自密实混凝土工作性能影响因素

TRANSPOWORLD 2012No.19(Oct)
134H
IGHWAY
现代公路
自
密实混凝土是一种高性能混凝土，它满足一般高性能混凝土的
特性一一良好的工作性，同时又具有自身的特点是依靠自身重力，无需振捣，自行密实成型，不泌水不离析。

在配制自密实混凝土的过程中，应根据其特性，设法谋求大流动性和抗分离性的平衡，进而获得良好的自填充性。

影响因素分析
高效减水剂对自密实混凝土拌合物性能的影响
高效减水剂是配制自密实混凝土的关键组成材料，其性能对自密实混凝土的工作性和物理力学性能具有决定性影响。

通过掺入适宜的高效减水剂，能使混凝土在较低的水胶比下获得适宜的粘度、良好的流动性、粘聚性和保塑性，达到自密实性能要求。

，本研究采用了鑫宏光开发的高效减水剂，并与西卡高效减水剂进行对比。

本研究将不同掺量的高效减水剂掺入水胶比为0.28的水泥净浆中，测试净浆的流动度及经时损失，以此初评两种高效减水剂的作用效果。

胶凝材料总量对自密实混凝土拌合物性能的影响
如图1所示，随着胶凝材料的增加，混凝土浆体体积增加，混凝土拌合物的T500流动时间减小、塌落度和扩展度增大，填充性能、间隙通过性能，抗离析性都有所提高。

当配制C60自密实混凝土时，胶凝材料总量为580 Kg/m3，混凝土间隙通过性、填充性和抗离析性能均较优；胶凝材料总量达到600Kg/m3时，虽然混凝土拌合物的
T500流动时间较小，但混凝土拌合物的工作性能反而变差。

这是因为自密实混凝土胶凝材料总量增大，拌合物中基材砂浆含量增大，且砂浆自身粘度和剪切应力减小，使混凝土拌合物稠度降低；同时减少混凝土拌合物内部粗骨料（石子）之间的接触，减小了粗骨料之间的摩擦力，致使混凝土拌合物的粘度和剪切应力减小，改善了混凝土拌合物
的工作性能。

胶凝材料组成对自密实混凝土拌合物性能的影响
自密实混凝土浆体总量较大，若单用水泥作为胶结材会引起混凝土早期水化热较大、硬化混凝土收缩较大、不利于提高混凝土的耐久性和体积稳定性。

因此，自密实混凝土掺入矿物掺合料，不仅能够改变自密实混凝土混凝土的流变性能，又有足够的塑性粘度和稳定性。

粉煤灰颗粒较细，而水泥颗粒是不规则的几何体，粉煤灰的玻璃颗粒能在水泥颗粒间起到润滑作用，减小水泥颗粒间的相对滑移阻力，增大浆体的流动性；粉煤灰颗粒细度小于水泥颗粒细度时，粉煤灰颗粒将填充于水泥颗粒间，有利于浆体的流动，增大水泥基材料的流动性能。

超细矿粉细度较高，分布在水泥颗粒周围，起形成包裹水泥颗粒表面的作用，能显著减缓水泥水化初期水化产物相互搭接的隔离作用，但由于超细矿粉形状不规则，当掺量过高时，会使浆体的流动性下降，流变性能变差。

粉煤灰和超细矿粉在适当的比例复合双掺下，可以发挥“叠加效应”和“超叠加效应”。

对水泥基材料而言，粉煤灰与双掺时，其性能优于单掺粉煤灰或矿渣微粉的性能。

图2为双掺粉煤灰和超细矿粉对自密实混凝土砂浆流变性能的影响。

自密实混凝土工作性能影响因素
文/赵英会
2012年第19期
135
(10月上)
复掺硅灰影响 硅灰（SF）具有填充和火山灰效应是一种有效的附加的胶凝材料，能够很好的增强水泥基材料的物理性能和机械性能。

