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自密實混凝土是一種新型高性能混凝土，也稱為免振混凝土，其最大的優點就是能夠在自重下不用振搗，能夠通過鋼筋密集、結構截面比較復雜的工程部位，自行填充模板內的空間并保持自身的均勻性和密實性，形成密實的混凝土結構。

如果將自密實高性能混凝土灌入鋼管，形成鋼管自密實高性能混凝土，更能充分發揮鋼結構與混凝土結構的優點。

新拌自密實混凝土也屬于賓漢姆流體，它的流動是自重力大于τ0而產生剪切變形的結果，流動程度則取決于η值的大小。也就是要求其流變性質接近于牛頓流體，要有很小的屈服剪應力τ0及較大的塑性黏度η，得到較高的流動性同時又不離析的拌和物。采用高效減水劑增塑和超細粉礦物質摻和料以及改善膠凝材料級配都可以降低τ0和η值，使混凝土拌合物達到自流平所需要的流動性。流變性可由屈服剪應力τ0 和塑性黏度η兩個參數來確定，τ0 既是混凝土開始流動的前提，又是混凝土不離析的重要條件。

自密實混凝土的主要性能評價指標為擴展度、28d抗壓強度和倒坍時間。這是一個多指標正交試驗，我們通過極差分析來判斷主次影響因素，以及采用多指標功效系數法分析試驗數據，確定理論最優設計方案。

自密實混凝土配合比設計中要知道影響自密實混凝土性能的指標哪個最重要，哪個要最優先解決，分清主次，由主到此地試配出最佳方案。影響指標的主次順序：水膠比>外加劑種類>水泥強度等級>摻合料組合。

在使用大量摻合料的情況下，普通硅酸鹽水泥更適合配制自密實混凝土

高效減水劑是配制自密實混凝土必不可少的成分，由于自密實混凝土要求具有較大的流動性，良好的粘聚性，所以需要選擇減水率較高、保水性較好的優質高效減水劑，同時所用的減水劑要與水泥和摻合料有良好的適應性。聚羧酸高效減水劑與各種水泥的適應性較好，摻量很少就可以達到更高的減水率，坍落度損失小，混凝土粘聚性好，更適合配制低水灰比的高強混凝土。而減少水泥用量，可以降低混凝土產生的水化熱同時節約成本;無論是從實用性和經濟性兩方面考慮，使用聚羧酸類高性能減水劑是最佳方案。

膨脹劑是自密實混凝土中相對必要的，其膨脹原理是：加水拌合后生成大量的膨脹性結晶水化物鈣礬石，在鋼筋的約束下可產生0.2~0.7MPa預壓力，這一壓力大致可以抵消混凝土干縮產生的拉應力，防止或減少混凝土收縮開裂，并使混凝土密實化。

自密實混凝土宜采用中砂;細砂比表面積大，將增大拌合物的用水量，對拌合物的工作性會產生不利的影響;而選用粗砂則會降低拌合物的粘聚性。現在砂的市場供應不是很充足，在無奈的情況下只能選用中細砂，這無疑加大了難度。

高強度自密實混凝土對粗骨料有較嚴格的要求。原則上，用于普通混凝土的各種最大粒徑的粗骨料都可以配制自密實混凝土。由于自密實混凝土往往用于薄壁構件、密集配筋構件等場合，所以粗骨料粒徑不易過大，否則將會影響拌合物的鋼筋通過性。粗骨料中含泥量、泥塊含量過大將使混凝土需水量增大，針片狀的含量高則會降低混凝土的抗壓強度;因此，高強度自密實混凝土必須嚴格控制石子的含泥量、泥塊含量和針片狀含量。

配制高強度的自密實混凝土摻入大量的活性礦物摻合料是非常必要的。自密實混凝土漿體含量較大，如果膠凝材料單用水泥則會引起混凝土早期水化放熱較大、硬化混凝土收縮較大，不利于混凝土的耐久性和體積穩定性，在膠凝材料中摻入優質的活性礦物摻合料則可以克服這些缺陷。而且，在自密實混凝土中摻入優質的活性礦物摻合料還可以提高拌合物的流動性，降低泌水性，提高粘聚性，提高硬化混凝土的后期強度等優點。

在原材料不穩定，含氣量不確定的條件下，自密實混凝土宜采用絕對體積法的固定砂石含量法;配制強度與普通混凝土計算方法一樣，采用如下公式：

混凝土強度標準差宜根據同類混凝土統計資料計算確定，計算時強度試件不應少于25組。當無統計資料時，σ值可按表6取用。

粗骨料含量會直接影響到混凝土抗壓強度。粗骨料的單位體積用量應符合混凝土自密實性能等級的要求，見表7：

新拌混凝土配合比的確定必須要從以下幾個因素來考慮。

第一、新拌混凝土工作性必須要滿足自密實混凝土的技術性能指標;

第二、混凝土標準養護28天抗壓強度必須要滿足設計要求;

