摘 要：評(píng)述了自密實(shí)混凝土在其設(shè)計(jì)方法與制備技術(shù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。深入調(diào)查了自密實(shí)混凝土拌合物工作性的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用技術(shù)等方面的最新動(dòng)態(tài)。綜合分析了自密實(shí)混凝土拌合物的流變特性、硬化后的性能及其微觀結(jié)構(gòu)特征。對(duì)自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)原理、工作性測(cè)試評(píng)價(jià)方法及其工程應(yīng)用的發(fā)展前景進(jìn)行了展望，指出了加強(qiáng)自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量控制措施及其質(zhì)量保證體系研究的重要性。
關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；自密實(shí)性；設(shè)計(jì)方法；性能；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0454–5648(2007)05–0671–08
自密實(shí)混凝土這一概念最早由日本學(xué)者Okamura 于1986 年提出[1]。隨后，東京大學(xué)的Ozawa等[2]開展了自密實(shí)混凝土的研究。1988 年，自密實(shí)混凝土第一次使用市售原材料研制成功，獲得了滿意的性能，包括適當(dāng)?shù)乃艧?、良好的密?shí)性以及其他性能。與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土具有以下性能特點(diǎn)[2]：(1)在新拌階段，不需人工額外振搗密實(shí)，依靠自重充模、密實(shí)。(2)早齡期階段，避免了原始缺陷的產(chǎn)生。(3)硬化后，具有足夠的抗外部環(huán)境侵蝕的能力。
近20 年來，由于自密實(shí)混凝土的優(yōu)越性，自密實(shí)混凝土的研究與應(yīng)用實(shí)踐在世界范圍內(nèi)廣泛展開[3–9]。中南大學(xué)等單位于2005 年5 月26～28 日在湖南長(zhǎng)沙主辦了我國第一次自密實(shí)混凝土技術(shù)方面的國際研討會(huì)(1st International Symposium on Design,Performance and Use of Self-Consolidating Concrete,SCC′2005–China)。
為促進(jìn)我國自密實(shí)混凝土技術(shù)的發(fā)展，綜合評(píng)述了自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)方法與配制技術(shù)、拌合物性能與硬化性能及其工程應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展，并對(duì)其未來的發(fā)展與應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
1 自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)方法與制備技術(shù)
1.1 設(shè)計(jì)方法及原理
混凝土設(shè)計(jì)是指確定其合適的原材料組成及其比例，使其達(dá)到預(yù)定目標(biāo)性能的設(shè)計(jì)方法。與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土的關(guān)鍵是在新拌階段能夠依靠自重作用充模、密實(shí)，而不需額外的人工振搗，也就是所謂的“自密實(shí)性(self-compactability)”，它包括流動(dòng)性或填充性、間隙通過性以及抗離析性等3 個(gè)方面的內(nèi)容[2]。自密實(shí)混凝土拌合物的自密實(shí)過程可由圖1 表示，粗骨料懸浮在具有足夠粘度和變形能力的砂漿中，在自重的作用下，砂漿包裹粗骨料一起沿模板向前流動(dòng)，通過鋼筋間隙、進(jìn)而形成均勻密實(shí)的結(jié)構(gòu)。
自密實(shí)混凝土拌合物的自密實(shí)性，為硬化混凝土的性能提供了重要保證，因而，也是進(jìn)行自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，已有的自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)方法大部分是根據(jù)這一原理發(fā)展的。日本東京大學(xué)最早進(jìn)行了自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)研究，提出了所謂自密實(shí)混凝土原型模型方法(prototype method)[1]，后來日本、泰國、荷蘭、法國、加拿大、中國等國的學(xué)者進(jìn)一步進(jìn)行了自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)方法研究[10–20]，歸納起來可以分為三類：
(1) 基于自密實(shí)混凝土拌合物的變形性、間隙通過性以及抗離析性的理論分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究結(jié)果，建立拌合物變形性、抗離析性以及間隙通過性與其配合比參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。如：日本學(xué)者Edanatsu 等[11]提出的基于砂漿變形及其與粗骨料之間相互作用的設(shè)計(jì)方法； 泰國學(xué)者Kasemsamrarm 等[12]基于自密實(shí)混凝土拌合物變形性、離析以及間隙通過性提出的設(shè)計(jì)方法等。
