·39·随着建筑技术的不断改进，原有的“肥梁胖柱”现象已逐渐消失，取而代之的是结构灵巧、造型奇特的新型结构。
由于新型结构混凝土强度等级的不断提高，内部配筋状况也发生了变化，较密集的配筋布置已成为现实。
在这种情况下，如果再用普通混凝土已不能满足施工要求，而自密实高性能混凝土却能解决这些难题。
它可以通过自流动而充实薄壁混凝土结构和钢筋密集的结构部位，可以不经振捣即可密实，这样既解决了混凝土的振捣困难，又消除了施工噪音，因此，这类混凝土极具现实意义，具有广阔的发展前景。
1 试验目标对于自密实高性能混凝土，拌合物的工作性能是研究的重点。
分别从流动性、抗离析性、间隙通过性、填充性四个方面考虑。
要解决好流动性与抗离析性、间隙通过性与填充性之间的矛盾，混凝土高工作性与硬化后力学和耐久性的矛盾。
具体目标：（1）研制一种高工作性能的易于泵送施工、不用振捣而自行密实的混凝土。
（2）混凝土的高工作性能能保持较长时间，以满足远距离运输后的施工需要。
（3）混凝土硬化后具有理想的力学性能和耐久性。
（4）采用较常规的原材料和生产工艺，并经济合理，便于推广应用。
2 材料选择（1）水泥：鹿泉长城矿渣32.5，3d 强度19.1MPa，28d 强度36.4MPa ；（2）集料：正定中砂，细度模数2.6，含泥量1.2%；鹿泉碎石5~10mm，10~20mm，含泥量<0.5%，针片状含量<7.6%；（3）掺合料：西柏坡电厂粉煤灰，其技术指标见表1。
表1 粉煤灰技术指标种类级别活性指数(%)胶砂流动度比7d 28d 粉煤灰Ⅰ级89.0109.0110自密实高性能混凝土技术性能研究刘福战（河北大地建设科技有限公司）[摘要]本文采用正交试验的设计方法从水胶比、砂率、掺合料掺量、碎石比例等几个方面进行了研究，得出了自密实高性能混凝土配合比设计的参数。
进而通过优化配合比，又得出了混凝土的工作参数。
同时从抗渗性、抗冻性、碳化、收缩等四个方面对自密实高性能混凝土的耐久性进行了研究。
[关键词]自密实混凝土；高性能；配合比；耐久性；抗渗性；抗冻性；碳化（4）外加剂：采用大新外加剂厂生产的RCMG-5高效泵送剂，建议掺量2.0%~3.5%。
为了确定合理掺量，通过改变掺量进行试配，试验结果见表2。
表2 外加剂技术指标外加剂掺量(%)坍落度(mm)扩展度(mm)7d 强度(MPa)28d 强度(MPa)56d 强度(MPa)初始90min 2.525559056033.643.247.23.027*********.844.548.03.527065059030.941.346.8从试验结果看出：改变外加剂掺量对混凝土抗压强度没有显著影响，但能有效改变混凝土拌合物的保塑性能，当掺量在3.0%时，混凝土坍落度、扩展度在90min 内基本保持不变，故外加剂掺量为3.0%效果最佳。
3 混凝土配合比设计3.1 正交试验选用L9（34）正交表。
其因素与水平的安排见表3；L9（34）正交表见表4；试验结果见表5；L9 （34） 正交设计计算表见表6。
表3 正交设计因素水平123A ：水灰比0.370.400.43B ：砂率%424548C ：矿渣粉掺量%253035D ：碎石比例3:74:65:5通过L9（34）正交计算表可知各因素对混凝土拌合物性能及力学性能的影响顺序为：（1）坍落度为A ＞B ＞C ＞D （主次），最优配合比A1B2C2D1（或A2B2C2D3）。
（2）扩展度为A ＞C ＞D ＞B （主次），最优配合比A1C2D3B3。
（3）中边差为B＞D＞A＞C（主次），最优配合比B1D1A1C1（或B2D1A1C1）。
（4）7d强度为A＞B＞C＞D（主次），最优配合比A1B1C2D2。
（5）28d强度为A＞B＞D＞C（主次），最优配合比A1B2D1C2。
（6）56d强度为A＞C＞B＞D（主次），最优配合比A1C2B1D1。
由上述影响顺序及最优配合比可以作出综合评价：（1）水灰比和砂率对自密实高性能混凝土的坍落度，28d 强度影响较显著，而超细矿渣粉对于后期强度有一定幅度的提高，而且其长期强度的发展程度仍较大。
（2）水灰比、矿渣粉掺量及碎石比例对混凝土拌合物的扩展度影响较显著，砂率的变化对其影响甚微。
（3）砂率和碎石比例的变化对中边差有显著影响。
（4水灰比最好控制在0.40以下，砂率在40%~50%，超细矿渣粉掺量在30%左右，碎石比例3:7较好。
3.2 优化配比通过正交试验分析，得出自密实高性能混凝土的配合比方案。
为了进一步研究其各项性能指标，在上述试验的基础上，又进行了特定配合比研究。
主要考虑拌合物的坍落度（包括90min后）、扩展度（包括90min后）、扩展速度、匀质性和抗压强度等几个方面。
其中扩展速度采用L-800型自密实混凝土流变性能测定仪测定，以流过400mm处所经时间t400(s)为准，匀质性采用混凝土抗离析仪测定，以圆筒法测定1h后拌合物粗骨料分布情况为准。
经过大量试验，其测试结果见表7（自密实混凝土优化配比及实测结果）。
