混凝土作为最广泛使用的建筑材料之一，目前全世界每年生产的混凝土超过 １００亿 ｔ，我国约占 ４０％。［１－３］提升混凝土质量、拓宽混凝土性能以确保房屋建筑、道路桥梁、水利工程等混凝土结构的长期耐久
性和安全性，对国民经济发展具有重大意义。复杂化、大规模化、高层化是近年来混凝土工程发展的趋势，而混凝土中的钢筋配筋也越来越复杂，施工难度也在不断加大，因此工程质量的保证也由于混凝土振捣困难难以保证。与此同时，施工过程中混凝土振捣产生的城市噪声问题也越来越重要。自密实混凝土由于无需振捣成型，可以有效解决以上问题。
１、自密实混凝土的原材料
原材料的状况是自密实混凝土配合比设计参数确定的直接影响因素，多种因素都会对自密实混凝土的工作性、力学性能以及耐久性产生重要影响。比如水泥的品种和强度等级，石子的粒形、颗粒级配及最大粒径，矿物掺合料的品种、细度、需水量及活性，砂子的细度模数、级配和含泥量，外加剂的品种及减水率等。原材料选择适宜，可以获得综合性能良好的自密实混凝土，否则，配制的混凝土有可能不具备自密实施工性能或不具备高性能混凝土的特点。
配制自密实混凝土用的水泥可采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。配合比不准确和混凝土强度发展较缓慢等问题的产生有可能是由水泥中含有较多的矿物掺合料引起的，所以对于自密实混凝土应该优先选择使用不含矿物掺合料或含量较小矿物掺合料的水泥。配制自密实混凝土可选用粉煤灰、矿渣和硅灰等矿物掺合料。粉煤灰的活性效应［６］、微集料效应、形态效应对拌合物的工作性、力学性能都具有较好的作用，因此优选使用粉煤灰作为自密实混凝土的矿物掺合料。配制自密实混凝土一般优先选用中砂或偏粗中砂作为细骨料，花岗岩、石灰岩等作为粗骨料。优先选用细度模数为 ２．６～３．０的细骨料，其通过公称直径 ３１５筛孔的颗粒含量不宜少于 １５％。粗骨料含泥量不应大于１．０％，泥块含量不应大于０．５％，针片状颗粒含量不宜大于 ５．０％。自密实混凝土配合比设计中粗骨料最大粒径均在 ２５ｍｍ以下。配制自密实混凝土的外加剂品种繁多，对混凝土的性能有很大的影响。例如聚羧酸系高性能减水剂［１］与其他类型的高效减水剂相比较，具有减水率高、掺量低、强度增长快、坍落度损失小、黏滞阻力小等优点。而且，聚羧酸系高性能减水剂对混凝土的收缩性能有明显改善的作用，因为其具有引起功能［６］，在一定程度上可以弥补混凝土自收缩较大的缺点。
２、自密实混凝土的配制
２．１ 自密实混凝土的配制原理
新拌自密实混凝土应具有良好的工作性，包括流动性、穿越性和抗离析性，其性状是流动性好、穿越钢筋能力强、不泌水不离析、材料均匀分布。按流变学理论，新拌混凝土属宾汉姆流体，其流变方程为 τ＝τ０
＋ηγ，式中：τ—剪切应力；τ０—屈服剪切应力；η—塑性黏度；γ—剪切速度。在外力作用下，当 τ＞＝τ０时，混凝土产生流动；在相同外力作用下，η越小，流动速度越大。综上所述，混凝土拌合物工作性的两个主要流变参数是 τ０和 η。制备自密实混凝土的原理是：采用新型的混凝土外加剂和使用数量较多的活性矿物细掺合料，通过粗细骨料、外加剂和胶凝材料等原材料的配合比设计和选择搭配，使混凝土的 τ０减小到合适的范围，同时又具有足够的 η，使骨料悬浮于水泥浆中，不产生泌水和离析现象，从而具有高流动性能，不需要振捣，能够自由流淌并且充分填充模型内的空间，形成均匀密实的结构，解决抗离析和高流动性之间的矛盾。
２．２ 自密实混凝土配合比计算方法
三种自密实混凝土配合比体系被冈村甫等［２］提出：（１）粉体系：高性能减水剂 ＋水 ＋细骨料 ＋粗骨料 ＋粉体，其中粉体又分为三种：粉体仅水泥、粉体有水泥和一种掺合料、粉体有水泥和两种掺合料；（２）增黏剂系：高性能减水剂 ＋水 ＋细骨料 ＋粗骨料 ＋水泥 ＋增黏剂；（３）并用系：高性能减水剂 ＋水 ＋细骨料 ＋粗骨料 ＋水泥＋增黏剂 ＋粉体。增黏剂系和并用系存在很多问题，实用性不强，问题如下：单方混凝土成本较高；混凝土生产、制造过程中计量、搅拌较难控制；增黏剂不够完善的性能。因此自密实混凝土实用型配合比设计应该以第一种粉体系为基础。
从国内研究的大量文献上来看，自密实混凝土配合比的计算方法可以分为四种：第一种：直接引用高性能混凝土配合比设计方法进行配合比计算或改进的全计算法；第二种：采用正交试验或所谓的“析因法”；第三种：纯粹经验推导法；第四种：固定砂石体积含量的计算方法。值得注意的是，自密实混凝土配合比设计及试配时应与生产时的原材料一样，并且应该根据实际工程、原材料对混凝土的强度、工作性等技术性能的要求，来进行自密实混凝土的估算、试配、调整和确定。
３ 自密实混凝土的工作性及力学性能
工作性良好是自密实混凝土拌合物必须具有的关键特性，自密实成型［３］的特性即仅依靠混凝土拌合物的自身的自重、无需振捣即使在密集配筋条件下，也能自由流淌，均匀密实填充模型。拌合物工作性能能否满足要求对自密实混凝土结构的性能至关重要。填充性、穿越性、抗离析性是自密实混凝土的工作性。抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量、应力—应变关系等是自密实混凝土的基本力学性能。从理论上来说，混凝土拌合物中粗骨料用量和弹性模量成正比关系，但从孟志良［４］等的研究中可以看出，低强度的自密实混凝土与同强度的普通混凝土相比较，弹性模量偏高。一般来说，自密实混凝土的粉煤灰掺量用量偏大，会引起其弹性模量偏低，可从王钧［５］的研究可以看出，粉煤灰掺量与自密实混凝土的弹性模量成正比，与一般结论相反。当粉煤灰掺量较小时，自密实混凝土的弹性模量与普通混凝土相比较稍小，当粉煤灰掺量较大时，其弹性模量与普通混凝土相比较较高，这可能与自密实混凝土硬化后的变化有关，对此还需要进一步的学习研究。
４ 结论与展望
从以上可以看出，自密实混凝土与普通混凝土甚至一般的高性能混凝土存在较大的差异，无论是在原材料组成、配合比设计方法、硬化混凝土性能，还是工作性能评价上。自密实混凝土还有许多方面需要进一步的了解研究，例如自密实混凝土与普通混凝土相比较自收缩大，自密实混凝土的力学性能和耐久性能在掺入大量的掺合料、外加剂等之后，产生何种变化，以及其变化规律。
（来源：预拌混凝土实验室技术交流）
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