一般認為自密實混凝土作為一種高性能混凝土，膠材總量至少達到500kg/m3以上，或者設計強度等級應在C50以上，才可能達到緻密實的效果，對于低強度等級低膠凝材料用量的自密實混凝土研究較少，工程應用更少。查閱相關文獻資料顯示，目前低膠凝材料下的自密實混凝土膠材總量一般不低于480kg/m3，但行業内研究比較超前的僅有巴斯夫公司的智能動力混凝土，但其價格昂貴，并未大規模推廣應用。

西安邁科商業中心位于西安高新技術産業開發區，占地約20007m2，總建築面積達到19.8萬m2，地上建築高度217.9m，總層數43層，項目定位為超高層國際5A甲級寫字樓、五星級酒店、大型商業綜合體。本工程要求C35自密實混凝土能夠順利通過Ⅰ型U型箱B型（簡稱L型箱），然而，C35自密實混凝土粉料用量較少，黏度偏低，容易造成粗集料沉降堵塞鋼筋，難以達到自密實效果，制備滿足要求的C35自密實混凝土，其技術難度大。

1原材料及試驗方案

1.1試驗原材料

水泥用冀東牌P·O42.5普通矽酸鹽水泥，各項性能指标檢測合格；細骨料為西安渭河中砂，細度模數2.6；粗骨料為粒徑5～10m、粒徑10～20mm的碎石；摻合料為陝西渭河電Ⅱ級粉煤灰，陝西韓城電廠德龍牌S95級礦渣粉；外加劑為大連西卡緩凝型聚羧酸減水劑；拌合水為自來水。

1.2試驗方案

選用級配良好、含泥量等達标的粗細集料及合适砂率，保證混凝土的均勻性和優異工作性能；複合摻加不同的優質礦物摻和料，确定合适的粉料比例度達到混凝土适宜的黏度；選用高性能減水劑，對減水劑中引氣和增稠組分的種類、摻量進行試驗與調整，保證自密實混凝土優質的工作性能和保持度；通過分析，确定關鍵指标，包括粉料總量、膠材之間的比例、砂率、用水量及外加劑，并最終确定試驗配合比。

2配合比設計

2.1關鍵指标确定

（a）粗骨料。粗集料最大粒徑不宜超過20mm；單位體積粗集料參照自密實混凝土技術規程，适宜選取0.28～0.35。

（b）單位體積用水量、水膠比和單位體積膠材總量。單位體積用水量宜選擇155～180kg；水膠比根據粉料的種類和摻量有所不同，按體積比宜選取0.8～1.15；根據單位體積用水量和水膠比計算得到單位體積粉體總量宜為0.16～0.23m3；自密實混凝土單位體積的漿體量宜為0.32～0.40m3。

2.2配合比設計

2.2.1确定單位體積粗骨料體積用量Vg

根據自密實混凝土應用技術規範等級要求，選取為0.35，單方混凝土粗骨料體積用量為350L，質量為960kg。

2.2.2确定單位體積用水量Vw、水粉比w/p和粉體體積

考慮到通過摻加粉煤灰和S95礦粉配制C35強度等級的自密實混凝土，參照普通混凝土配合比設計規程，碎石最大粒徑20mm的塑性混凝土最大單方用水量為215kg，聚羧酸外加劑減水率約20%，綜合考慮《自密實混凝土應用技術規程》（CECS203—2006），混凝土用水量宜為155～180kg/m3，不摻加外加劑的基準混凝土單方用水量為212kg，實際單方用水量選定170kg，膠材體積為0.188m3，水粉比為0.9，介于0.8～1.15之間，單位體積漿體量為0.358m3，介于0.32～0.40m3；

2.2.3确定含氣量

根據自密實混凝土相關資料和外加劑性能，确定含氣量為2.0%，即20L。

2.2.4計算單位體積細骨料量

Vs=1000-Vg-Vw-Vp-V氣=1000-320-170-200-20=272L，Gs=750kg。

2.2.5計算水膠比和理論水泥用量

參照普通混凝土配合比設計規程，混凝土标準抗壓強度為35.0MPa，混凝土标準偏差取5.0MPa，确定混凝土配制強度為43.2MPa。結合水泥性能實際情況，水泥抗壓強度取50.0MPa，确定混凝土水膠比為0.51。碎石最大粒徑20mm的塑性混凝土最大單方用水量為215kg，外加劑減水率約20%，綜合考慮《自密實混凝土應用技術規程》（CECS20—2006），混凝土用水量宜為155～180kg/m3，實際單方用水量選定170kg，不摻加外加劑的基準混凝土單方用水量為212kg。理論純水泥用量為334kg，體積0.108m3。