第三、混凝土水化過程中產生的水化熱不能破壞混凝土的結構安全，鋼管柱直徑小于1m，不屬于大體積混凝土，所以水化熱對混凝土結構的影響可不作為主要因素考慮;

第四、混凝土配合比的確定不能一味的追求混凝土的工作性而忽略了經濟效益，在滿足混凝土各項技術指標的同時，要盡可能的追求成本的最小化。

外加劑摻量的增大，擴展度也在增大。當外加劑摻量增大到一定數量后，擴展度增加量減小，甚至趨向于穩定。在實際試拌過程中還發現，外加劑摻量增大后，雖然流動性增大，但拌合物粘度降低，局部產生了石子堆積的現象，拌合物離析。所以外加劑的摻量一定要控制在一定的范圍內。

高效減水劑解決了高性能混凝土低水膠比和低用水量與工作性之間的矛盾，因而已成為高性能混凝土不可缺少的組分。同時，它也是配制自密實混凝土的關鍵材料。自密實高性能混凝土所具備的高流動性、抗離析性、間隙通過性和填充性這四個方面都需要以外加劑為主要手段來實現，同時還要滿足良好的泵送性能，因此對外加劑的主要要求為：首先是與水泥的相容性好;其次是減水率大;再次減水劑對混凝土的緩凝和保塑效果要好。

砂率對自密實混凝土拌合物的流動性有較大影響。砂率決定了粗細骨料的比例，也是決定砂漿含量的主要因素，因此，砂率是影響混凝土拌合物勻質性和填充性的重要因素。

對于自密實混凝土來說，礦物摻和料是有效增加漿體含量改善其流變性能和穩定性并降低水化熱的重要途徑。目前被用于自密實混凝土中的礦物摻和料有粉煤灰、硅粉、磨細礦渣、磨細石灰石粉等。

膠凝材料用量一定的條件下，水膠比的大小決定了用水量的大小和漿體含量的大小，而漿體含量又是決定自密實混凝土流動性的主要因素。因此，水膠比是影響自密實混凝土工作性能和耐久性的重要因素。一般來說，水膠比越低，配制的混凝土強度越高，混凝土的密實度和耐久性也就越好。

自密實混凝土不同于一般高性能混凝土的一個明顯特征就是膠凝材料用量較高，但是也有一個嚴格的范圍。根據國內外一些成功配制自密實混凝土的經驗，膠凝材料總量一般為500~600kg/m3。膠凝材料用量少，則混凝土的流動性降低，黏聚性下降，石子在漿體中不能自由懸浮而造成離析分層;膠凝材料用量過多，則黏聚性過大，在模板死角處石子容易堆積，造成整個混凝土結構的不均勻性。此外，膠凝材料用量越多，既不經濟，也增加了因收縮引起開裂的趨勢。

高強度自密實混凝土不能采用普通混凝土的設計方法，當混凝土的等級大于等于C60級時，水灰比與混凝土的線性關系較差，分散性較大，鮑羅米公式不再適用。宜采用的是絕對體積法中的固定砂石體積含量法，該方法在保證強度的基礎上，體現了按工作性要求設計自密實混凝土的原則，即認為粗骨料的體積含量和砂在砂漿中體積含量是影響拌合物工作性的重要因素，但是這兩個參數的取值卻過于籠統和經驗化。

自密實混凝土中粗骨料含量不易過大，最大粒徑不宜大于20mm，粗骨料含量過大會降低混凝土的流動性，粒徑過大會造成石子在局部堆積且影響混凝土的鋼筋間隙通過性。粗骨料應盡量采用連續級配，級配良好的石子可以獲得較低的空隙率，有利于提高混凝土拌合物的粘聚性，防止離析。

高性能減水劑是配制自密實混凝土的重要因素之一，減水率一般應大于25%。

用水量不宜過大，在自密實混凝土中不能一味的追求流動性而增大用水量。過大的用水量會降低混凝土的粘聚性，導致拌合物泌水、離析;過多的用水量還會增大混凝土硬化后的自收縮，導致混凝土構件開裂。

自密實混凝土應保證較大的漿體含量，以獲得良好的粘性和流動性，有利于漿體充分包裹和分割粗、細集料顆粒，使骨料懸浮于漿體中，而形成優越的自密實性。從“膠凝材料用量與漏斗通過時間關系表”中發現，C60自密實混凝土的膠凝材料用量宜控制在500~600Kg/m3。

混凝土供應商應考慮混凝土輸運時間，以保證運到施工現場后保持良好的流動性。如果流動性降低混凝土供應商可以通過外加劑進行調整。外加劑的摻量應控制在3.5%以下(外加劑品種不同時應由試驗確定)。

