自密实混凝土工作性评价方法与两个主要的技术指标

２０１０年第９期（总第２５１期）　Ｎｕｍｂｅｒ　９　ｉｎ　２０１０（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２５１）　混　凝　土　

Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　理论研究　ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－３５５０．２０１０．０９．００３　

自密实混凝土工作性评价方法与两个主要的技术指标　

黄智山，胡琼，杜卓铮　（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨１　５０００６）　

摘要：　自密实混凝土（ＳＣＣ）不同于超流态混凝土。根据碎石种类和强度等级，将ＳＣＣ划分为“５—３１”和“５—３—１”两类，其中“５．３”是核心性　

能，工作性不划分等级；强化型Ｌ仪评价指标ｈ　．　Ｏ．８，能够作为ＳＣＣ工作性综合检验指标，新增　常压泌水量（Ｂ　）检测内容；将　

．ｔ＜５　Ｓ和Ｂ　ｔ＝０ｍＬ／ｍ　作为工作性评价方法巾两个主要的技术指标，能够缩短ＳＣＣ研制进程；提ｍ了稳定流动、浇筑工作性、假性离析、　水粉比的概念，水粉比是控制拌合物性能的关键参数；ＳＣＣ工作性具有高敏感特性，给出了模型化表　；对给定的原材料，不同强度等级　的ＳＣＣ，其工作性通常是唯一的或在狭窄的区域内变化，对任意强度等级的ＳＣＣ都应是相对独立的研究工作。确定了ＳＣＣ工作性评价方　

法与技术指标，并以浇筑工作性作为评价验收的依据，它适用于Ｉ类碎石、ＩＩ类碎石配制的ＳＣＣ。　关键词：　自密实混凝土；强化型Ｌ仪；泌水；浇筑工作性；假性离析；水粉比；高敏感特性；精细化　

中图分类号：ＴＵ５２８．０１　文献标志码：Ａ　文章编号：　１００２—３５５０（２０１０）０９—０００６—０８　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｎｄ　ｔｗｏ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　

ＨＵＡＮＧＺｈｉ—ｓｈａｈ，ＨＵＱｉｏｎｇ，ＤＵＺｈｕｏ－ｚｈｅｎｇ　（Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｌｆ－ＣｏｍｐａｃｔｉｏｎＣｏｎｃｒｅｔｅ（ＳＣＣ）ｉＳ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍ　ｓｕｐｅｒｆｌｕｉｄｉｔｙ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．ＳＣＣ　ｈａｓｂｅｅｎ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆ５－３１　ａｎｄ　５－３一ｌ　ｉｎ　

ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ　ｃｒｕｓｈｉｎｇ　ｓｔｏｎｅｇｒａｄｅａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｇｒａｄｅ，ｗｈｅｒｅ“５－３”ｉｓａｋｅｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ＴｈｅｒｅｉｓｎｏｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙｏｆＳＣＣ．　

Ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｌ　ｓｈａｐｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ｔａｋｅｓ　中２　ｔ　２　ｔ＞Ｏ．８　ａｓ　ａｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｎｄｅｘ　ｔｈａｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ａ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｉｎｄｅｘ，ａｎｄ　ａｄｄｓ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　

ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｂｌｅｅｄｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｔａｋｉｎｇ　ｔｓｏ，ｔ＜５　Ｓ　ａｎｄ　Ｂ　Ｆ０　ｍＬ／ｍ　ａｓ　ｔｗｏ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ＳＣＣ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｅｒｉｏｄ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔｓ　ｏｆ　ｓｔａｂｌｅ　ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ，ｃａｓｔｉｎｇ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ，ｐｓｅｕｄｏ　ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｔｏ　ｐｏｗｄｅｒ　ｒａｔｉｏ，Ｐｏｗｄｅｒ　ｒａｔｉｏ　ｉｓ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ＳＣＣ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ｈｉｇｈｌｙ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｐｕｔ　ｕｐ　ａ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ＳＣＣ．Ｇｉｖｅｎ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ＳＣＣ　ｗｉｔｈ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｇｒａｄｅ，ｉｔｓ　ｗｏｋａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ｏｆｔｅｎ　ｕｎｉｑｕｅ　ｏｒ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｗｉｔｈｉｎ　ａ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ａｒｅａ，Ｔｈｅ　ＳＣＣ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ａｎｙ　ｇｒａｄｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａ　ＳＣＣ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｎｄｉｃｅｓ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｔａｋｅｎ　ｔｈｅ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ａｓ　ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＳＣＣ　ｏｆｇｒａｄｅ　Ｉ　ａｎｄ　ｇｒａｄｅ　ＩＩ　ｃｒｕｓｈｉｎｇ　ｓｔｏｎｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｌ　ｓｈａｐｅ　ｄｅ　ｃｅ；ｂｌｅｅｄｉｎｇ；ｃａｓｔｉｎｇ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ；ｐｓｅｕｄｏ　ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ　ｔｏ　ｐｏｗｄｅｒ　ｒａｔｉｏ；ｔｌｉｇｈ　

ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ　

０　引言　

自密实混凝土（ＳＣＣ）是一种无需消耗额外能耗，仅在重力　作用下便能够完全充填在钢筋之间的孔隙和模板中的混凝土，　

硬化后的含气量与振捣的混凝土相同。在ＳＣＣ中可掺引气剂，　

以提高其抗冻性和抗盐剥蚀性ｌｌ】，广泛应用于预应力混凝土、钢　

管混凝土、桥梁、混凝土砌块灌浆等各种类型的工程结构，尤其　

适用于复杂形体、配筋密集、薄壁结构、封闭性空间及不易捣实　

的构件，除可避免充填不实造成蜂窝外，还可使钢筋与混凝土　

接口充分握裹，又能避免施工过程中的漏振或过振等人为因素　的影响；降低劳动强度和振捣能耗，同时简化工序，缩短工期，　

提高施工效率，消除振捣噪音，缓解施工扰民矛盾；硬化后的结　构具有均质、密实、低渗透的特点。ＳＣＣ还具有较高的折压比　。　

改善了混凝土材料的胞眭和抗开裂性能。ＳＣＣ的研究与应用始终　处于热点问题，被国际混凝土材料界、工程界誉为“近几十年中混　

收稿日期：２０ｌＯ＿ｏ３－２１　基金项目：２００５年哈尔滨市科委技术攻关计划项目（２００５ＡＡ４４ＣＳ１９８）　

・　６　・　凝土建筑技术最具革命性的发展”　和“建筑领域的革新”［６１。　

ＳＣＣ是混凝土的高级形式，是高性能混凝土的最终期望和　

目标。强化ＳＣＣ试验方法，以利于混凝土材料设计和生产制造，　

由传统粗放型向集约型精细化的方向发展。但由工程需求发展　

起来的ＳＣＣ，在设计方法与检验方法上明显滞后，尤其是钢筋　

间隙通过性和自充填性检验，还存在着方法不当、严格性不足、　

量化模糊等问题，表现在根据钢筋净问距的大小，将工作性划　

分成不同等级的ＳＣＣ。服役中混凝土的耐久性有别于试验室中　

的自由试件，而实际工程验证又需要有很长的年限，混凝土耐　

久性的研究应同时兼顾其体积稳定性和均质性［７１，避免因混凝　

土设计原因，造成耐久性不良引起的灾害的发生。因此，规范　

ＳＣＣ试验方法显得格外迫切。　

基于２００３年以来ＳＣＣ的研究和工程应用，本文阐述了　

ＳＣＣ工作性评价方法，确定了ＳＣＣ工作性综合技术检验指标　

和两个主要的技术指标，

这对ＳＣＣ的深化研究与应用，具有一　定的参考意义。　

１　大流动性混凝土（ＨＦｃ）与自密实混凝土（ｓｃｃ）　

传统上，通过提高水用量和水泥用量实现泵送的混凝土　

（ＰＣ），称为ＨＦＣ。自１９７１年以来，对坍落度为８０～１２０　ＨⅡｎ的　

预拌混凝土，在浇筑前掺人适量的流化剂，经过ｌ～５　ｍｉｎ搅拌，　

坍落度增大至２００～２２０　ｍｍ，这种混凝土称为流态混凝土（ＦＣ）。　

１９８１年ＤＩＮ１０４８规定ＦＣ坍落度大于２００ｍｉｌｌ；英国规定ＦＣ坍　

落度大于２００　ｍｍ，流动扩展度为５　１０～６２０　ｍｍ嗍；考虑到耐久性　问题，ＡＣＩ允许的混凝土最大坍落度１７５　ｍｍＯ］。１９７５年～１９７６年　

已经开展了对ＦＣ工作性的研究［１ｏ－１１】。１９８１年～１９８５年出现了　