Edanatsu 等認(rèn)為：砂漿的變形性能對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物性能起關(guān)鍵作用，自密實(shí)混凝土拌合物中砂子與砂漿的體積比(VS/Vm)相對(duì)固定，然后基于普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法即可進(jìn)行自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)，并研究提出了一種測(cè)定砂漿變形性能和粘度的V 形漏斗測(cè)定方法。這一模型比較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
然而，這一設(shè)計(jì)方法理論依據(jù)不充分，實(shí)驗(yàn)依賴性較強(qiáng)，而且對(duì)于粗骨料含量、性質(zhì)等參數(shù)對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物性能的影響不明確。Kasemsamrarm 等[12]認(rèn)為：自密實(shí)混凝土拌合物的自密實(shí)性取決其變形性、離析以及間隙通過性，其關(guān)鍵影響因素是拌合物的自由水含量、粉體與骨料的保水性以及固體顆粒的有效表面積，由此建立了這些參數(shù)與變形能力、變形速度、離析等之間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｓ捎诨炷涟韬衔矬w系組成非常復(fù)雜，很難用數(shù)學(xué)公式對(duì)其自由水含量、固體顆粒的有效表面積等參數(shù)進(jìn)行精確量化，而且僅以泌水量反映拌合物的離析性能似乎缺乏足夠的說服力。
(2) 基于各組分對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物工作性貢獻(xiàn)的理論分析提出的自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)方法。如：Sedran 等 [13]開發(fā)了可壓縮密實(shí)模型(compressiblepacking model, CPM)；Oh 等[14]基于過剩漿體理論提出了過剩漿體層厚度與粘度系數(shù)、屈服剪切應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的流變模型；Bui 等 [15]基于經(jīng)濟(jì)性、耐久性提出了最小漿體體積的自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)方法等。
Sedran 等提出的CPM 模型主要根據(jù)自密實(shí)混凝土拌合物流變性能與混合物體系密實(shí)度、超塑化劑等參數(shù)之間的理論分析，并考慮計(jì)算的精確性和快速化，開發(fā)了一套配合比設(shè)計(jì)軟件，其建立的模型如下兩式所示：
其中：μ ，τ 分別為粘度、屈服剪切應(yīng)力；a0，a，b，m 分別為與超塑化劑有關(guān)的常數(shù)；Sp，Sp*分別為超塑化劑摻量及其飽和點(diǎn)摻量，下標(biāo)p 表示超塑化劑；Ki 為與顆?；旌衔矬w系有關(guān)的密實(shí)指數(shù)，di 為顆粒粒徑，下標(biāo)i 表示第i 級(jí)尺寸的顆粒。
該模型采用計(jì)算機(jī)處理，大大減少了工作量。然而，該模型需要進(jìn)一步建立混凝土拌合物的流變性能與實(shí)際工程應(yīng)用中工作性參數(shù)之間的聯(lián)系，以利于現(xiàn)場(chǎng)施工控制與應(yīng)用；而且，由于原材料參數(shù)的復(fù)雜性，需要建立適用于由更廣泛性質(zhì)原材料組成的混合物流變模型并考慮其變異性。
(3) 由于混凝土混合物組成的復(fù)雜性及其對(duì)混凝土拌合物性能的高要求，導(dǎo)致理論計(jì)算分析與模擬的不確定性和困難，因此，有關(guān)學(xué)者提出了基于大量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法[18]，即：通過積累大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立原材料配比參數(shù)與混凝土性能之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。然而，此方法工作量非常巨大，需要進(jìn)行大范圍的相關(guān)數(shù)據(jù)的收集累積，建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，以提高模型的普適性。
綜上所述，由于已有的設(shè)計(jì)方法在全面反映自密實(shí)混凝土拌合物性能的真正內(nèi)涵及其在體現(xiàn)混凝土工作性、強(qiáng)度等級(jí)與耐久性之間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系或是實(shí)用性等方面存在差距，目前還缺乏被廣泛認(rèn)同接受的自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)方法。
1.2 配制技術(shù)
自密實(shí)混凝土原材料包括：粗細(xì)骨料、膠凝材料、超塑化劑等。為了獲得滿意的性能，必須采取相應(yīng)的技術(shù)途徑，對(duì)自密實(shí)混凝土進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，確定各特定性質(zhì)組成材料的合理比例。實(shí)踐表明：混凝土拌合物的性能取決于漿體和骨料的性質(zhì)與含量。當(dāng)骨料性質(zhì)與含量一定時(shí)，優(yōu)化漿體的粘度、屈服剪切應(yīng)力，即可獲得滿意的拌合物工作性。
Okamura 等[1]認(rèn)為：通過限制骨料的含量、選用低水膠比以及添加超塑化劑等措施，可使混凝土拌合物達(dá)到自密實(shí)性要求。Okamura 等為預(yù)拌混凝土工廠制定了如下配制自密實(shí)混凝土的技術(shù)原則：(1)混凝土中粗骨料占總骨料體積的50%；(2)細(xì)骨料占砂漿體積的40%左右；(3)水與膠凝材料體積比根據(jù)膠凝材料性質(zhì)調(diào)整，在0.9～1.0 之間；(4)依據(jù)拌合物的自密實(shí)性，確定超塑化劑的摻量和最終的水膠比。
