編輯推薦：2021年裝配式建筑師習題

自從1867年Joseph Monier 申請了一項在混凝土中預埋鐵絲網以加強混凝土薄管的專利，接著Francois Hennebique 在1879年決定用混凝土對一幢金屬框架的房子進行防火處理，在用加筋混凝土作為一種組合的建筑施工材料方面已取得很大進展。正如在“塔和橋——結構工程的新技術”一書中所提到的那樣，這種結構體系，即金屬承擔拉力而混凝土承擔壓力的結構體系的發展應被直接歸功于Hennebique 將鋼梁外包混凝土的決定。

在一個配筋混凝土構件中配筋量是直接與由恒載和參與的活載引起的計算應力相聯系的，并被設計規范，諸如ACI建筑物規范和AASHTO的要求所控制。限制加筋的空間以使密集程度最小并確保混凝土澆注容易。就受壓構件而言，ACI 建筑物規范進一步限制縱向配筋的最大面積不大于截面毛面積的8%，或設計為抵抗地震力作用的柱截面的6%.實際上，縱向鋼筋量被限制在大約4%的毛面積之內，以將拼接過程中的間隙問題減少到最低限度。

然而，對重載構件和設計承受由風或地震活動引起的橫向荷載的構件而言，被提供的配筋量會達到規范允許的最大值，并導致區域密集，特別在節點連接處。比如，一座設計為抵抗地震力的核發電站所用的增強鋼的總平均重量被報告為273 lb/yd3(162Kg/m3)，在 每單位混凝土中;在封閉和關系到安全的區域，附加的保護是需要的，平均重量達到438 lb/yd3(260Kg/m3)。這座核發電站用增強鋼的平均重量是98 lb/yb3(58Kg/m3)，大于早些時候施工的另一座發電站。

為確保加筋混凝土作為一種組合材料具有足夠的功能，要求兩種基本成分混凝土和鋼共同工作。這意味著混凝土必須圍繞增強鋼適當地加固，并且混凝土不應有蜂窩、麻面。在其他因素中，拆除、更換或修理蜂窩、麻面的混凝土截面將典型地拖延施工期，增加施工的總費用。因此，高配筋構件充分加固的需要所提出的挑戰要求仔細考慮結構中混凝土混合物的比例。

對絕大多數灌注樁的應用而言，塌落度在4～6in.(100～150mm) 將提供充分的工作和易性以確保混凝土得以滿意的澆注和固結。然而，對于重配筋截面，包含阻礙混凝土澆注的預埋件的截面或是改變模板幾何形狀的區域，這一塌落度范圍可能不夠，流動性的要求變得更為重要。混凝土的塌落度可通過提高其流動性來增加，通過增加混凝土中水的含量或使用減水外加劑，特別是高范圍的水稀釋劑(超塑化劑/高效減水劑)很容易達到提高流動性的目的。

通過提高混凝土混合物中水的含量來增大混凝土的流動性和塌落度并沒有被推薦，因為在這種高塌落度條件下存在著離析的可能性和內在強度的降低，收縮增加，以及與更高的水灰材料比(w/(c m))相聯系的耐久性的損失。這要求在自密實混凝土的生產中碰到的參數中有一個是使混合物不離析。

自密實混凝土是什么?

自密實混凝土在ASTMC 1017 中表述為“保持粘性而塌落度大于7.5in.(190mm)的混凝土”。除了滿足這一規定外，自密實混凝土還要滿足一定的物理要求。這一定義限制了將專有名詞自密實混凝土應用到在摻合、運輸和澆注過程中不離析的高塌落度混凝土。雖然摻合物比例的調整，比如調整水泥材料和水的含量，會有效果，但是自密實混凝土是通過使用與ASTMC 1017 相應地分類為類型1(塑化)或類型2(塑化和緩凝)的化學摻合物標準地生產出來的。

這些塑化劑、塑化劑和緩凝劑的摻合物常是大范圍的減水劑，這些減水劑在ASTM C 494中被設計為類型F或類型G.列于ACI 212 中通用的材料包括：磺化揮發油和磺化三聚氰胺冷凝水;改性的磺化木質素，以及這些東西與其他減水混合物的組合。

能夠減少的水量依賴于被使用的混合物的類型，并會發生變化，從大約15%到早期(第一代)產品的20%，到最近(第三代)高范圍減水劑的40%.用第一代高范圍減水摻合物處理的混凝土經歷快速的塌落度損失并因此在工作地點塌落度損失增大了。第二代產品典型地給出了一個20%～30%的減水量，延長塑化時間和緩凝時間，使它們在熱天氣的應用中理想化。第三代產品也可以得到延長的塑化時間。這一特性是特別需要的。這在于它允許在攪拌站加入第三代減水劑，也就是允許更好地控制混凝土中的混合物。

隨著這些外加劑的使用，自密實混凝土能夠被按比例配合出來以達到更高的塌落度和自流平，雖然致密量還將被要求以確保混凝土的充分固結，但這一點應被強調。

自密實混凝土的性能

自密實混凝土的性能依賴于混合物比例的調整以期達到要求的流動性。好的粗骨料的比例調整通常用于防止高塌落度下的離析，在一些情況下由于利用了塑化摻合物的優點可使用更少的水泥量，但典型地，自密實混凝土將有與更低塌落度混凝土相類似的混合物比例，塑化摻合物除外。結果用沒有緩凝的塑化劑制作的自密實混凝土的凝固時間和具有相同含水量的較低塌落度混凝土相比沒有顯著不同。比例恰當的自密實混凝土是完全工作的，將不過分地析水也不離析，并將表現出與相同混合物成分且塌落度較低的混凝土相似的表面加工特性。

自密實混凝土的硬化性能，顯著的強度和耐久性，將和有相同的 w/(c m)和空氣孔隙結構的較低塌落度混凝土相似或稍微好一些。因為自密實混凝土將典型地有一個低的w/(c m)，所以硬化性能，特別是強度，不變地比設計目的所要求的好。例如，為滿足抵制氯化物進入所需的低滲透性，28天抗壓強度達到并超過7500psi (51.7Mpa)的低w/(c m)自密實混凝土常被用于加工預應力雙T形梁，在鋼筋的腐蝕保護被要求、甚至是規定的抗壓強度可能只有5000 psi(34.5Mpa)的地方。由于使用自密實混凝土所增加的強度在結構構件的設計中會被考慮以降低所需鋼筋量。

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