自密实混凝土的优势（清水自密实混凝土工作性能影响因素的研究）

自密实混凝土的优势（清水自密实混凝土工作性能影响因素的研究）工作性能的测定分为流动性测试和间隙通过性测试。其中流动性测试包括：坍落扩展度试验和T500试验；间隙通过性测试包括：L形仪试验、J形环等试验。1.2 试验方法1 试验1.1 原材料水泥为台泥P·O42.5水泥，其物理性能见表1。

清水混凝土起源于欧美及日本等国家，第二次世界大战之后，各国在战后重建中大量采用清水混凝土，但是存在墙面开裂、耐久性等问题。清水混凝土在我国的应用已有30多年的历史，国内众多公共建筑、城市地标等建筑都采用了清水混凝土建设。港珠澳大桥东、西人工岛采用清水混凝土进行建设，其中岛内主体建筑为C50饰面清水混凝土，人工岛挡浪墙为C30普通清水混凝土，隧道敞开段侧壁为C45普通清水混凝土，拆模后混凝土表面清水效果十分优异，整体建筑效果典雅大方、细节完美。

自密实混凝土是一种在自重作用下无需振捣即能密实成型的高性能混凝土。为了保持流动度，在设计时要求较多的胶凝材料和较高的含气量，通过较高的砂率来防止泌水离析。

清水自密实混凝土不仅拥有自密实混凝土良好的工作性能，具有提高施工效率、减少劳动力成本、改善施工环境等优点，还具有清水混凝土绿色环保、节约资源且外观质量优异等特点。但是实际应用中有一些特殊指标要求，所谓清水效果是指混凝土在浇筑成型后表面均匀、光滑致密，它要求坍落度不宜过大，应该控制范围在180～230mm，砂率为35%～42%，含气量为2%～3%或＜2%。

本研究中，针对新拌清水自密实混凝土的工作性能评价，进行流动性和间隙通过性测试，分析粗骨料级配、粗骨料体积率、砂体积率和矿物掺合料对清水自密实混凝土工作性能的影响，为掌握清水自密实混凝土工作性能的变化规律提供理论支持。

1 试验

1.1 原材料

水泥为台泥P·O42.5水泥，其物理性能见表1。

1.2 试验方法

工作性能的测定分为流动性测试和间隙通过性测试。其中流动性测试包括：坍落扩展度试验和T500试验；间隙通过性测试包括：L形仪试验、J形环等试验。

1.3 配合比

利用5～10mm粒径粗集料嵌于10～20mm粒径粗集料，设定采用粒径为10～20mm和5～10mm的粗集料混合比例分别为9:1，8:2，7:3，6:4，5:5。

确定粗集料的体积率和质量，JGJ/T283－2012《自密实混凝土应用技术规程》中要求自密实混凝土中粗集料的体积率应不大于0.35，但为探究粗集料体积率即混凝土浆体含量对清水自密实混凝土的影响，设计粗集料体积率（Vg）的参数为0.33～0.37。设定粗集料体积率为0.33，0.34，0.35，0.36，0.37共5档。

分别设定砂体积率为0.41，0.42，0.43，0.44，0.45；矿粉及粉煤灰掺量及比例为30:20，25:20，25:15，20:15，15:15（矿粉:粉煤灰），外加剂掺量根据混凝土状态确定。

2 结果与讨论

2.1 粗骨料级配对混凝土工作性能影响

控制10～20mm与5～10mm，2档粗骨料混合的比例为9:1，8:2，7:3，6:4，5:5，对清水自密实混凝土的工作性能进行对比试验。粗细粒径不同比例混合的T500测试结果见图1。由图1可见，随着比例的增大，T500也逐渐增大。

粗细粒径不同比例混合对扩展度测试和间隙通过性测试的影响见图2和图3。由图2、3可见，当粗细骨料比例为7:3时，混凝土的坍落扩展度和Ｊ环扩展度达到峰值，间隙通过性最好。

粗细粒径不同比例混合下Ｌ形仪测试结果见图4。由图4可见，当粗细骨料比例为7:3时，混凝土的填充性能最好。

从以上试验数据可以得出，单纯考虑工作性能，粗骨料混合比例为（10～20）mm:（5～10）mm＝7:3时清水自密实混凝土的流动性、通过性和骨料包裹性达到最佳状态。