SF颗粒呈细小球状，替代部分水泥后，填充于水泥颗粒之间的部分空间，致使细颗粒的粒度分布更为合理，级配更优化，因而能置换出部分水泥颗粒间的填充水，从而使整个水泥基材料流变性能大大提高；但硅灰掺量过大，比表面积增大，将会吸附更多数量的减水剂，降低高效减水剂的分散效果，反而使水泥净浆的流变性能变差。

图3为复掺硅灰对自密实混凝土砂浆流变性能的影响。

粗骨料形状和尺寸、级配对自密实混凝土拌合物性能的影响
粗骨料对自密实混凝土的和易性、抗离析性和流动性等都有影响，因而在自密实混凝土配制中对粗骨料的最大粒径、粒型和级配要求较高。

骨料粒径较大，能提高混凝土的流动性，增大混凝土塌落度，但随粗骨料粒径增大，颗粒内部缺陷存在的机率增大。

若粗骨料粒径太小，使得石子的比表面积增加，空隙率增大，配制达到自密实混凝土标准的混凝土势必要增加水泥用量，提高成本。

在自密实混凝土中，粗骨料的粒径一般宜小于20mm。

如表1所示，随10～20mm石子含量增大，混凝土拌合物的T 500流
动时间增大，同时扩展度也增大；但10～20mm石子含量过多大，反而使混凝土拌合物塌落度减小、扩展度减小。

本试验条件下，10～20mm石子和5～10mm石子质量比为5：5时，自密实混凝土拌合物的工作性能指标较优；质量比为4：6时，混凝土拌合物T500流动时间最小，但扩展度也最小，且与比例为5：5相比，振动离析率由15.8%迅速下降到56.1%；质量比为6：4时，与5：5相比塌落扩展度减小，填充性能也稍有下降。

因此，控制大小石子比例，完善粗骨料的级配，能够明显提高混凝土拌合物的工作性能。

细骨料细度模数和砂率对自密实混凝土拌合物性能的影响
细骨料细度模数越小，比表面积越大，吸水量越大；细骨料的表面由水泥浆包裹，因而若细骨料比表面积越大，在保持一定流动性情况下，需要的水泥浆越多。

固定水泥浆体用量，随细骨料细度模数的增大，砂浆的流出时间减小、扩展度增大，说明砂浆随细度模数的增大，粘度减小、剪切应力减小，砂浆的流动性增大。

试验结果表明，当混凝土拌合物满足一定的流动性要求时，显然用细度模数较大的河砂所需水泥浆为省，且硬化后水泥石含量少，可提高混凝土的密实性，但砂细度模数过大，混凝土拌合
物容易产生离析、泌水现象，影响混凝土的均匀性和稳定性，使混凝土拌合物的工作性能变差。

因此配制自密实混凝土，应该选用细度模数合适的的细骨料，以协调自密实混凝土拌合物各
性能，从而获得良好的拌合物工作性能。

本试验条件下，细骨料细度模数为
2.4～2.7时，自密实混凝土拌合物的各工作性能指标均较优。

砂胶比或砂率对砂浆和混凝土拌合物的流变性能都存在着双重效应。

首先，在一定范围内，砂主要起圆形颗粒的滚动减水效应，增大砂胶比或砂率能够提高砂浆和混凝土拌合物的粘聚性能，从而在一定程度上改善流变性能。

若砂胶比或砂率超过一定范围，由于细骨料总表面积增大，其表面所需的自由水增多，细骨料主要起比表面积吸水率高的需水效应，在一定用水量的条件下，砂浆会变得粘稠，导致混凝土拌合物的流动阻力增大，流动性能变差。

砂胶比或砂率过小，骨料间的孔隙变大，需较多的浆体填充空隙面，使起润滑作用的浆体减少，拌合物内摩擦力增大，流动阻力增大，这样不仅减弱了砂浆体的润滑助流作用，且使混凝土拌合物的流动性变差。

结论
自密实混凝土具有良好的工作性能，在配制过程中要充分考虑高效减水剂、胶凝材料总量、胶凝材料组成、粗骨料形状和尺寸和级配、细骨料细度模数和砂率对其工作性的影响，以达到良好的使用效果。

作者单位：河北省高速公路石黄管理处。