试论自密实混凝土配合比设计方法

试论自密实混凝土配合比设计方法

赵科鹏

广东交科检测有限公司

摘要：自密实混凝土是指依靠自身重力作用而不需要振捣即可均匀、密实地填充模板和包裹钢筋的混凝土。与需要振捣的普通混凝土相比，工程施工中对自密实混凝土的工作性能提出了更高的要求。因此，本文将对几种常见自密实混凝土配合比设计方法进行分析，以供参考。

关键词：自密实混凝土；配合比；设计方法

一、自密实混凝土材料分类

1.水泥是自密实混凝土中最重要的原材料，能够直接决定混凝土使用质量，实际上多采用硅酸盐水泥作为原材料，若混凝土混合对温度有要求，需采用矿渣硅酸盐水泥或中热水泥。

2.骨料分为细骨料和粗骨料，细骨料在混凝土中发挥着减水和需水的作用，根据不同混凝土需求，调整细骨料材料和使用量，提高混凝土质量。粗骨料主要应用于钢筋壁薄或密集结果中，能够提高密实作用。

3.掺合料是提高混凝土耐久性和工作性的重要材料，能够改善混凝土硬化后的结果和强度，改变混凝土的流变性能。

4.外加剂是改善混凝土流动性、离析性、间隙通过性和填充性的重要材料。

二、自密实混凝土配合比设计基本要点

为了保证所制备的自密实混凝土能够满足施工要求，有效地应用于工程建设中，在具体设计自密实混凝土配合比时，应当明确基本要点，进而按照相关规范要求，选用适合的设计方法来完成该项设计工作。通过参考相关资料，并总结性地分析自密实混凝土的配合比设计，根据实际情况确定相关设计人员应当明确的基本要点有:

1.满足工作性能要求。优良的工作性能是自密实混凝土最主要的特点之一,只有满足这一特点，才能使该混凝土具有较高的应用价值，符合工程施工要求，有效地应用于工程施工作业中。为此，设计人员应当按照相关规范要求对自密实混凝土的流动性、稳定性、保水性、粘聚性等方面进行分析，进而科学、合理地设计混凝土配合比，这能够大大提高自密实混凝土的工作性能。

2.满足强度要求。在满足工作度的前提下还要注意满足强度要求。为了能够真正做到这一点，应当在自密实混凝土配合比设计中，调整配合比因素，如水胶比、砂率、微细掺合料品种、掺量、外加剂等等，以此来达到预期目的。

3.满足耐久性要求。从工程实践来看，影响自密实混凝土耐久性的重要因素是其易收缩干裂的特性。而其这一特性表现明显的根本原因是自密实混凝土中胶凝材料用量较大、水灰比较低、砂率较高等因素。为了使自密实混凝土能够满足耐久性的要求,在具体设计自密实混凝土配合比的过程中，应当注意科学合理地控制减水剂、粉煤灰及膨胀剂的用量。

三、自密实混凝土配合比设计方法

1.全计算法

全计算法是自密实混凝土配合比设计中一种非常重要的方法，可以通过定量设计方式，推导出混凝土配制材料关系公式，包括砂石材料比例、单方用水量等。在全计算法中，需要关注的内容包括配制强度设计、用水量设计、水胶比设计以及砂石比例、胶凝材料以及外加剂数量等设计等。大量研究和实践表明，全计算法推导得到配合比设计方案粗骨料比例较大，砂率偏低，可能会降低自密实混凝土流动性，不过能够减少水泥材料用量，节约成本。在运用全计算法对自密实混凝土配合比进行设计时，为了保证设计结果可靠，应该尽量减少水泥和水的用量，增加细骨料比例，严格控制用料配比，结合多功能复合超塑化剂来提升自密实混凝土整体性能。

2.改进全计算法

改进全计算法是在全计算法的基础上，结合了固定砂石体积法，砂石计算不再运用全计算法中的砂率计算公式，而是利用了固定砂石体积含量法相关计算方法，仅保留了全计算法中用水量计算公式，通过水胶比定则与浆体体积之间有机联系，自密实混凝土配合比设计相关参数可以全部定量，按照相应公式进行计算，计算流程简单。

