摘要：与普通混凝土相比，自密实混凝土具有高流动性、填充能力强、穿越能力强等优点，且仅在自身重力影响下各成分就能均匀地填充模板。由于自密实混凝土收缩性较大，因此应用中常常添加纤维以减小自密实混凝土的收缩。本文主要介绍纤维自密实混凝土原料、配合比设计及纤维对自密实混凝土性能的影响。
关键词：自密实混凝土；纤维；原料；配合比
自密实混凝土（Self-consolidating Concrete，简称SCC）具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动均匀地充满模板空间[1]。
纤维自密实混凝土是一种新型的高性能建筑材料，其不仅具有自密实混凝土优良的工作性能，由于纤维的掺入，能很好地限制其裂缝的开展并且能很好地改善自密实混凝土的各个方面的性能。
1 自密实混凝土的原材料
自密实混凝土的原材料可以分为5大类：普通硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料、活性矿物掺和料及外加剂。
（1）水泥
目前我国水泥主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥等。自密实混凝土水泥因其需具有较大的流动性，在设计时水泥使用量往往较大。因此在选用水泥时，需综合考虑以上水泥水化时的放热特性及工程具体需要，实践中使用较多的为硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥两大类。
（2）细骨料
常用于自密实混凝土配制的细集料通常是中砂，中砂不同于细砂，中砂的总表面积较细砂小，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积越小，则需要包裹砂粒表面的胶结材就越少，一般说用中砂拌制混凝土比用细砂所需的胶结材为省；中砂级配优于细砂，空隙率较小，在混凝土中砂粒之间所需胶结材填充的空隙就越少，即节约胶结材又提高了强度，可见控制砂的颗粒级配和粗细程度有很大的技术经济意义。砂的含泥量和杂质，会使水泥浆与骨料的粘结力下降，需要增加用水量和增加水泥用量，所以砂必须符合规范技术要求。
（3）粗骨料
由于自密实混凝土常常用于钢筋稠密或薄壁的结构中，因此粗骨料的最大粒径一般以小于20 mm为宜，尽可能选用圆形且不含或少含针、片状颗粒的骨料，且含泥量应满足规范要求[1]。
（4）掺合料
掺合料[1]是自密实混凝土不可缺少的组成部分之一，一般常用的有粉煤灰、磨细矿渣、硅粉、矿粉等。利用它们的物理效应、填充效应和火山灰效应，不但能提高新拌混凝土的工作性，而且能增强硬化后混凝土的耐久性。
粉煤灰是自密实混凝土最常用的活性掺合料，具有“活性效应”、“界面效应”、“微填充效应”和“减水效应”。在自密实混凝土中，要求充分发挥这些效应，一是要求活性掺合料的颗粒与水泥颗粒在微观上应形成级配体系；二是球形玻璃体含量要求高，因为球形玻璃体掺合料的减水效应显著，需水量比可大大降低。
磨细矿渣的火山灰效应高，因此能改善自密实混凝土硬化后的孔结构和强度；矿渣由于细度较高，能显著提高自密实混凝土拌和物的流动速度，改善其流变性能，且对改善自密实混凝土的早期孔结构有一定作用。日本自密实混凝土普遍采用粉煤灰和矿渣复掺，有时还加上矿粉。
（5）外加剂
自密实混凝土具备的高流动性、抗离析性、间隙通过性和填充性这四个方面都需要以外加剂的手段来实现。高性能减水剂的主要成分几乎都是聚合物电解质类，它们对水泥和混凝土具有高的分散作用，能较好地保持混凝土的坍落度，适宜的减水剂能改善固液两相之间的摩擦，改善拌合物体系剪切阻力，为使新拌混凝土具有较小的屈服值，主要技术途径是采用高效减水剂。掺这类外加剂可以使混凝土拌合物的流动性大大提高，或者在保持相同流动性的情况下大幅度减少混凝土拌合物的用水量，同时可使混凝土具有高耐久性[2]。
（6）纤维
目前国内实验室以及工程中应用较多的纤维主要包括无机纤维以及有机纤维。无机纤维主要有聚丙烯纤维、聚丙烯晴纤维、钢纤维、玻璃纤维以及玄武岩纤维等；而有机纤维主要是纤维素纤维。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而国外实验室以及工程中应用较多纤维除了聚丙烯纤维、钢纤维与玻璃纤维外，还使用聚丙烯醇纤维以及碳纤维等。
2 自密实混凝土的配合比设计
