体量的方法，也可以采取掺用一部分增粘剂的方法。增粘剂的品种较多，需要做与胶结材适应性试验后进行选用。关于自密实混凝土粉体量日本建筑学会标准规定为160L-230L，欧洲规范则规定为160L-240L。
2．3在增加胶结材浆体粘性的同时，还要保持大流动性，就需要选择优质高效减水剂。宜选用当前市场上减水率大于30％的聚羧酸系高效减水剂。
2．4要选用粒型与级配较优的粗细骨料，并限定粗骨料的最大粒径。关于粗骨料最大粒径，欧洲规范限定不大于20mm，日本规定粗骨料最大粒径为20mm或25mm。
在增加粉体量的同时，粗骨料用量也相应减少。欧洲与日本的标准均规定粗骨料用量为280L-350L。
3关于级配砂、石与石子用量关系的讨论
配制符合要求的自密实混凝土，砂石的粒型和级配十分重要，国外均采取堆积密实型连续级配。按富勒(Fuller)堆积密实理论，应用于自密实混凝土的粗骨料连续级配宜用理查德(F．E．Richart)的级配公
式[4]，为(1)
式中，P——通过百分率；
d——筛孔径(mm)；
D——粗骨料最大粒径(mm)。
用(1)式计算粗骨料最大粒径为25mm和20mm的骨料最佳级配如表1所示。
表1骨料连续级配计算表

从表1的数据得出，石子最大粒径为25mm时，最佳连续级配各粒径石子数量的比例应是：20-25：15-20：10～15：5～10mm约略为17：20：26：37或1：1．2：1．5：2．1。刨去18．51％粉体，砂率为49％。石子最大粒径为20mm时，最佳连续级配各粒径石子数量比例应是：15-20：10-15：5～10mm约略为25：31：44或1：1．3：1．8。刨去20％粉体，
砂率为54％。这样连续级配的石子空隙率，一般为36％左右。
配制混凝土时，用偏粗中砂的砂率，石子最大粒径25mm时为49％，石子最大粒径为20mm时为54％。用同样方法计算，则石子最大粒径为15mm时砂率为61％。
日本建设省提出“新RC计划”认为，最大堆积密实理论对于骨料比