隨著礦物摻合料、高分子聚合物合成技術(shù)及其在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)步，自密實(shí)混凝土已形成了三大配制技術(shù)途徑，即所謂的礦物摻合料(填料)體系、增稠劑體系以及兩者并用體系[21–23]?；瘜W(xué)外加劑對(duì)促進(jìn)混凝土技術(shù)的發(fā)展起到了非常大的作用，其應(yīng)用潛力巨大，包括自密實(shí)混凝土在內(nèi)的混凝土外加劑的研制與應(yīng)用技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。相信在不久的將來，自密實(shí)混凝土技術(shù)會(huì)取得更大的突破，配制技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性不再成為其廣泛應(yīng)用的障礙，自密實(shí)混凝土將成為真正普遍應(yīng)用的“普通混凝土”。
2 自密實(shí)混凝土拌合物性能及其測(cè)試方法
2.1 自密實(shí)混凝土拌合物的流變性能
研究混凝土這類材料的流變性一般采用Bingham 模型，這個(gè)模型包括粘度系數(shù)μ 和屈服剪切應(yīng)力τ 兩個(gè)參數(shù)。對(duì)于特定骨料體系的自密實(shí)混凝土，其流變參數(shù)主要取決于漿體的流變性能。因而，礦物摻合料、化學(xué)外加劑等對(duì)混凝土流變性能影響較大，目前改善混凝土的流變性質(zhì)的主要技術(shù)途徑是摻加礦物粉體材料、超塑化劑以及增稠劑等[24–28]。為了測(cè)定混凝土的流變性能參數(shù)，開發(fā)了不同的混凝土流變儀，然而，不同流變儀測(cè)得的參數(shù)并沒有可比性[29]。因而，必須開發(fā)具有普遍意義上的混凝土流變儀，以深入認(rèn)識(shí)自密實(shí)混凝土的流變性能。
混凝土拌合物相對(duì)砂漿、水泥漿體體系更為復(fù)雜，而且與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土拌合物的流變性能要求更高，必須合理平衡其粘度和屈服剪切應(yīng)力值，才能使其達(dá)到所要求的“自密實(shí)”。因而，大部分學(xué)者從組成自密實(shí)混凝土的砂漿、水泥漿體的流變性能來研究自密實(shí)混凝土拌合物的流變特性[11,30–32]。Ouchi[32]研究認(rèn)為：混凝土拌合物的自密實(shí)性主要與粗骨料占固體體積的比例、粗骨料級(jí)配、砂漿的變形性與粘度以及砂漿的壓力傳遞性能等5 個(gè)因素有關(guān)。
目前，有關(guān)自密實(shí)混凝土拌合物流變參數(shù)與其宏觀工作性參數(shù)之間相互關(guān)系等方面的成果還很少；而且，對(duì)于滿足“自密實(shí)性”的混凝土拌合物的粘度與屈服應(yīng)力值的取值范圍也不甚清楚，僅在Sedran 等[13]的論文中有一些介紹，認(rèn)為μ，τ 分別小于等于200 Pa·s，400 Pa 時(shí)，混凝土拌合物具有良好的流動(dòng)性和可泵性?？偟膩碚f，采用混凝土拌合物的流變參數(shù)來指導(dǎo)其工程實(shí)踐還存在差距，其實(shí)用性需進(jìn)一步研究。但無論如何，采用粘度、屈服剪切應(yīng)力兩個(gè)流變參數(shù)能真正全面表征自密實(shí)混凝土拌合物的流變特性，具有較強(qiáng)的理論意義。
2.2 自密實(shí)混凝土拌合物的工作性及其檢測(cè)評(píng)價(jià)
混凝土拌合物的工作性能與其工程應(yīng)用實(shí)踐存在直接聯(lián)系。因而，由于工業(yè)、工程應(yīng)用實(shí)踐等方面的相關(guān)需求，促使不少學(xué)者對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物的工作性能開展了較為廣泛的研究，包括：工作性的影響因素、測(cè)試方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)等。隨著自密實(shí)混凝土應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，自密實(shí)混凝土工作性的檢測(cè)方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)成為研究的焦點(diǎn)[3]。目前，國際上開發(fā)的相關(guān)測(cè)試方法[3,33–34]包括：坍落度與坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)，Orimet 流速試驗(yàn)，V 型漏斗試驗(yàn)，J 環(huán)試驗(yàn)，L 型儀試驗(yàn)，U 型儀試驗(yàn)，濕篩離析試驗(yàn)(wet-sieving segregation test)和滲入試驗(yàn)(penetrationtest)等。Bartos 等[3]對(duì)現(xiàn)有的各種測(cè)試方法進(jìn)行了整體評(píng)價(jià)。然而，這些測(cè)試方法大部分僅僅來源于實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果，并沒有經(jīng)受廣泛的工程實(shí)踐的考驗(yàn)。
因此，這些自密實(shí)混凝土拌合物性能測(cè)試方法還帶有明顯的局限意義，這也是至今為止開發(fā)這么多測(cè)試方法的原因。當(dāng)前有關(guān)自密實(shí)混凝土拌合物性能的各種測(cè)試方法及其檢測(cè)性能指標(biāo)如表1 所示。