无需振捣的自流平混凝土（ＳＬＣ）或超塑性混凝土（ＳＰＣ）浇筑实　

例＿ｌ２一　。１９９７年，Ｈ．Ｏｋａｍｕｒａ教授提出了ＳＣＣ设计方法和设计　模型［１５一ｑ，ＳＣＣ引起世界各国的普遍重视，但至今ＳＣＣ还没有　

突破性和系统性的结论。　广义上，ＦＣ、ＳＰＣ、ＳＬＣ、ＳＣＣ均属于ＨＦＣ，根据目前的技术水　

平，能够配制坍落度为１８０－２８０ｍｒｎ、流动扩展度为４５０～８００ＩｌｌｌＴＩ　

的ＨＦＣ，但ＳＣＣ仍没有得到广泛应用。　

２　ＨＦＣ与ＳＣＣ工作性评价方法的演变　

２．１　ＨＦＣ工作性评价方法　

工作性是制成完全密实的混凝土所需要的机械功或能量。　

（ｅ）Ｊ一环仪　６．５　ｃｒｎ　ｆｂ）Ｖ型仪　

ｌ　

疆　

８　

Ｉ　磐Ｉ　（Ｄ跳桌仪　工作性最佳化时的ＨＦＣ，即为ＳＣＣ。对工作性的描述通常是定　

性的，如可泵性、保水性、黏聚性、流动性、稳定性、充填性等。这　

些定性的描述，不足以给出量化的评价指标。通常采用多种设　

备仪器联合检测，并用多种技术参数与指标联合评价。　

为使ＨＦＣ达到高性能化，其工作性评价方法的演变，主要　

体现在钢筋（间隙）通过性和自充填性上。文献［１７】是国内较早的　系统地介绍ＨＦＣ及ＳＣＣ工作性检验方法的文献，在流动性和钢　

筋通过自充填性检验方面，自１９８９年一１９９３年先后出现了方形　

钢筋通过性仪、砂浆堵塞仪、Ｌ型（无配筋）流动仪、Ｏｒｉｍｅｔ小口　

径流变仪、Ｌ型（配筋）充填仪、ｕ型充填仪、平底ｕ型充填仪　

等，文献［１８】将评价混凝土稠度（工作性）的试验方法归纳为ｌ０种，　

并给出了评价参数范围。　

２．２　ｓｃｃ工作性评价方法　

ＳＣＣ工作性具有特殊性，评价方法较ＨＦＣ要求更高，主要　

由坍落度仪、Ｌ型仪、Ｊ型环仪、Ｖ型仪、ｕ型仪、跳桌试验仪等几　

种试验方法组合，进行联合检验评价工作性。德国还采用平底Ｕ　

型仪【・　检测，进一步强化钢筋间隙通过性和自充填性检验测试结　

果的准确性和可靠性。ＳＣＣ工作性评价联合检测设备见图１。　２．３　国内外ＳＣＣ工作性评价技术参数与技术指标对　

比及ＳｃＣ用粗骨料　

发展过程中的国内外ＳＣＣ工作性评价技术参数与技术指　

标对比见表ｌ。　

ｕ　＞＜≤　Ｔ１ｌ—ｆｎ—ｕ型仪　／　

ｌ　闸板　咖－－￣９０ｍｍ　

堑塑　圭！　蔓　圭！　塑箜　净问距４０　ｍｍ或６０　ｍｍ　（ｅ）Ｕ型仪　

钢筋直径为　１６　ｍｉｌｌ，钢筋间距为５　ｅｍ　（ｇ）平底ｕ型仪　图１　ＳＣＣ工作性联合检验仪器设备　

由表１可以看出，ＳＣＣ工作性评价方法与评价指标目前尚　不统一，主要表现在，根据钢筋净间距的大小，将工作性划分成　

不同的等级；Ｌ型仪检验评价指标（日狮ｒ　１＞０．８）测试点不明确，量　

化模糊；抗离析检验方法存在繁琐性和滞后性。按文献［２２—２３］　

研制的ＳＣＣ应给出工作性等级。　

由紧密堆积Ｆｕｌｌｅｒ曲线和Ａｎｄｒｅａｓｅｎ粒度分布㈣可推导出，　当粗中细三种组分颗粒同时存在并按一定比例混合，且各组分　

颗粒粒径相差４～５倍以上时，这类颗粒群可以达到紧密堆积，其