3.固定砂石体积法

首先，将每立方混凝土中石子松方体积设置为0.5~0.55m²，计算石子和砂浆用量；然后将砂浆中砂的体积含量设定为0.42~0.44，通过计算确定砂用量以及砂浆含量；最后，将水胶比和胶凝材料中掺合料比例作为基准，计算胶凝材料以及水的用量，水胶比和掺合料的用量可以根据实际情况确定。固定砂石体积法能够在充分保证自密实混凝土强度前提下，进行配合比设计工作，强调其工作性要求为基本宗旨，严格遵循自密实混凝土设计原则。这种设计方法的设计理念，是将砂浆中砂体积含量以及粗骨料体积含量作为混凝土流动性的主要影响因素，由此得到混凝土工作性与其他混凝土有着本质性区别。不过在实际取值中，无论是砂浆中砂体积含量还是粗骨料体积含量，都存在一定笼统性，对此，在自密实混凝土配合比设计中，考虑其对于原材料质量波动的敏感性，技术人员应该依照具体材料，确定某个参数的取值。

4.逆填配合比设计法

这种方法操作相对复杂，需要将固态材料的堆积状态调整到最密实，计算出最小孔隙，然后针对水泥浆体积进行确定，结合固态实体体积以及组成材料配比，计算砂石以及粉煤灰用量。结合实际水胶比，确定水泥以及不适用减水剂情况下水的用量，并且结合之前得到了粉煤灰等材料用量，计算出减水剂实际用量，结合计算结果，分析使用减水剂情况下水的用量。与其他方法相比，逆填配合比设计法考虑了同时加入粉煤灰和减水剂的情况，可以提升拌合物流动性，不过可能会导致用浆量偏小，进而无法满足自密实混凝以及自流平要求。逆填配合比设计法可以使得混凝土内部固态材料保持在最大密实度的堆积状态，有助于提高混凝土强度和耐久性。

5.简易配合比设计法

简易配合比设计法基本原理，是向松散堆积骨料间隙中填充胶凝材料浆体，然后运用体积法，就配合比进行合理计算。与其他方法相比，简易配合比设计法最为显著的特点，就是其提出了密实因数概念，能够对自密实混凝土中骨料用量进行有效控制。不过在实际应用中，简易配合比设计法也存在两个方面问题：①没有重视粉煤灰等掺和料对自密实混凝土抗压强度作用，在配合比设计环节缺乏全面考虑，导致混凝土经济性和耐久性难以保障，想要配制高强度混凝土，就必须增加水泥用量，而水泥用量增加又会带来一系列问题。因此，这种方法通常仅适用于低强度自密实混凝土配合比设计；②在自密实混凝土中，胶凝材料需水量与总用水量相等，水泥强度以及流动性则主要受水灰比影响，存在于掺和料中的水仅仅能够保证浆体流动性。从这个角度分析，在混凝土中，水应该被当做一个整体看待，而简易配合比设计法人为分解了水的整体性，将其划分为若干单独作用板块，没有重视矿物掺和料对于水泥基减水剂相容性的改善作用，也没有关注不同类型掺和料在同时使用时存在的叠加效应，使得最终设计结果与实际情况存在着一定误差。

结语

综上所述,各种混凝土配合比设计方法各有其针对性和侧重点,配制自密实混凝土不能照搬照抄。但其中有许多设计思想值得借鉴,认真对比各种方法的优缺点,取长补短,因此,应用更广泛、更合理的自密实混凝土配合比设计方法还有待进一步探索。自密实混凝土是一种新型高性能混凝土，它具有优良的变形能力，能够完全依靠自重作用自由流淌，同时具有足够的黏聚性防止离析泌水，拌合物均匀密实，硬化后具有良好的力学和耐久性能。

参考文献：

［1］周磊．高性能自密实混凝土的研究［Ｄ］．扬州：扬州大学，２０１６．

［2］中国土木工程学会．自密实混凝土设计与施工指南：ＣＣＥＳ０２—２００４［Ｓ］．北京：建筑工业出版社，２００５．