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摘 要：本文研究了内掺粉煤灰对自密实混凝土强度及工作性能的影响，确定基准配合比，通过优化砂率及减水剂掺量配制出C35自密实混凝土。该混凝土和易性良好，其坍落度达240mm，扩展度达600mm以上，28d、56d强度满足要求，符合施工需要，又节约了成本，达到了经济和技术的双丰收。
关键词：自密实混凝土（SCC）；粉煤灰；砂率；扩展度
自密实混凝土（Self CompactingConcrete 或Self-Consolidating Concrete 简称SCC）是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。该种混凝土流动性良好，具有优越的工作性能和填充性，硬化后具有良好的力学性能和耐久性能。目前，不振捣混凝土的开发与施工已在日本掀起了热潮，并深受社会的关注及好评，欧洲在20世纪90年代中期才将SCC第一次用于瑞典的交通网络民用工程上，而在我国的应用还非常有限，需要进行大量的技术研究和推广应用工作。
本文结合混凝土搅拌站具体的原材料和实际工程情况，对内掺粉煤灰的C35自密实混凝土进行了试验研究。
1 原材料
水泥：吉林冀东水泥厂P.O 42.5普通硅酸盐水泥，主要性能指标见表1。
粉煤灰：吉林热电厂F类I级灰，主要性能指标见表2。
细骨料：蛟河法河沿砂场河砂，II区中砂，细度模数2.7，含泥量1.0%。
粗骨料：敦化市新昌橄榄石矿业碎石，粒径为5～25mm，含泥量0.4%。
减水剂：山西凯迪建材生产的KDSP-型聚羧酸减水剂，减水率≥25%。
2 配合比试验及结果
与普通混凝土相比，自密实混凝土具有较大的浆骨比、较大的砂率并掺用了大量的矿物掺合料。首先根据配置强度确定水胶比，计算胶凝材料用量，确定砂率及减水剂掺量。要满足自密实混凝土的流动性要求，水胶比一般根据经验在0.30-0.40之间取值，自密实混凝土的砂率一般在45%～55%范围内取值比较适宜，经过计算基准配合比，试验时将胶凝材料用量定为430 kg/m3，水胶比为0.35，减水剂掺量为1.2%，并进行适当调整。为了获得较大的流动度，在既定的原材料基础上，对混凝土砂率及减水剂掺量进行优化试验。
2.1 砂率及减水剂掺量优化试验
试验采用坍落扩展度法来评价混凝土的自由流动能力，扩展度值是从坍落度筒提起后到混凝土完全扩展后的平均直径值。试验结果见表3。
由试验可知，混凝土在46%砂率情况下坍落度及扩展度都较小，状态较为干涩；随着砂率的增加，混凝土的流动性有明显改善；但砂率提升至52%时，对混凝土流动度的影响较小。减水剂的掺量提高0.1%时也对和易性产生明显改善，但继续提高掺量影响较小，且外加剂掺量过大容易造成泌水、离析现象，外加剂掺量达到1.3%即可。
流动性良好的自密实混凝土需选择合适的砂率，粗骨料含量过小，會使混凝土弹性模量下降，产生较大的干缩。而粗骨料含量过大，集料之间的相互作用会引起较大的压应力和剪应力，拌和物间隙通过性能差而易堵塞。在保证混凝土流动性的前提下，本试验将砂率定为50%。
2.2 粉煤灰掺量试验
适当的掺入粉煤灰将提高自密实混凝土的多项性能（1）掺入粉煤灰能够降低混凝土初期的水化热，很好的防止混凝土因为早期水化热过高而开裂，特别是对于大a体积混凝土；（2）粉煤灰中含有球形玻璃体，能起到润滑作用，增加自密实混凝土的流动性；（3）粉煤灰成本较水泥低，能节约成本，提高经济性；（4）掺入粉煤灰能很好的提高混凝土的和易性，防止泌水离析等现象。试验选取胶凝材料中粉煤灰掺量在20%、30%、40%、50%情况下进行对比试验，通过测试拌合物的流动度和力学性能综合评价粉煤灰的掺量对自密实混凝土的工作性能的影响。试验结果见表4。
水胶比提高0.01并未能取得理想的效果，反而使强度的降低速率更快，因而仍选择0.35的水胶比进行掺量对比试验。加入粉煤灰掺和料之后，混凝土的流动性有了明显的改善，坍落度和扩展度均增大，且无泌水现象。从表中可见，掺加粉煤灰的混凝土其坍落度均接近240mm，而扩展度也达到了600mm以上，基本达到自密实混凝土的工作性能要求。基准混凝土的抗压强度在7d、28d和56d分别为39.8MPa、49.3MPa和50.9MPa。而自密实混凝土7d、28d和56d，其抗压强度变化分别在20.0MPa～34.4MPa、31.7MPa～46.6MPa和39.3MPa～49.2MPa。可见，在获得良好的工作性能条件下，依然可以获得理想的强度。