如上所述，自密實(shí)混凝土拌合物工作性包含填充性、間隙通過性以及抗離析性能等3 方面。這3個(gè)方面的內(nèi)容是自密實(shí)混凝土拌合物流變特性的全面反映，缺一不可。然而，目前已開發(fā)的單一的拌合物性能測(cè)試方法僅能部分反映混凝土拌合物的流變性。因此，在全面評(píng)價(jià)自密實(shí)混凝土拌合物工作性時(shí)，必需采用2 種或以上測(cè)試方法(如表1 所示)。
實(shí)踐表明：已有的測(cè)試方法中在評(píng)價(jià)自密實(shí)混凝土填充性、間隙通過性方面，取得了較好的效果，獲得了較為一致的認(rèn)同；而對(duì)于自密實(shí)混凝土的抗離析性能的測(cè)試評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法，還值得商榷和進(jìn)一步改進(jìn)，如這些已有的抗離析性測(cè)試方法只能反映靜態(tài)情況或僅反映拌合物在局部空間內(nèi)的豎向運(yùn)動(dòng)，不足以模擬實(shí)際情況。
因此，開發(fā)更加標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化以及實(shí)用化的自密實(shí)混凝土拌合物性能測(cè)試方法是這一研究領(lǐng)域追求的目標(biāo)。
3 硬化自密實(shí)混凝土的性能
3.1 力學(xué)性能
硬化混凝土的性能取決于新拌混凝土的質(zhì)量、施工過程中振搗密實(shí)程度、養(yǎng)護(hù)條件及齡期等。自密實(shí)混凝土由于具有優(yōu)異的工作性能，在同樣的條件下，其硬化混凝土的力學(xué)性能將能得到保證。文獻(xiàn)[35]通過模擬足尺梁、柱構(gòu)件實(shí)驗(yàn)研究表明：自密實(shí)混凝土表現(xiàn)出良好的勻質(zhì)性。采用自密實(shí)混凝土制作的構(gòu)件，其不同部位混凝土強(qiáng)度的離散性要小于普通振搗混凝土構(gòu)件。
在水膠比相同條件下，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與普通混凝土相似，強(qiáng)度等級(jí)相同的自密實(shí)混凝土的彈性模量與普通混凝土的相當(dāng)[36]。
Holschemacher 等[37]通過拔出實(shí)驗(yàn)，研究自密實(shí)混凝土中不同形狀鋼纖維的拔出行為發(fā)現(xiàn)：由于自密實(shí)混凝土明顯改善了鋼纖維與基體之間的界面結(jié)構(gòu)，使得自密實(shí)混凝土中鋼纖維的粘結(jié)行為明顯好于普通混凝土中的情況。另外，與相同強(qiáng)度的高強(qiáng)混凝土相比，雖然自密實(shí)混凝土與普通高強(qiáng)混凝土一樣呈現(xiàn)出較大的脆性，但自密實(shí)混凝土的峰值應(yīng)變明顯偏大，這表明自密實(shí)混凝土具有更高的斷裂韌性[38]。
3.2 長(zhǎng)期耐久性能
隨著混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的日益突出，自密實(shí)混凝土的長(zhǎng)期耐久性能也成為關(guān)注的焦點(diǎn)。文獻(xiàn)[39–40]報(bào)道的結(jié)果表明：相同條件下，不管是引氣或非引氣自密實(shí)混凝土均具有更高的抗凍融性能。
文獻(xiàn)[41]報(bào)道的結(jié)果表明：通過模擬實(shí)際條件，采用干濕循環(huán)、毛細(xì)管吸附以及擴(kuò)散試驗(yàn)，混凝土的水灰比、水膠(水泥+填料)比是影響混凝土氯離子滲透深度的關(guān)鍵因素，自密實(shí)混凝土中氯離子的滲透深度要比普通混凝土的小。自密實(shí)混凝土由于含有更多的膠凝材料，導(dǎo)致其水化放熱增大，且最大放熱峰出現(xiàn)更早，填料(礦物摻合料)摻入后可以避免過大的水化放熱，但由于填料起到晶核作用而明顯影響自密實(shí)混凝土的水化過程[42]。
自密實(shí)混凝土由于漿體含量相對(duì)較多，因而其體積穩(wěn)定性成為關(guān)注的重點(diǎn)之一。Poppe 等[43]研究了密封與非密封條件下，不同自密實(shí)混凝土的徐變與收縮性能。結(jié)果表明：自密實(shí)混凝土的水灰比、水膠比是影響其收縮、徐變的主要影響因素，填料的細(xì)度對(duì)其收縮與徐變無顯著影響；水泥強(qiáng)度等級(jí)雖對(duì)其收縮無影響，但不可忽視其對(duì)自密實(shí)混凝土基本徐變和干燥徐變的影響作用。此外，環(huán)境條件對(duì)自密實(shí)混凝土的徐變變形影響顯著[44]。一般而言，自密實(shí)混凝土采用低水膠比以及較大摻量的礦物摻合料等合理的配合比設(shè)計(jì)，其體積穩(wěn)定性可以得到較好地控制。有關(guān)自密實(shí)混凝土的碳化、護(hù)筋性能等研究報(bào)道較少。
3.3 微觀結(jié)構(gòu)
混凝土組成是影響其微觀結(jié)構(gòu)的主要因素，而混凝土微觀結(jié)構(gòu)與其宏觀性能存在直接的相關(guān)性。Ye 等[45]比較了自密實(shí)混凝土、高性能混凝土以及普通混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明：自密實(shí)混凝土的總孔隙率、孔徑分布、臨界孔徑與高性能混凝土相似；而自密實(shí)混凝土中的氫氧化鈣含量明顯不同于高性能混凝土、普通混凝土。在高溫條件下，自密實(shí)混凝土的耐火性能比高性能混凝土更差，特別是溫度高于700 ℃以后，自密實(shí)混凝土的性能急劇下降。摻入聚丙烯纖維后，能夠提高自密實(shí)混凝土的抗火性能，改善其受火后的微觀結(jié)構(gòu)[46]。
Zhu 等[47]的研究表明：自密實(shí)混凝土中骨料與基體界面過渡區(qū)的寬度大約為30～40 μm，與普通混凝土基本相同。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，自密實(shí)混凝土中骨料上方界面過渡區(qū)與骨料下方界面過渡區(qū)的彈性模量幾乎相當(dāng)。而普通混凝土中骨料上、下方界面過渡區(qū)的彈性模量則差別明顯?？傊?，自密實(shí)混凝土的具有更為密實(shí)、均一的微觀結(jié)構(gòu)，這對(duì)于自密實(shí)混凝土的耐久性能具有重要意義。