2.2 粗骨料体积率对混凝土工作性能影响

控制粗骨料体积率为0.33，0.34，0.35，0.36，0.37，进行粗骨料体积率对性能的影响研究。不同粗骨料体积率下T500测试结果见图5。

由图5可见，随着粗骨料体积率的增大，清水自密实混凝土的T500逐步增大。不同粗骨料体积率下扩展度测试、Ｌ形仪测试结果和间隙通过性测试的结果见图6～图8。由图可见，随着粗骨料体积率增加，浆体占比减少，浆体不能很好地带动粗集料流动，导致混凝土的流动性、间隙通过性和填充性能下降。

2.3 砂体积率对混凝土工作性能影响

控制砂体积率为0.41，0.42，0.43，0.44，0.45，研究其对清水自密实混凝土工作性能的影响。不同砂体积率下T500测试结果见图9。

由图9可知，随着砂体积率的增加，T500性能的测试结果逐渐增加。

不同砂体积率下扩展度测试和间隙通过性测试结果见图10和图11。由图10、11可知，随着砂体积率的增长，扩展度和间隙通过率先变大后变小。随着砂含量的增加，砂浆逐渐饱满，砂浆黏度得到了改善，对粗集料的包裹性及润滑效果逐渐转好，提升了混凝土的流动性和间隙通过性。

砂体积率过高时，砂浆黏度过高，胶凝材料用量变小，导致砂浆对粗集料的润滑效果变差，砂浆难以充分裹挟粗集料流动。

由图12可知，随着砂体积率的增加，清水自密实混凝土的填充性呈现出先好后差的状态。当砂体积率较低时，砂体积率的增加会使砂浆黏性增加、加强了浆体的润滑作用，改善了混凝土体系的包裹性和黏聚性，增强了流动性和填充性。当砂体积率过高，砂浆黏度过高，润滑作用较差，稠度过大，导致流动性和填充性降低。

2.4 矿物掺合料对混凝土工作性能影响

控制矿物掺合料掺量及比例为30:20，25:20，25:15，20:15，15:15共5档，研究其对清水自密实混凝土工作性能的影响。不同矿物掺合料掺量及比例下T500测试结果见图13所示。由图可知，随着矿物掺合料总体掺量的增加，即流动速度先加快后变慢。这是由于当矿物掺合料掺量较小时，矿物掺合料的形态作用和微珠效应起润滑作用，流动性增加。当矿物掺合料掺量过大时，由于混凝土中掺加的矿粉和粉煤灰颗粒粒径均小于水泥颗粒粒径，胶凝材料整体的比表面积增大，使得胶凝材料表面需要吸附更多的水，因此，混凝土砂浆流动度随矿物掺合料掺量的增加而降低。

不同矿物掺合料掺量及比例对扩展度、间隙通过性及填充性的影响见图14～16。由图可知，随着掺量增大，各性能先变好后变差。这是由于矿粉及粉煤灰的掺入改善黏度、提高了浆体对集料的裹挟能力，提高了流动性能。掺量过量时，混凝土拌合物的黏聚性过大，流动性降低。

3 结论

（1）控制两档粗骨料比例9:1，8:2，7:3，6:4，5:5，对清水自密实混凝土的工作性能进行对比试验。结果表明，粗骨料中粒径（10～20）mm与（5～10）mm的比值为7:3时，工作性能最佳。

（2）控制粗集料体积率为0.33，0.34，0.35，0.36，0.37，进行粗集料体积率对性能的影响研究。结果显示工作性能随着粗集料体积率的上升而下降，粗集料体积率对混凝土离析率影响较大；粗集料体积率为0.35时离析率最佳。

（3）控制砂体积率为0.41，0.42，0.43，0.44，0.45，研究其对清水自密实混凝土工作性能的影响。结果表明，随着砂体积率的增加，工作性能先增加后下降，当砂体积率为0.44时工作性能最优。

（4）控制矿物掺合料掺量及比例为30:20，25:20，25:15，20:15，15:15，研究其对清水自密实混凝土工作性能的影响。随着矿物掺合料掺量的增加，工作性能先增加后下降，当矿粉、粉煤灰掺量分别为25%和20%时，混凝土工作性能最优。