(1)鋼結構柱制作期間，在其鋼管柱頂部鋼板中間設置排氣孔，直徑200毫米;以保證鋼管柱頂部混凝土充滿密實。

(2)鋼管柱安裝完成之后，在高出自然地坪1.5米左右的位置開設混凝土澆灌口，焊接連接管，連接管與鋼管柱之間夾角45°，伸入鋼管柱內20～30mm，焊接牢固可靠。

(3)鋼管柱底部上移50毫米處，安置排渣口，排出水及潤管砂漿。此處焊接內徑125毫米管，并設閘閥。混凝土終凝后，割除修補。

(4)施工場地宜平整，以便于車載輸送泵與輸送管連接，以及輸送管與連接管連接。

(5)連接管約長0.6～1.0m，其鋼管壁厚必須不小于混凝土輸送管壁厚，連接管端頭與混凝土輸送管端頭之間用專用高壓卡具連接。

(6)混凝土澆灌口連接鋼管與鋼管柱之間的連接焊縫高度不小于壁厚。為防止施工時澆灌口處振動劇烈，將澆灌口與鋼管柱之間的焊縫撕裂，在澆灌口西方鋼管柱與連接管之間焊水平支撐或鋼板加肋板，加強其高度。

(7)在混凝土澆灌口連接鋼管上，距鋼管柱大于200mm的位置，裝設一兩頭帶管卡口的插板閘閥。兩頭上好膠圈，用管卡卡緊。下方用一根軟管與泵管連接卡好，便于現場施工。

(8)打開插板閥，使管內暢通，每一根鋼管柱芯混凝土澆灌連續泵送完成，其間不宜停頓，如果必須中斷，時間盡量縮短，最多不能超過20分鐘，否則，由于混凝土在輸送管及鋼管柱內停留時間過長，有可能導致管內混凝土泵不上去，造成工程質量事故。

(9)混凝土頂升澆灌至鋼管柱頂部從排氣孔溢出后，輸送泵停止工作，待泵沉實一段時間后(約5分鐘)，再泵送頂升一次，排氣孔溢出混凝土，頂升澆灌混凝土結束。

(10)在鋼管混凝土泵頂升澆灌完成后，拆除混凝土輸送管之前，關閉插板閥，使管內封閉，阻止鋼管柱內混凝土回流。

(11)拆除軟管及其他輸送管，混凝土輸送泵移至下一個鋼管柱前就位，待4～5小時，混凝土凝結不流動后拆除插板閥，連接管在鋼管柱以外部位約200～300mm部位割斷，剩余部分連接管可以再次用于其他鋼管柱使用。

(12)在管內混凝土達到設計強度70%以后，割去澆灌口處剩余部分連接鋼管，鑿除多余混凝土，然后再將混凝土表面用同標號水泥砂漿抹平，鋼管柱澆灌口部位，用原有從該部位鋼管上割下來的鋼管壁，開坡口后補焊恢復，用手持砂輪磨平突出的焊縫。

國內真正的自密實清水混凝土不多。在國內的自密實清水混凝土工程中，成都來福士廣場和華能大廈均采用了輔助振搗，拆模后表觀質量良好，達到清水飾面效果;武漢火車站采取了無振搗方式，拆模后4m內無明顯色差，但存在細小均勻的氣泡。綜合現有自密實清水混凝土的文獻表明，基本采用41%～52%的高砂率，粗骨料最大粒徑小于25mm，膠凝材料總量大于450kg/m3，水膠比一般不大于0.4，坍落度大于260mm，擴展度大于650mm，倒坍和T50控制在10s以內。

合理的漿體黏度是保證工作性、同時也確保氣泡是否能成功排除的關鍵。研究表明，降低漿體的黏度可以減少清水混凝土的表面氣孔。因此，在保證不離析泌水的前提下，盡可能降低新拌混凝土的黏度是自密實清水混凝土的關鍵技術。此外，黏度是決定粗骨料在振動過程中是否離析的重要參數，對一定黏度的自密實混凝土振搗適當時間并不會產生離析。因此，輔助振搗是自密實混凝土消除表面氣泡達到清水效果的有效手段。

模板也是自密實清水混凝土能否達到清水的關鍵技術之一。研究表明，使用水溶性脫模劑可以減少混凝土表觀孔洞，且其濃度越高，效果越明顯;使用地板臘脫模劑的混凝土樣板氣泡最少。在實際工程中，模板由于各種各樣的原因造成其表面會產生微觀上的瑕疵，使用水溶性脫模劑并不會消除這種瑕疵，影響表面清水性能;而地板臘脫模劑比較脆，很容易破損，不適宜工程應用。使用由樹酯為主要成膜物質再加上溶劑組成的涂料脫模劑，發現拆模出來的混凝土呈仿大理石狀，平整光滑，手感細膩，有光澤，顏色一致，達到了清水混凝土效果，這主要是因為樹脂類脫模劑涂刷后能夠自流平并產生微觀上的光滑薄膜。因此，選用合適的脫模劑也是自密實清水混凝土配制成功的關鍵技術之一，且樹脂類脫模劑更適合自密實清水混凝土。