4 自密實(shí)混凝土的應(yīng)用
自密實(shí)混凝土由于其優(yōu)異的性能特點(diǎn)，給其工程應(yīng)用帶來了極大的便利及廣闊的前景，特別是在一些截面尺寸小的薄壁結(jié)構(gòu)、密集配筋結(jié)構(gòu)等工程施工中顯示出明顯的優(yōu)越性?！ omone[48]對(duì)1993～2003 年11 年間自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。目前，自密實(shí)混凝土已廣泛應(yīng)用于一些新建的大型建筑結(jié)構(gòu)、橋梁以及既有結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固工程中。根據(jù)不同的實(shí)際工程需要，已成功開發(fā)了不同類型的自密實(shí)混凝土[6,9,49–51]，如大體積自密實(shí)混凝土、補(bǔ)償收縮自密實(shí)混凝土、自密實(shí)鋼纖維混凝土、自密實(shí)輕集料混凝土、自密實(shí)再生骨料混凝土、自密實(shí)廢棄輪胎混凝土等。
針對(duì)自密實(shí)混凝土特殊性，文獻(xiàn)[52–53]對(duì)自密實(shí)混凝土施工過程中的模板壓力及其施工質(zhì)量保證措施進(jìn)行了研究，從混凝土拌合過程、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)項(xiàng)目、方法與頻度以及澆注等方面進(jìn)行自密實(shí)混凝土施工過程控制。由于泵送壓力的作用，混凝土拌合物離析傾向加大，泵送施工過程中自密實(shí)混凝土的粘度必須合理控制，且應(yīng)隨泵送高度而變化。實(shí)踐表明[52]：當(dāng)自密實(shí)混凝土泵送高度在40 m 以下，拌合物的V 形漏斗流出時(shí)間應(yīng)控制在10～20 s 之間，泵送高度大于40 m 時(shí)，V 形漏斗流出時(shí)間為20～30 s。然而，混凝土的實(shí)際施工過程是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其性能不僅與自身的性質(zhì)相關(guān)，而且與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、濕度條件密切聯(lián)系，必須根據(jù)實(shí)際工程綜合考慮。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員在自密實(shí)混凝土施工方面的經(jīng)驗(yàn)還相對(duì)缺乏。因此，必須加強(qiáng)施工過程中自密實(shí)混凝土性能的波動(dòng)性及其質(zhì)量控制方面的探討，特別是自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體性能與同條件混凝土試件性能之間關(guān)系等問題的研究。
此外，國外已有不少企業(yè)將自密實(shí)混凝土應(yīng)用于預(yù)制混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)[5]。自1999 年以來，荷蘭已有20 多家企業(yè)采用自密實(shí)混凝土生產(chǎn)預(yù)制混凝土構(gòu)件，至2004 年其產(chǎn)量達(dá)8×105 m3。采用自密實(shí)混凝土生產(chǎn)預(yù)制混凝土制品，在構(gòu)件性能與外觀質(zhì)量以及綜合經(jīng)濟(jì)效益上具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。
實(shí)踐表明，自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能與普通混凝土相似，而其勻質(zhì)性、耐久性能則明顯優(yōu)于普通混凝土，這為自密實(shí)混凝土應(yīng)用的進(jìn)一步拓展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。顯然，自密實(shí)混凝土的應(yīng)用潛力非常巨大。
5 展 望
(1) 工作性是自密實(shí)混凝土的關(guān)鍵性能，如何量化和保證自密實(shí)混凝土拌合物性能一直是而且還將會(huì)是自密實(shí)混凝土研究的重點(diǎn)；開發(fā)更加標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化以及實(shí)用化的自密實(shí)混凝土拌合物性能測(cè)試方法是這一研究領(lǐng)域的目標(biāo)。
(2) 進(jìn)一步加強(qiáng)具有技術(shù)、實(shí)用及經(jīng)濟(jì)綜合效益的自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)方法與配制技術(shù)研究，特別是針對(duì)工程中常用強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，進(jìn)一步研究普通(中等)強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)方法與配制技術(shù)，開發(fā)中等強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土，將有利于拓展自密實(shí)混凝土的工程應(yīng)用領(lǐng)域。
(3) 由于自密實(shí)混凝土在原材料組成等方面明顯不同于普通混凝土，進(jìn)一步加強(qiáng)自密實(shí)混凝土(結(jié)構(gòu))的環(huán)境服役行為，如自密實(shí)混凝土的收縮開裂性能、自密實(shí)混凝土的抗碳化性能、護(hù)筋性能等耐久性方面的研究，將有利于確保自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。
