低强自流平混凝土的试验与探讨

2021-11-03周汉章王培权

商品混凝土 2021年9期

周汉章，王培权

（1. 柳州鹿寨东建砼业有限公司，广西柳州 545000；2. 柳州市鹿寨鸿志建材有限公司，广西柳州 545000）

0 前言

20 世纪下半叶，混凝土结构的综合性能引起了日本的广泛关注。混凝土结构的密实性只能通过技术工人的振捣来实现，但日本建筑企业技术工人的减少导致了混凝土施工质量的恶化。自流平混凝土于 1988 年在日本首次开发。自流平混凝土是一种能够自重自动成型而不需要任何振捣的混凝土[1]。根据调查自流平混凝土国内研究工作主要集中在 C45 以上的高强混凝土，对适用于能承重结构的低强度自流平自密实混凝土的应用研究，目前还比较少。

1 普通混凝土的局限性

在普通混凝土浇筑施工中，高层建筑的墙柱及连接处、建筑承重受力点处的结构配筋稠密复杂，钢筋与钢筋之间的间隙小，振动棒不易插入振实，经常产生漏振、过振，导致拆模后发现混凝土蜂窝、露筋等不密实现象，在住宅或城市中心地带施工中，对施工噪音控制比较严格，而免振捣自流平混凝土就能够很好地解决这些传统的施工缺陷。

2 自流平混凝土的特点

自流平混凝土是混凝土技术的一个发展方向。通过胶凝材料、砂石骨料、外加剂的优化配制，使混凝土拌合物屈服力减小且又具备很好包裹性，粗细骨料能够悬浮于水中不离析、不泌水，具有高流动性，在不用或基本不用振捣仅靠自身重力而达到自动流平、自流平免振成型，能充分填补砂石骨料间的空隙，形成密实整体结构。

3 低强自流平混凝土配制试验

3.1 材料的选择与性能

水泥：中材亨达水泥有限公司 P·Ⅱ42.5R，性能指标见表 1。

表1 水泥性能指标

粉煤灰：广州发展环保建材有限公司 C 类 Ⅱ级粉煤灰，细度 29.5%，需水量比 100%，烧失量 7.5%，三氧化硫质量分数 2.5%，游离氧化钙质量分数 2.2%，安定性合格。

矿粉：韶关嘉洋建材贸易有限公司 S95 级矿渣粉，流动度比 95%，烧失量 2.3%，密度 2.8g/cm3，28 天活性 95%。

外加剂：东莞市洛美建材有限公司 LM-S2 聚羧酸高效减水剂。A 样：减水率 20%，含固量 18%，泌水率42%；B 样：减水率 25%，含固量 22%，泌水率 38%。

砂：东莞市杨名建材有限公司Ⅱ区中砂，细度2.8%，表观密度 2600kg/m3，堆积密度 1550kg/m3，含泥量 1.0%。

石：广西石材建材有限公司 5～25mm 连续级配花岗岩，表观密度 2730kg/m3，堆积密度1500kg/m3，含泥量 0.8%，压碎指标值 12%。

3.2 C30 自流平混凝土配合比

C30 自流平混凝土的配合比见表 2。

3.3 试配过程及测试结果

本文使用坍落度扩展流动度和 T500时间[2]测试自流平混凝土的工作性能，结果见表 3。

表3 试配过程及测试结果

4 试验数据分析

从表 2 试配过程及测试结果看 0 组为基准配方使用A 样外加剂混凝土出机和易性差、流动性差且露石，料的流速慢，1 组加大粉煤灰的掺量后状态比基准样有所改善流动性和保坍较好，但静止后有泌水离析的现象，流动性改善后抗离析的能力差，当外加剂掺量增大时，流动性随之增大，而抗离析性则随之下降。低强度自流平混凝土拌合物的最主要特点是高流动性和高抗离析能力，配制自流平混凝土用水量、外加剂掺量和流动性、抗离析性的平衡使矛盾得到统一，是低强度自流平自密实混凝土的关键。

表2 C30 自流平混凝土配比 kg/m3

第 2 组样降低外加剂掺量后保水性有所改善，容重比较轻、坍损也比较大，28 天抗压强度达 106%。第 3组粉煤灰掺量加大掺到 34%，外加剂掺量 2.1%，混凝土出机粘聚性较好，保水性改善后初始流动性比较好但经时坍损比较大，28d 抗压强度达 106%。第 4 组通过降低砂率提高容重和提高保坍性能，外加剂掺量为2.0%，混凝土出机和易性较好，容重有所提高保坍性能有所提高，28d 抗压强度达 110%。

第 5 组后使用外加剂 B 样，水泥用量增加 10kg，减少粉煤灰用量后外加剂掺量 1.8%，混凝土出机粘聚性较好流动性一般，微露石，3d、28d 抗压强度达78%、115%，综合性能优于第 4 组。第 6 组粉煤灰掺量加到 33%，外加剂掺量 1.7%，料出机和易性好，外加剂微饱和状态，3d、28d 抗压强度达 81%、123%，各项性能优于第 5 组。第 7 组粉煤灰掺量 35%，砂率44%，外加剂掺量 1.6%，料出机包裹性、流动性好，3d、28d 抗压强度达 80%、125%，各项性能最优，符合自流平混凝土Ⅱ级标准。

5 原理分析

在低强自流平混凝土配合比设计中，如何调整外加剂和浆体量，使和易性、流动性和抗离散性和经济性达到平衡是关键。

和易性和流动性是表征自流平混凝土施工性能的重要性能指标之一，它指分散体系中克服内阻力而产生变形的性能。屈服应力是阻碍浆体进行自重流动的最大剪切应力，剪切应力主要由以下几个方面组成：粗细骨料流动产生的剪应力；掺合料自身重力作用而产生的剪应力以及粗骨料间相对移动所产生的剪应力等。[3]

浆体包裹性系数是指混凝土分散体系进行塑性流变应力与剪切速率的比值，它反映了流体与平流层之间产生的与流动方向相反的粘滞阻力的大小，作用力支配了拌合物的流动能力[3]。提高混凝土拌合物流动性的途径有很多，自流平混凝土流动性主要取决于包裹骨料的浆体的厚度，骨料间空隙中的富余过量的浆体对混凝土流动性是没有贡献的。这也就是说，调整好骨料的级配，提高混凝土拌和物中骨料的密实度，减少骨料间的空隙，就可以在同样浆体用量时获得更大的流动性和提高混凝土强度。