自密实混凝土的配合比主要依据结构物的混凝土强度、施工条件以及环境条件等因素进行设计。在综合强度、耐久性和其他必要性能要求的基础上，提出实验配合比，然后在实验配合比的基础上再进行调整。目前，自密实混凝土配合比的设计主要采用绝对体积法[1]。配合比的设计即是确定拌合物中粗骨料体积、砂浆中砂的体积分数、水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料的比例等参数。
3 纤维对自密实混凝土性能的影响
3.1纤维对自密实混凝土工作性能的影响
纤维可显著提高新拌自密实混凝土的粘稠度，降低自密实混凝土的工作性能。相比较单一纤维对自密实混凝土工作度的影响，混杂纤维对工作性能的减弱效果更为明显。因为，纤维的掺入需要一部分砂浆包裹，减少了“搬运”作用的砂浆，而且纤维与粗骨料之间也会存在相互作用。当纤维掺量达到一定的量时，自密实混凝土会损失过大的流动性能，此时，可以采用改变水灰比或增加减水剂用量的方式来提高流动性，以此来达到工程要求[3-4]。
3.2纤维对自密实混凝土强度的影响
研究表明自密实混凝土中加入单一的纤维对其抗压强度的影响效果不明显，不同类型的单一的纤维使其抗压强度略微提高或降低。单一玄武岩纤维能使其抗压强度略微降低；单掺玻璃纤维或者聚丙烯纤维对其抗压强度基本上毫无影响；单掺少量的钢纤维对其抗压强度也基本无影响，但是当钢纤维体积掺量大于0.25%可以提高其抗压强度[3]。但是不同类型的纤维同时掺入拌合物中时，将表现出正混杂效应，即提高了纤维自密实混凝土的抗压强度。总体上来讲，纤维的加入并能有效的影响纤维自密实混凝土的抗压强度。对自密实混凝土的抗拉强度、弯曲强度及弯曲韧性等性能而言，不同类型的纤维都能不同程度地提高其抗拉强度。
3.3纤维对自密实混凝土破坏形式的影响
纤维对自密实混凝土的破坏形式有着明显的改善作用。对素自密实混凝土而言，其破坏形式是脆性的劈裂。但是纤维的加入，在一定程度上延缓了裂缝了开展，改善了素自密实混凝土的破坏形式，使其变成断裂塑性破坏。这中破坏形式的改善使得纤维自密实混凝土更能满足建筑设计的需要，能更好地完成混凝土构件的安全性、适用性、耐久性。
4 纤维对自密实混凝土在工程上的应用
自日本于上世纪90年代成功开发出自密实混凝土，世界各国相继开展了自密实混凝土及纤维增强自密实混凝土的试验研究及应用。我国对于自密实混凝土的应用最早追溯到1995，但直到本世纪得以迅速发展。随着国民经济的持续高速发展及建筑业的蓬勃繁荣，我国建筑呈现出“高大、复杂”的特点，施工难度越来越大。同时，国家逐渐大力推广绿色建筑绿色施工，各企业越来越追求效率和质量，而且城市居民也对周围生活环境的噪音污染提出了更高的要求，这就促使性能较普通振捣混凝土优越的自密实混凝土越来越受到工程界的欢迎。
5 结论与体会
（1）自密实混凝土及纤维自密实混凝土表现出比普通混凝土更优良的性能，但是自密实混凝土的配制需要添加外加剂，且对于原材料的要求较为严格，单位体积造价高于普通混凝土。但是从工程项目整体角度进行分析，自密实混凝土的浇筑不需要人工振捣，浇筑过程时间短，节省人工成本、缩短工期，对于工程整体建设有利。
（2）自密实混凝土及纤维自密实混凝土仅依靠自身重力填充模板，流动性较强，但要加强配合比的设计，严格控制制作及浇筑过程，防止离析。
（3）自密实混凝土的特性及施工工艺符合我国绿色建筑发展理念，其不需要振捣的特点非常适合我国大力推广的建筑工业化模式。
参考文献：
[1]中国工程建设标准化协会标准.CECS 203：2006自密实混凝土应用技术规程[S].北京：中国计划出版社，2006.
[5]张志桧.高效减水剂在水泥混凝土中的应用[J].山西建筑，2009，35（35）：137-138.
[20]程银亮.钢纤维与聚丙烯纤维对膨胀自密实混凝土性能的影响[D].大连理工大学硕士学位论文，2016.
[21]曹旗，程银亮，王晓峰.纤维自密实混凝土综述[J].混凝土，2016，1：123-126.
作者简介：程银亮（1989-），男，广东深圳人，硕士研究生，主要从事土木工程施工管理工作。
论文作者:程银亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/3
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