(4) 加強(qiáng)施工過程中自密實(shí)混凝土性能的波動(dòng)性及其施工質(zhì)量保證體系等方面的研究，調(diào)查自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體性能與同條件混凝土試件性能之間關(guān)系等，將為自密實(shí)混凝土的施工質(zhì)量控制、促進(jìn)自密實(shí)混凝土的工程應(yīng)用提供有力保證。
參考文獻(xiàn)：
[1] OKAMURA Hajime, OUCHI Masahiro. Self-compacting concrete:development, present use and future [A]. In: SKARENDAHL A, PETERSSONO eds. Proceedings of 1st International RILEM Symposiumon Self-Compacting Concrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL,1999. 3–14.
[2] OZAWA K, MAEKAWA K, KUNISHIMA M, et al. Development ofhigh performance concrete based on the durability design of concretestructures [A]. The Second East-Asia and Pacific Concrete on StructuralEngineering and Construction (EASEC–2)[C], Tokyo, Japan,1989. 445–450.
[3] BARTOS P J M. Testing–SCC: towards new European Standards forfresh SCC [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K.H, et al eds.Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 2005. 25–46.
[4] SVEN M, ASMUS F, YANG Jianying. State of the art admixtures forhigh performance SCC in China [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K.H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 129–136.
[5] BENNENK Wim. SCC-an excellent concrete for the pre-cast industry[A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K.H, et al eds. Proceedingsof 1st International Symposium on Design, Performance and Use ofSelf-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL,2005. 581–588.
[6] CORINALDESI V, MORICONI G, TITTARELLI F. SCC: a way tosustainable construction development [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K.H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 599–605.
[7] 劉小潔, 余志武. 自密實(shí)混凝土的研究與應(yīng)用綜述[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué), 2006, 3(2): 6–10.LIU Xiaojie, YU Zhiwu. J Railway Sci Eng (in Chinese), 2006, 3(2):6–10.
[8] LUO Surong, ZHENG Jianlan. Study on the application of self- compactingconcrete in strengthening engineering [A]. In: YU Zhiwu, SHICaijun, KHAYAT K.H, et al eds. Proceedings of 1st InternationalSymposium on Design, Performance and Use of Self-ConsolidatingConcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 633–640.
[9] COLLEPARDI M, VALENTE M. Recent developments in selfcompactingconcretes in Europe [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 217–228.
[10] DOMINE P. Mix design of self-compacting concrete [R]. State-ofthe-Art Report of RILEM Technical Committee 174–SCC[C], [s.l],2000. 49–65.
[11] EDANATSU Yoshinobu, NISHIDA Naoki. A rational mix designmethod for self compacting concrete considering interaction betweencoarse aggregate and mortar particles [A]. In: KARENDAHL A,PETERSSON O eds. Proceedings of 1st International RILEM Symposiumon Self-Compacting Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 1999. 309–320.