2.2.6計算單位體積摻和料量和實際水泥用量

根據自密實混凝土配合比設計計算粉體總體積188L，理論水膠比計算粉體108L，通過礦粉和粉煤灰超量取代水泥，達到滿足粉體總量的要求。綜合考慮滿足混凝土強度要求，同時為了達到較好的流動性适當的黏聚性，同時滿足耐久性要求，維持适當的膠凝材料總量，确定礦粉和粉煤灰在膠凝材料中比例不超過40%，選取40%，最小膠凝材料用量為433kg。調整後單方水泥用量為260kg，單方混凝土中水泥體積為0.081m3。

Gs Gf Gp=435；0.38≥VS Vf Vp Vw≥0.32；1.15≥Vw/（VS Vf Vp)≥0.8；

确定C35自密實混凝土基準配合比為水泥∶粉煤灰∶礦粉∶河砂∶碎石∶水∶外加劑為260∶100∶75∶750∶960∶170∶7.6。

3試驗結果與分析

3.1粉料體系總量對自密實混凝土工作性能的影響

試驗通過改變漿體總量，研究了新拌混凝土的出機狀态、包裹性、黏聚性與抗離析性，考察的主要指标包括初始坍落度/擴展度、倒坍時間、L型箱高度差及經時混凝土的相關工作性能。試驗測試了不同膠材總量下新拌混凝土的性能特征測試結果如表1、表2所示。

從試驗結果來看，随着粉料總量的增加，尤其是水泥和礦粉總量的增大，可以有效增大漿體體系的黏度，具有較好的黏聚性和包裹性，使得新拌混凝土具有較好的自密實性，當粉料總量≥450kg時，初始和1h新拌混凝土均具有較好的工作性能，坍落度/擴展度達到260/600，不離析不泌漿，可以達到自密實效果，粉料總量430kg時，由于砂率較大，工作性損失也較快，能夠達到自密實要求，但性能相對較差。

3.2水膠比和砂率對自密實混凝土工作性能的影響

試驗研究了不同的用水量和砂率對其工作性能的影響，試驗配合比及測試結果如表3、表4所示。

從試驗測試結果來看，改變砂率、用水量和外加劑摻量，對新拌混凝土的坍落度/擴展度影響較小，基本能夠達到260/620。但對于混凝土的出機狀态、黏聚性和包裹性影響較大。

在體系本身膠凝材料總量有限的情況下，用水量和外加劑摻量稍大容易造成粗集料分層和泌漿。增大砂粒可以在一定程度上增大細顆粒的總量，增大漿體總量，提高漿體粘度，有利于達到自密實性能。

3.3粗集料尺寸和粒形對自密實混凝土工作性能的影響

試驗研究了泾陽縣連續級配的碎石粒徑5～20mm、粒徑5～16mm碎石單摻，粒徑5～10mm及粒徑5～16mm不同比例複配情況下對自密實混凝土工作性能的影響。試驗配合比及測試結果如表5、表6所示。

從測試結果來看，粒徑5～20mm連續級配石子最大粒徑過大，L型箱的鋼筋間距約40mm，試驗中鋼筋處卡塞較多的大粒徑石頭導緻難以達到自密實的效果。單獨采用粒徑5～16mm連續級配石子，由于石頭本身的粒形和級配較差，L型箱高度差較大，自密實效果一般。通過調整粒徑5～16mm和粒徑5～10mm碎石的比例，在85∶15的比例下，具有較好的工作性能。

3.4确定自密實混凝土配合比

綜合考量以上各項指标，适當調整外加劑組分，最終确定了試驗研究配合比為水泥∶摻合料∶砂∶石1（粒徑5～16mm）∶石2（粒徑5～10mm）∶水∶外加劑為304∶76∶912∶699∶79∶137∶7.2。

4自密實混凝土性能檢測分析

依據試驗确定配合比，開展了自密實混凝土制備試驗，測試了其新拌混凝土工作性能及齡期力學性能，測試結果如表7，圖1、圖2所示。通過測試結果可以發現，制備的混凝土性能良好，各項指标均滿足要求。

5結語

（a）從整個試驗過程來看，由于C35自密實粉料相對較低，且要求通過5根鋼筋的L型箱，對混凝土的自密實性能要求高，而粉料和集料與普通的混凝土沒有區别，重要設計點在于外加劑及砂率調整，同時由于鋼筋間距為40mm，故要求嚴格粗集料的最大粒徑不大于16mm，宜采用粒徑5～13mm連續級配碎石。

（b）由于粉料用量較少，漿體黏度小，在鋼筋的阻塞下容易造成漿體與粗集料分層無法達到緻密實，需要增大漿體黏度。首先，适當提高粉料中水泥和礦粉的用量，增強漿體本身黏度，其次是适當增大砂粒，增大細顆粒的總量，提高黏度，最重要的在于外加劑的調整，包括引氣劑和增稠劑的摻量等。

（c）試驗制備了滿足工程要求的C35自密實混凝土，其初始工作性能的坍落度與擴展度達到260mm、650mm，倒坍時間3.48s，且經時狀态良好。能較好地完成L型箱測試，T50為4.7s，28d強度值達到42.9MPa。

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