但当粉煤灰掺量超过40%时，坍落扩展度增长趋于平稳，而强度的降低速率加快，56d强度已达不到C35混凝土的试配强度的要求。这就表明，粉煤灰的掺入量不宜过高，应该控制在30%～40%为最佳，过大的掺量会导致强度大幅度降低。
综合考虑经济性和现场实际施工技术要求，在粉煤灰掺量达30%和40%时，水胶比为0.35的条件下，无论是符合28d龄期或56d龄期设计要求的自密实混凝土，流动度和力学性能均能满足要求。
3 结束语
（1）在适当的胶材用量和水胶比情况下，提高外加剂掺量、砂率、粉煤灰掺量能显著提高自密实混凝土的工作性能，配置的C35自密实混凝土坍落度达到240mm、扩展度达到600mm以上；不离析不泌水；力学性能也能满足要求；减少水泥用量也大大提高了经济效益。
（2）高性能减水剂、适当砂率及矿物掺和料的掺量是配置自密实混凝土的关键性要素，过小的掺量无法满足混凝土工作性能的需求，而掺量过大又会造成强度的下降速率加快。使用本试验所选择的原材，当减水剂掺量为1.3%、砂率为50%、粉煤灰掺量在30%～40%时，混凝土性能达到最佳。
（3）在混凝土硬化过程中，掺入粉煤灰还能有效降低水化热，避免水泥浆体在水化过程中由于放热大而产生裂缝，采用大掺量粉煤灰和高效减水剂进行复合能制备出满足要求的自密实高性能混凝土。
如果自密实混凝土的使用能更广泛适应施工建设的大生产化、快速化的要求，将对于缩短工期，加快施工速度，降低工人劳动强度具有重要意义，而且使得许多复杂的，不便振捣的混凝土结构施工成为可能，满足建筑物设计多功能化，复杂化的要求。
参考文献
1.刘小洁.余志武 自密实混凝土的研究与应用综述[期刊论文]-铁道科学与工程学报 2006（03）
2.郭雯.张宁宁 自密实混凝土配合比设计方法研究[期刊论文]-山西建筑 2010（4）
3.何宁.徐静 C40自流平混凝土配合比试验研究与分析[期刊论文]-浙江建筑 2009（4）
4.马冬梅.吴文清.秦鸿根 自密实高强混凝土的配制原理和配合比设计方法研究[期刊论文]-中外公路 2008（28）
关键词：自密实混凝土（SCC）；粉煤灰；砂率；扩展度
自密实混凝土（Self CompactingConcrete 或Self-Consolidating Concrete 简称SCC）是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。该种混凝土流动性良好，具有优越的工作性能和填充性，硬化后具有良好的力学性能和耐久性能。目前，不振捣混凝土的开发与施工已在日本掀起了热潮，并深受社会的关注及好评，欧洲在20世纪90年代中期才将SCC第一次用于瑞典的交通网络民用工程上，而在我国的应用还非常有限，需要进行大量的技术研究和推广应用工作。
本文结合混凝土搅拌站具体的原材料和实际工程情况，对内掺粉煤灰的C35自密实混凝土进行了试验研究。
1 原材料
水泥：吉林冀东水泥厂P.O 42.5普通硅酸盐水泥，主要性能指标见表1。
粉煤灰：吉林热电厂F类I级灰，主要性能指标见表2。
细骨料：蛟河法河沿砂场河砂，II区中砂，细度模数2.7，含泥量1.0%。
粗骨料：敦化市新昌橄榄石矿业碎石，粒径为5～25mm，含泥量0.4%。
减水剂：山西凯迪建材生产的KDSP-型聚羧酸减水剂，减水率≥25%。
2 配合比试验及结果
与普通混凝土相比，自密实混凝土具有较大的浆骨比、较大的砂率并掺用了大量的矿物掺合料。首先根据配置强度确定水胶比，计算胶凝材料用量，确定砂率及减水剂掺量。要满足自密实混凝土的流动性要求，水胶比一般根据经验在0.30-0.40之间取值，自密实混凝土的砂率一般在45%～55%范围内取值比较适宜，经过计算基准配合比，试验时将胶凝材料用量定为430 kg/m3，水胶比为0.35，减水剂掺量为1.2%，并进行适当调整。为了获得较大的流动度，在既定的原材料基础上，对混凝土砂率及减水剂掺量进行优化试验。
2.1 砂率及减水剂掺量优化试验