[12] KASEMSAMRAR N, TANGTERMSIRIKUL S. A design approach forself-compacting concrete based on deformability, segregation resistanceand passing ability models [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 47–54.
[13] SEDRAN T, de LARRARD F. Optimization of self compacting concretethanks to packing model [A]. In: Skarendahl A, Petersson O eds.Proceedings of 1st International RILEM Symposium on Self- Compactingconcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 1999.321–332.
[14] OH S G, TOMOSAWA F. Toward mix design for rheology ofself-compacting concrete [A]. In: SKARENDAHL A, PETERSSON Oeds. Proceedings of 1st International RILEM Symposium onSelf-Compacting Concrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 1999.361–372.
[15] BUI V K, MONTGOMERY D. Mixture proportioning method forself-compacting high performance concrete with minimum paste volume[A]. In: SKARENDAHL A, PETERSSON O eds. Proceedings of1st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete[C]. Paris: RILEM Publication SARL, 1999. 373–384.
[16] SU Nan, HSUB Kung-Chung, CHAI His-Wen. A simple mix designmethod for elf-compacting concrete [J]. Cem Concr Res , 2001, 31(11):1 799–1 807.
[17] BROUWERS H J H, RADIX H J. Self-compacting concrete: theoreticaland experimental study [J]. Cem Concr Res, 2005, 35(12): 2 116–2 136.
[18] KHAYAT K H, GHEZAL A, HADRICHE M S. Utility of statisticalmodels in proportioning self-consolidating concrete [A]. In: SKARENDAHLA, PETERSSON O eds. Proceedings of 1st InternationalRILEM Symposium on Self-Compacting Concrete [C]. Paris: RILEMPublication SARL, 1999. 345–360.
[19] YU Zhiwu, PAN Zhihong, LIU Xiaojie, et al. Optimal mixture designof high performance self-compacting concrete [A], In: YU Zhiwu, SHICaijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st InternationalSymposium on Design, Performance and Use of Self-ConsolidatingConcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 181–190.
[20] SONEBI Mohammeds. Medium strength self-compacting concretecontaining fly ash: modeling using factorial experimental plans [J].Cem Concr Res, 2004, 34(7): 1 199–1 208.
[21] BOUZOUBAADA N, LACHEMI M. Self-compacting concrete incorporatinghigh volumes of class F fly ash preliminary results [J]. CemConcr Res, 2001, 31(3): 413–420.
[22] DAVOUST P. New admixture to self-compacting concrete [A]. In:SKARENDAHL A, PETERSSON O eds. Proceedings of 1st InternationalRILEM Symposium on Self-Compacting Concrete [C]. Paris:RILEM Publication SARL, 1999. 461–472.
[23] LACHEMIA M, HOSSAINA K M A, LAMBROS V, et al.Self-consolidating concrete incorporating new viscosity modifyingadmixtures [J]. Cem Concr Res, 2004, 34(6): 917–926.
[24] YAMAMOTO Masayoshi, SAKUE Jiro, WATTANLAMLERA Chalermchai,et al. influence of viscosity on fresh properties of self- compactingconcrete [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et aleds. Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 2005. 137–144.
[25] FEMANDEZ-ALRABLE Victor, CASANOVA Ignasi. Influence ofmixing sequence and superplasticiser dosage on the rheological responseof cement pastes at different temperatures [J]. Cem Concr Res,2006, 36(7): 1 222–1 230.
[26] NEHDI M, MINDESS S, AITCIN P C. Rheology of high performanceconcrete: effects ultrafine particles [J]. Cem Concr Res, 1998,28(5): 687–697.
[27] PARKA C K, NOHB M H, PARKB T H. Rheological properties ofcementitious materials containing mineral admixtures [J]. Cem ConcrRes, 2005, 35(5): 842–849.
[28] HU Chong, de LARRARD Franqois. The rheology of fresh highperformance concrete [J]. Cem Concr Res, 1996, 26(2): 283–294.
[29] FERRARIS Chiara. Concrete rheology: what is it and why do we deedit? [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedingsof 1st International Symposium on Design, Performance and Useof Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL,2005. 229–236.
[30] ALDIA L D A, ROY R L E, CORDIN J. Rheological behavior of freshcement pastes formulated from a self compacting concrete (SCC)[J].Cem Concr Res, 2006, 36(7): 1 203–1 213.
[31] YOSHINO Akiro, NISIBAYASHI Shinzo, INOUE Shoochi, et al. Astudy on rheological properties of self-compacting concrete [J](in English).山東建材學(xué)院學(xué)報(bào), 1998 (增刊): 59–63.YOSHINO Akiro, NISIBAYASHI Shinzo, INOUE Shoochi, et al. JShandong Build Mater College (suppl, in Chinese), 1998, 12(S1): 59–63.
