砂率对高性能自密实混凝土影响

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摘要：文中通过试验对胶凝材料进行分析，结合砂率与自密实混凝土性能之间的相互影响关系展开探讨。研究表明：胶凝材料用量增加，流动速度加快，塑性黏度会随胶凝材料的用量增加而下降，两者之间呈现出反比关系；砂率增加，会降低混凝土的黏性，并提高混凝土的流动性。

关键词：自密实混凝土；胶凝材料；砂率；工作性能

0引言

自密实混凝土是一种高性能的混凝土，与普通的混凝土相比，具有较好的工作性能。在我国工业化发展不断加快的背景下，对于该类型的材料提出了更高的要求，不仅需具备较强的工作性能以及耐久性，还应具有节能及环保的特点。自密实混凝土是上世纪80年代由日本学者提出的，它与普通混凝土相比，优点较为突出，比如高流动性、高稳定性、耐久性好等。因此，自密实混凝土受到全世界的关注并被广泛应用。我国近几年对自密实混凝土进行了一系列研究，并取得了一定的成果［1-5］。但是从整体的情况来看，我国对自密实混凝土的研究还不够深入。本课题主要探讨了胶凝材料和砂率对自密实混凝土工作性能的影响。

1自密实混凝土拌和物工作性能评价方法

影响自密实混凝土性能的因素较多，对高性能自密实混凝土工作性能进行分析时，可以使用坍落扩展度测试方法、L型测试方法、筛析稳定性测试方法。实践操作过程中，在水胶比不变的情况下，可以通过改变高效减水剂的掺量来对混凝土的性能进行调整［6-7］。

1.1坍落扩展度测试

在自密实混凝土的检测中，坍落扩展度是一项十分重要的指标，且属于最直观性的指标之一，从扩展的角度对混凝土混合物的离析性能进行综合判定。用坍落度筒测量,即测量两个垂直方向的最大流动直径,用其平均值表征。该指标可以量化混凝土在自重作用下，克服屈服应力黏度和摩擦后的流动状态，扩展后的混凝土越接近圆形表明其流动性越好。

1.2L型仪测试

L型仪测试法一般是对拌和物是否可以自流平进行观察，该仪器可以记录混凝土流过的时间，并结合流动速度对混凝土的综合填充性与流动性进行计算，实现科学有效的分析。

1.3筛析稳定性测试

将混凝土装入到直径为300mm、容积为10L的容器中，静置15min后，对混凝土的泌水情况进行记录及分析。在完成以上操作后，将上部的混凝土取出5kg左右，放置到5mm的筛中，静置2min，观察筛子混凝土的重量，从而计算混凝土的工作性能和指标。

