自密实混凝土(Self Compacting Concrete 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。
早在20世纪70年代早期,欧洲就已经开始使用轻微振动的混凝土,但是直到20世纪80年代后期,SCC才在日本发展起来。日本发展SCC的主要原因是解决熟练技术工人的减少和混凝土结构耐久性提高之间的矛盾。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。随后EC建立了一个多国合作SCC指导项目。从此以后,整个欧洲的SCC应用普遍增加
自密实混凝土被称为'近几十年中混凝土建筑技术*具革命性的发展',因为自密实混凝土拥有众多优点:
·1 保证混凝土良好地密实。
·2 提高生产效率。由于不需要振捣,混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短,工人劳动强度大幅度降低,需要工人数量减少。
·3 改善工作环境和安全性。没有振捣噪音,避免工人长时间手持振动器导致的'手臂振动综合症'。
· 4改善混凝土的表面质量。不会出现表面气泡或蜂窝麻面,不需要进行表面修补;能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。
· 5增加了结构设计的自由度。不需要振捣,可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。以前,这类结构往往因为混凝土浇筑施工的困难而限制采用。
· 6避免了振捣对模板产生的磨损。
· 7减少混凝土对搅拌机的磨损。
· 8可能降低工程整体造价。从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本。
自密实混凝土的'自密实'特性的测试,已经形成了系列标准的试验方法。各种试验方法要求达到的指标见表1。
采用宾汉姆流变学模型的参数屈服值和塑性粘度,来描述新拌混凝土的流变学特性,则不同地区配制的自密实混凝土有一定差异。为了平衡混凝土流动性与抗离析的矛盾,日本使用较多的增粘剂和石粉,所配制的自密实混凝土屈服值低、粘度高。欧洲以冰岛为代表则偏向采用高细度矿物材料如硅灰、粉煤灰,提高屈服值来保证自密实混凝土稳定性。
表1 自密实混凝土工作性试验方法与典型值范围
试验方法 | 测试性能 | 典型值范围 | 按*大骨料调整 | 适用 场合 | |||
单位 | *小 | *大 | |||||
1 | 坍落流动度 | 填充能力 | mm | 650 | 800 | 不需调整 | 试验室/现场 |
2 | 坍落流动度T50cm试验 (扩展 到50cm时间) | 填充能力 | 秒 | 2 | 5 | 不需调整 | 试验室/现场 |
3 | J 环试验 | 通过钢筋间隙能力 | mm | 0 | 10 | 调整 | 现场 |
4 | V 型漏斗试验 | 填充能力 | 秒 | 8 | 12 | *大 16mm | 试验室/现场 |
5 | V型漏斗T5minutes试验(静置 5分钟后卸空漏斗的时间) | 抗离析性能 | 秒 | 0 | +3 | *大 16mm | 试验室/现场 |
6 | L型箱试验 | 通过钢筋间隙能力 | (h2/h1) | 0.8 | 1.0 | 调整 | 试验室 |
7 | U型箱试验 | 通过钢筋间隙能力 | (h2-h1)mm | 0 | 30 | 调整 | 试验室 |
8 | 填充箱试验 | 通过钢筋间隙能力 | % | 90 | 100 | 调整 | 试验室 |
9 | GMT筛析稳定性试验 | 抗离析性能 | % | 0 | 15 | 不需调整 | 试验室/现场 |
10 | Orimet口下料试验 | 填充能力 | 秒 | 0 | 5 | *大 16mm | 试验室/现场 |
自密实混凝土为什么能具有常态混凝土的良好力学性能。要搞清这个问题,还须从混凝土的微结构理解。水泥石与骨料间的界面区,是混凝土结构*薄弱的部位:与水泥石比较,界面区具有不同的结构和相分布,界面区孔隙增加,晶体相较软弱,渗透性大。
新拌混凝土的流动性和振捣作用,在很大程度上促进了界面区的形成。
在普通混凝土中,界面区的孔隙率高于水泥石的孔隙率。由于振动影响产生的微泌水形成的孔隙结构,气泡聚集以及界面区局部水灰比较大的情况比较严重。由于自密实混凝土黏性好,泌水少,加上不需要振捣,因而减少了微泌水,水泥石的孔隙率尤其是界面区的孔隙率显著低于普通混凝土,而且均匀分布于界面区和水泥石本体之中。同时由于自密实混凝土掺入了较多的粉煤灰,水化中消耗了较多的氢氧化钙,大大减少了界面区氢氧化
钙晶体的形成。减少了氢氧化钙这一软弱晶体的形成,就改善了自密实混凝土的界面区结构。结构密实,强度提高,渗透性低,就能够提高耐久性能。