[32] OUCHI Masahiro. Self-compactability of fresh concrete [A]. In: YUZhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st InternationalSymposium on Design, Performance and Use of Self- ConsolidatingConcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 65–73.
[33] BUIA V K, MONTGOMERYB D, HINCZAKC I, et al. Rapid testingmethod for segregation resistance of self-compacting concrete [J]. CemConcr Res , 2002, 32(9): 1 489–1 496.
[34] SONEBI M, ROONEY M, BARTOS P J M. Evaluation of the segregationresistance of fresh self-compacting concrete using different testmethods [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedingsof 1st International Symposium on Design, Performance andUse of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 2005. 301–308.
[35] ZHU Wenzhong, JOHN C G, BARTOS P J M. Uniformity of in situproperties of self compacting concrete in full-scale structural elements[J]. Cem Concr Compos, 2001, 23(1): 57–64.
[36] PERSSON B. A comparison between mechanical properties of selfcompactingconcrete and the corresponding properties of normal concrete[J]. Cem Concr Res, 2001, 31(2): 193–198.
[37] HOLSCHEMACHER Klaus, KIOG Yvette. Pull-out behavior of steelfibers in self compacting concrete [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 523–532.
[38] LI Lungcheng, HUANG Chaolong. Analysis on the stress-strainbehavior of self consolidating concrete [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 517–522.
[39] GRAM H E, PIIPARINEN P. Properties of SCC-especially early ageand long term shrinkage and salt frost resistance [C]. In: SKARENDAHLA, PETERSSON O eds. Proceedings of 1st InternationalRILEM Symposium on Self-Compacting Concrete [C]. Paris: RILEMPublication SARL, 1999. 211–226.
[40] HELA R. Durability of self-compacting concrete [A]. In: YU Zhiwu,SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st InternationalSymposium on Design, Performance and Use of Self-consolidatingConcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 347–354.
[41] POPPE Anne-Mieke, de SCHUTTER G. Hydration modeling filler richself compacting concrete [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT KH, et al eds. Proceedings of 1st International Symposium on Design,Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris:RILEM Publication SARL, 2005. 87–96.
[42] AUDENAERT K, BOEL V, SCHUTTER G DE. Chloride penetrationin self compacting concrete by cyclicimmersion [A]. In: YU Zhiwu,SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st InternationalSymposium on Design, Performance and Use of Self-ConsolidatingConcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 355–362.
[43] POPPE Anne-Mieke, de SCHUTTER G. Creep and shrinkage ofself-compacting concrete [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT KH, et al eds. Proceedings of 1st International Symposium on Design,Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris:RILEM Publication SARL, 2005. 329–336.
[44] YU Zhiwu, LIU Xiaojie. Time-dependent analysis of self-compactingconcrete beams [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et aleds. Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 2005. 375–381.
[45] Ye G, LIU X, de SCHUTTER G, et al. The microstructure of selfcompacting concrete compared with high performance concrete andtraditional concrete [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, etal eds. Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEMPublication SARL, 2005. 383–394.
[46] Ye G, LIU X, de SCHUTTER G, et al. Microstructure aspects of selfcompacting concrete at elevated temperature [A]. In: YU Zhiwu, SHICaijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st InternationalSymposium on Design, Performance and Use of Self-ConsolidatingConcrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 403–411.
[47] ZHU Wenzhong, BARTOS P J M. Microstructure and properties ofinterfacial transition zone in SCC [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun,KHAYAT K H, et al eds. Proceedings of 1st International Symposiumon Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete [C].Paris: RILEM Publication SARL, 2005. 319–327.
[48] DOMONE P L. Self-compacting concrete: an analysis of 11 years ofcase studies [J]. Cem Concr Compos, 2006, 28(2): 197–208.
[49] CAUBERG N, DIERYCY V. Self compacting fiber reinforced concrete[A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds. Proceedingsof 1st International Symposium on Design, Performance and Use ofSelf-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM Publication SARL,2005. 481–490.
[50] SHI Caijun, YANG Xiaohong. Design and application of self-compactinglightweight concretes [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H,et al eds. Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEMPublication SARL, 2005. 55–64.
[51] BIGNOZZI M C, SANDROLINI F. Tyre rubber waste recycling inself-compacting concrete [J]. Cem Concr Res, 2006, 36(5): 735–739.
[52] BILLBERG P. Mechanisms behind reduced form pressure whencasting with SCC [A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et aleds. Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 2005. 589–598.
[53] NAKAJIMA Yoshimitu. Actual quality controlling methods in theproduction and placing of super quality concrete for Ritto Bridge construction[A]. In: YU Zhiwu, SHI Caijun, KHAYAT K H, et al eds.Proceedings of 1st International Symposium on Design, Performanceand Use of Self-Consolidating Concrete [C]. Paris: RILEM PublicationSARL, 2005. 657–664.