分析数据可知：当混凝土拌合物的工作性能控制在坍落度≥240mm，扩展度≥550mm，扩展速度≤20s，中边差≤25mm，用抗离析仪测定的粗骨料之差控制在±10%时，其流动性、抗离析性和间隙通过性能都已很好，且振捣前后抗压表6 正交设计计算表试验序号A B C D试验序号A B C D 1111111111 2122221222 3133331333 4212342123 5223152231 6231262312 7313273132 8321383213 9332193321坍落度(mm)18158058008107d强度180.679.573.874.6 2815815815800276.878.076.776.5 3790800805810368.668.575.574.9 R25151510R12.011.0 2.9 1.9扩展度(mm)1187518301810181528d强度1113.797.599.3100.1 217851830185018352100.4104.099.697.5 31840184018401850382.294.897.498.7 R90104035R31.59.2 2.2 2.6中边差(mm)17585757556d强度1119.7112.5106.8111.9 2908585952111.5107.2113.4107.0 31009510595396.1107.6107.1108.4 R25103020R23.6 5.3 6.6 4.9表4 正交试验试验序号因素水平水泥砂子石子水矿渣粉外加剂A B C D1111140571198320013516.2 2122237876293220016216.2 3133335181388020018916.2 42123350729100620015015.0 5223132578095520017515.0 6231237583390220012515.0 73132302744102720016314.0 8321334979797420011614.0 9332132585092120014014.0表5 正交设计试验结果试验序号A B C D拌合物性能抗压强度(MPa)坍落度（mm）扩展度（mm）中边差（mm）7d28d56d111112706101527.538.141.2 212222756302528.639.540.0 313332706353524.536.138.5 421232756053027.333.339.5 522312755903026.335.236.8 623122655903023.231.935.2 731322606154024.726.131.8 832132656103023.129.330.4 933212656153020.826.833.9·40·表7 自密实混凝土优化配比及实测结果W/C 砂率(%)掺量(%)比例坍落度(mm)扩展度(mm)中边差(mm)扩展速度(s)抗压强度(MPa)匀质性0min90min0min90min免振28d振捣28d上中下0.3341333:7270260625610181653.251.81 1.04 1.01 0.3344353:7275270630625162055.452.910.98 1.03 0.3546333:7275265635605201347.647.81 1.02 1.04 0.3746303:7265255600580141545.344.610.96 1.05 0.3848323:7270255615605211641.542.71 1.01 1.05强度基本一致。
这说明优化的配合比其自密实性能已达到最佳状态，不需要再机械振捣。
4 耐久性研究自密实高性能混凝土在配制过程中掺入了较多的活性掺合料，同时流动性较大，硬化后对混凝土的耐久性是否有影响，值得研究。
现从混凝土抗渗性、抗冻性、碳化、收缩四个方面加以考虑。
4.1 混凝土抗渗性混凝土的抗渗性是耐久性的首道防线，抗渗性好，反映了结构致密，混凝土的密实性是决定抗冻性、抗侵蚀性的主要因素，可以说混凝土结构致密是优良耐久性的保证。
采用不振捣方法制作的抗渗试件，标养28d后进行抗渗试验，水压从0.1MPa开始，隔8h增压0.1MPa，逐级加至2.0MPa，加压结束，劈开试件测试渗水高度，其结果见表8。
从表中可以看出自密实高性能混凝土具有较好的抗渗性能。
表8 抗渗试件试件编号 2.0MPa水压时渗水高度（mm）1262183324395256314.2 混凝土抗冻性采用不振捣方法制作的抗冻试件，标养28d后进行冻融试验，饱水试件放在-20℃冰箱内冻4h，然后放入20℃水中融化4h，作为一次冻融循环。
连续做50次，其试验结果见表9。
表9 抗冻试件循环次数抗压强度(MPa)强度损失(%)重量(kg)重量损失(%)冻融后相当龄期冻融前冻融后5043.244.53 2.572 2.5500.943.545.34 2.394 2.368 1.141.544.26 2.640 2.6190.8从表中可以看出，自密实高性能混凝土的强度损失和重量损失均明显低于规定要求的25%和5%，说明它具有良好的抗冻性。
4.3 混凝土的碳化由于掺入了较多的超细矿渣粉，因此需对混凝土的抗碳化能力加以研究。
碳化试验试件成型采用不振捣成型方法，尺寸为100mm×100mm×300mm，碳化箱内二氧化碳浓度20±3%，湿度70±5%，温度20±5℃。