超高流动性自密实混凝土研发与应用

随着全球气候变化问题日益严峻，低碳建筑成为建筑业发展的必然趋势。自密实混凝土（SCC）作为一种新兴的绿色建筑材料，不仅满足了现代建筑对施工效率和质量的要求，而且在推动低碳建筑方面具有显著效益。自密实混凝土具有优异的自流平性和无需振捣的特性，使得施工过程更加高效。在施工现场，自密实混凝土可以快速填充模板，减少了施工周期和能源消耗，从而降低了整个工程的碳排放。

自密实混凝土的研发与应用最早源于20世纪 80年代末由日本学者提出并进行改成应用，其主要应用与水下混凝土中，解决了当时施工困难的问题[1]。到了20世纪 90年代，日本正式公开了自密实混凝土的发展与应用，同时成立研究协会开展了系统性的研究。自密实混凝土应用非常广泛，在建筑工程，水利水电工程，港口与航道工程中得到广泛应用，在发达国家，自密实混凝土用量达到整个混凝土体量的30～40%，对土木工程的建设效率与低碳发展做出了巨大的推进[2]。而我国对自密实混凝土的研究与应用起步相对较晚，在1995 年开始，在北上广深等一线城市开始逐步应用，但应用量较少，直到 2006年的 8 月，我们颁布首部自密实混凝土规程，该规程对自密实混凝土配合比设计，施工方法和质量控制等有了较为全面的标准，到现在我国自密实方面的应用研究已经达到世界先进水平，但应用程度与日本，德国等发达国家相比还有较大差距[3]。

我国自密实混凝土应用过程中，常常应用于复杂结构，钢筋密集，空间密闭等结构中，而且配制混凝土的过程中常常遇到不同的原材料，针对不同原材料进行混凝土试配是目前最大的技术难点，比如粗细骨料级配，胶凝材料特性均会对混凝土各项性能产生影响，因此基于工程背景及原材料特性进行混凝土研发与制备是目前工作的重难点，本文基于东站上部结构梁柱节点部位进行超高流动性自密实混凝土研发及制备，设计出一种无需振动即可填充密实的自密实混凝土，同时也为相关工程项目提供经验参考。

东站上部结构梁柱节点部位结构紧密，形状复杂，配筋较多钢筋密集，振捣较为困难，同时其施工结构属于密闭式空间灌注，施工难度较大，对密闭式空间施工技术目前不成熟，需要混凝土达到较大的流动性，需满足最高等级的自密实混凝土要求，即SF3等级，具体性能指标如下表 1所示。

表1 自密实混凝土性能要求指标

Tab. 1 Performance requirements of self-compacting concrete

自密实混凝土配合比应根据所应用结构形式的特点、施工工艺以及环境因素对自密实混凝土的技术要求进行设计，在综合考虑混凝土自密实性能、强度、耐久性以及其他必要的性能要求基础上，提出初始配合比，经实验室试配调整得出满足工作性要求的基准配合比，并进一步经强度、耐久性复核得到生产配合比[4]。

2 工程原材料

本工程选用亚东P·II 52.5 水泥，I级粉煤灰，S95级矿粉，硅灰性能指标见下表2～5。

根据工程图纸要求，选用粒级较小的5-10mm碎石，外型如下图1所示，选用细度模数较低的天然砂，级配曲线如下图2所示。

图1 5-10mm碎石粒型图

Fig.1 Diagram of 5-10mm gravel particles

3 配合比设计及优化

自密实混凝土应根据工程结构形式、施工工艺以及环境因素进行配合比设计，并应在综合考虑混凝土自密实性能、强度、耐久性以及其他性能要求的基础上，计算初始配合比，经试验室试配、调整得出满足自密实性能要求的基准配合比，经强度、耐久性复核得到设计配合比，根据自密实混凝土设计标准[5]可得初步 C60/C70配合比如下表6所示。