2胶凝材料与高性能自密实混凝土之间的影响关系

通过大量的试验研究发现，在实际施工过程中，胶凝材料和砂率会对自密实混凝土的工作性能产生显著的影响。首先，随着胶凝材料用量的降低，混凝土的塑性黏度会不断增大，此时钢筋间隙的通过性能也会不断提高，随着胶凝材料用量的增加而逐渐增大,说明自密实混凝土的稳定性随着胶凝材料用量的增加而降低。研究表明，混凝土的稳定性主要取决于黏度、稠度和浆体吸附性等。因此，保持水胶比不变的情况下,随着胶凝材料的用量增加,混凝土拌和物的黏度和稠度均降低,稳定性下降,抗离析性能变差。结合砂率与自密实混凝土工作性能进行分析，两者产生的影响十分明显，砂率的增加会导致混凝土的塑性黏度不断下降，且会提高其流动性。以上各项指标的变化会使拌和物的钢筋通过能力提高。本课题针对高性能自密实混凝土的各项指标进行综合性分析，重点研究胶凝材料的影响，在试验开展的过程中，需应用模板侧向压力原理及相关装置进行测试。该装置是自行设计的，其主要的构成要素有测试模板、压力传感器和数据收集系统。该仪器使用便捷，具有综合分析的优势，可以提高采样的频率。从各组工作性能的测试结果来看，胶凝材料的用量下降之后，流动性不断降低，此时需要通过增加减水剂的方法，确保混凝土的流动性达到相应的指标［8-10］。当胶凝材料用量降低后，混凝土的塑性粘度会出现增大的趋势，从而增加混凝土拌和物的流动时间。出现这一现状的主要原因是胶凝材料的用量有所变化，粗骨料的体积会不断减少，此时混凝土固体颗粒之间的摩擦呈现出不断下降的趋势，提高了钢筋间隙通过性能，但随着胶凝材料用量的增加，流动速度也会不断加快，此时塑性黏度会随着胶凝材料用量的增加而下降，两者之间呈现反比。其中胶凝材料用量对自密实混凝土工作性能产生影响的试验数据如表1所示。通过表1分析可以发现，胶凝材料的用量在一定程度上会对自密实混凝土的工作性能产生影响，如果使用过量的胶凝材料，那么整个混凝土的浆体将会出现过量的情况，此时粉体颗粒和基料之间将不能很好地接触，混凝土之间的平衡体系也会逐渐被破坏，容易出现离析渗水的情况。如果无法及时地解决此问题，还可能导致混凝土黏度过大。坍落度在受到严重的影响之后，也会对混凝土的工作性能产生不利影响。适量的胶体含量可使混凝土的密度达标，甚至可以形成包裹粗细骨料的富余浆体，使混凝土的搅拌物具有更好的工作性能。

3砂率与自密实混凝土性能之间的相互影响关系

在高性能混凝土中，自密实混凝土配合比与常规混凝土有着明显的区别，特别是在对相关的指标进行管控时，需重点考虑坍落扩展度，确保坍落扩展度达标。在混凝土配合比设计中，砂浆在其中的作用十分明显，比如润滑作用，滚珠可以有效减少骨料之间的摩擦。如果砂浆的数量和质量达标，那么自密实混凝土的质量也可以得到优化。砂率增加会提高混凝土的流动性，对于整个混凝土而言，砂率是决定粗骨料比例以及砂浆含量的主要指标，对混凝土的填充性及匀质性都具有较大的影响。本课题在研究的过程中，胶凝材料用量为450kg/m3，水胶比为0.4，粉煤灰为35%，对砂率进行调整，具体的调整方法是将砂率控制在44%，49%，54%以及59%，分析不同条件下配置出来的自密实混凝土工作性能。通过对收集的各项数据以及指标进行分析，可以了解到在扩展度试验、L型试验以及过筛试验的情况下，不同砂率的工作性能存在明显的差异。砂率对自密实混凝土工作性能产生影响见表2。

4结论

在水胶比不变的情况下，胶凝材料用量发生变化，混凝土拌和物的各项指标也会发生变化，变化范围比较小的指标是拌和物的坍落度以及拌和物的坍落扩展度。如果胶凝材料的用量发生变化，那么混凝土的抗压强度也会发生变化，两者之间表现为正相关的关系。（1）高性能自密实混凝土的工作性能可以用坍落度、L型仪、U型箱和筛析试验来衡量。（2）在水胶比不变的情况下,可通过调节高效减水剂掺量来调整胶凝材料用量,使混凝土拌合物的流动性保持不变。（3）在水胶比不变的情况下,随着胶凝材料用量的变化，混凝土拌和物的坍落度和坍落扩展度变化不大;混凝土抗压强度逐渐增加,但胶凝材料用量超过一定的量时,强度反而下降。（4）在水胶比不变的情况下,胶凝材料用量在540~580kg/m3之间时,混凝土具有优良的工作性能。（5）砂率对混凝土的工作性能影响比较大，随着砂率增加,混凝土的稳定性增加,但抗压强度下降。

作者:成昌康 单位:山西应用科技学院