试验采用坍落扩展度法来评价混凝土的自由流动能力，扩展度值是从坍落度筒提起后到混凝土完全扩展后的平均直径值。试验结果见表3。
由试验可知，混凝土在46%砂率情况下坍落度及扩展度都较小，状态较为干涩；随着砂率的增加，混凝土的流动性有明显改善；但砂率提升至52%时，对混凝土流动度的影响较小。减水剂的掺量提高0.1%时也对和易性产生明显改善，但继续提高掺量影响较小，且外加剂掺量过大容易造成泌水、离析现象，外加剂掺量达到1.3%即可。
流动性良好的自密实混凝土需选择合适的砂率，粗骨料含量过小，會使混凝土弹性模量下降，产生较大的干缩。而粗骨料含量过大，集料之间的相互作用会引起较大的压应力和剪应力，拌和物间隙通过性能差而易堵塞。在保证混凝土流动性的前提下，本试验将砂率定为50%。
2.2 粉煤灰掺量试验
适当的掺入粉煤灰将提高自密实混凝土的多项性能（1）掺入粉煤灰能够降低混凝土初期的水化热，很好的防止混凝土因为早期水化热过高而开裂，特别是对于大a体积混凝土；（2）粉煤灰中含有球形玻璃体，能起到润滑作用，增加自密实混凝土的流动性；（3）粉煤灰成本较水泥低，能节约成本，提高经济性；（4）掺入粉煤灰能很好的提高混凝土的和易性，防止泌水离析等现象。试验选取胶凝材料中粉煤灰掺量在20%、30%、40%、50%情况下进行对比试验，通过测试拌合物的流动度和力学性能综合评价粉煤灰的掺量对自密实混凝土的工作性能的影响。试验结果见表4。
水胶比提高0.01并未能取得理想的效果，反而使强度的降低速率更快，因而仍选择0.35的水胶比进行掺量对比试验。加入粉煤灰掺和料之后，混凝土的流动性有了明显的改善，坍落度和扩展度均增大，且无泌水现象。从表中可见，掺加粉煤灰的混凝土其坍落度均接近240mm，而扩展度也达到了600mm以上，基本达到自密实混凝土的工作性能要求。基准混凝土的抗压强度在7d、28d和56d分别为39.8MPa、49.3MPa和50.9MPa。而自密实混凝土7d、28d和56d，其抗压强度变化分别在20.0MPa～34.4MPa、31.7MPa～46.6MPa和39.3MPa～49.2MPa。可见，在获得良好的工作性能条件下，依然可以获得理想的强度。
但当粉煤灰掺量超过40%时，坍落扩展度增长趋于平稳，而强度的降低速率加快，56d强度已达不到C35混凝土的试配强度的要求。这就表明，粉煤灰的掺入量不宜过高，应该控制在30%～40%为最佳，过大的掺量会导致强度大幅度降低。
综合考虑经济性和现场实际施工技术要求，在粉煤灰掺量达30%和40%时，水胶比为0.35的条件下，无论是符合28d龄期或56d龄期设计要求的自密实混凝土，流动度和力学性能均能满足要求。
3 结束语
（1）在适当的胶材用量和水胶比情况下，提高外加剂掺量、砂率、粉煤灰掺量能显著提高自密实混凝土的工作性能，配置的C35自密实混凝土坍落度达到240mm、扩展度达到600mm以上；不离析不泌水；力学性能也能满足要求；减少水泥用量也大大提高了经济效益。
（2）高性能减水剂、适当砂率及矿物掺和料的掺量是配置自密实混凝土的关键性要素，过小的掺量无法满足混凝土工作性能的需求，而掺量过大又会造成强度的下降速率加快。使用本试验所选择的原材，当减水剂掺量为1.3%、砂率为50%、粉煤灰掺量在30%～40%时，混凝土性能达到最佳。
（3）在混凝土硬化过程中，掺入粉煤灰还能有效降低水化热，避免水泥浆体在水化过程中由于放热大而产生裂缝，采用大掺量粉煤灰和高效减水剂进行复合能制备出满足要求的自密实高性能混凝土。
如果自密实混凝土的使用能更广泛适应施工建设的大生产化、快速化的要求，将对于缩短工期，加快施工速度，降低工人劳动强度具有重要意义，而且使得许多复杂的，不便振捣的混凝土结构施工成为可能，满足建筑物设计多功能化，复杂化的要求。
参考文献
1.刘小洁.余志武 自密实混凝土的研究与应用综述[期刊论文]-铁道科学与工程学报 2006（03）
2.郭雯.张宁宁 自密实混凝土配合比设计方法研究[期刊论文]-山西建筑 2010（4）
3.何宁.徐静 C40自流平混凝土配合比试验研究与分析[期刊论文]-浙江建筑 2009（4）
4.马冬梅.吴文清.秦鸿根 自密实高强混凝土的配制原理和配合比设计方法研究[期刊论文]-中外公路 2008（28）