西安迈科商业中心位于西安高新技术产业开发区，占地约20007m²，总建筑面积达到19.8万m²，地上建筑高度217.9m，总层数43层，项目定位为超高层国际5A甲级写字楼、五星级酒店、大型商业综合体。本工程要求C35自密实混凝土能够顺利通过Ⅰ型U型箱B型（简称L型箱），然而，C35自密实混凝土粉料用量较少，黏度偏低，容易造成粗集料沉降堵塞钢筋，难以达到自密实效果，制备满足要求的C35自密实混凝土，其技术难度大。

1原材料及试验方案

1.1试验原材料

水泥用冀东牌P·O42.5普通硅酸盐水泥，各项性能指标检测合格；细骨料为西安渭河中砂，细度模数2.6；粗骨料为粒径5～10m、粒径10～20mm的碎石；掺合料为陕西渭河电Ⅱ级粉煤灰，陕西韩城电厂德龙牌S95级矿渣粉；外加剂为大连西卡缓凝型聚羧酸减水剂；拌合水为自来水。

1.2试验方案

选用级配良好、含泥量等达标的粗细集料及合适砂率，保证混凝土的均匀性和优异工作性能；复合掺加不同的优质矿物掺和料，确定合适的粉料比例度达到混凝土适宜的黏度；选用高性能减水剂，对减水剂中引气和增稠组分的种类、掺量进行试验与调整，保证自密实混凝土优质的工作性能和保持度；通过分析，确定关键指标，包括粉料总量、胶材之间的比例、砂率、用水量及外加剂，并最终确定试验配合比。

2配合比设计

2.1关键指标确定

（a）粗骨料。粗集料最大粒径不宜超过20mm；单位体积粗集料参照自密实混凝土技术规程，适宜选取0.28～0.35。

（b）单位体积用水量、水胶比和单位体积胶材总量。单位体积用水量宜选择155～180kg；水胶比根据粉料的种类和掺量有所不同，按体积比宜选取0.8～1.15；根据单位体积用水量和水胶比计算得到单位体积粉体总量宜为0.16～0.23m³；自密实混凝土单位体积的浆体量宜为0.32～0.40m³。

2.2配合比设计

2.2.1确定单位体积粗骨料体积用量V_g

根据自密实混凝土应用技术规范等级要求，选取为0.35，单方混凝土粗骨料体积用量为350L，质量为960kg。

2.2.2确定单位体积用水量Vw、水粉比w/p和粉体体积

考虑到通过掺加粉煤灰和S95矿粉配制C35强度等级的自密实混凝土，参照普通混凝土配合比设计规程，碎石最大粒径20mm的塑性混凝土最大单方用水量为215kg，聚羧酸外加剂减水率约20%，综合考虑《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203—2006），混凝土用水量宜为155～180kg/m³，不掺加外加剂的基准混凝土单方用水量为212kg，实际单方用水量选定170kg，胶材体积为0.188m³，水粉比为0.9，介于0.8～1.15之间，单位体积浆体量为0.358m³，介于0.32～0.40m3；

2.2.3确定含气量

根据自密实混凝土相关资料和外加剂性能，确定含气量为2.0%，即20L。

2.2.4计算单位体积细骨料量

V_s=1000-V_g-V_w-V_p-V_气=1000-320-170-200-20

=272L，G_s=750kg。

2.2.5计算水胶比和理论水泥用量

参照普通混凝土配合比设计规程，混凝土标准抗压强度为35.0MPa，混凝土标准偏差取5.0MPa，确定混凝土配制强度为43.2MPa。结合水泥性能实际情况，水泥抗压强度取50.0MPa，确定混凝土水胶比为0.51。碎石最大粒径20mm的塑性混凝土最大单方用水量为215kg，外加剂减水率约20%，综合考虑《自密实混凝土应用技术规程》（CECS20—2006），混凝土用水量宜为155～180kg/m³，实际单方用水量选定170kg，不掺加外加剂的基准混凝土单方用水量为212kg。理论纯水泥用量为334kg，体积0.108m³。

2.2.6计算单位体积掺和料量和实际水泥用量

根据自密实混凝土配合比设计计算粉体总体积188L，理论水胶比计算粉体108L，通过矿粉和粉煤灰超量取代水泥，达到满足粉体总量的要求。综合考虑满足混凝土强度要求，同时为了达到较好的流动性适当的黏聚性，同时满足耐久性要求，维持适当的胶凝材料总量，确定矿粉和粉煤灰在胶凝材料中比例不超过40%，选取40%，最小胶凝材料用量为433kg。调整后单方水泥用量为260kg，单方混凝土中水泥体积为0.081m³。

G_s+G_f+G_p=435；0.38≥V_S+V_f+V_p+V_w≥0.32；

1.15≥V_w/（V_S+Vf+Vp)≥0.8；

确定C35自密实混凝土基准配合比为水泥∶粉煤灰∶矿粉∶河砂∶碎石∶水∶外加剂为260∶100∶75∶750∶960∶170∶7.6。

3试验结果与分析

3.1粉料体系总量对自密实混凝土工作性能的影响

试验通过改变浆体总量，研究了新拌混凝土的出机状态、包裹性、黏聚性与抗离析性，考察的主要指标包括初始坍落度/扩展度、倒坍时间、L型箱高度差及经时混凝土的相关工作性能。试验测试了不同胶材总量下新拌混凝土的性能特征测试结果如表1、表2所示。

从试验结果来看，随着粉料总量的增加，尤其是水泥和矿粉总量的增大，可以有效增大浆体体系的黏度，具有较好的黏聚性和包裹性，使得新拌混凝土具有较好的自密实性，当粉料总量≥450kg时，初始和1h新拌混凝土均具有较好的工作性能，坍落度/扩展度达到260/600，不离析不泌浆，可以达到自密实效果，粉料总量430kg时，由于砂率较大，工作性损失也较快，能够达到自密实要求，但性能相对较差。

3.2水胶比和砂率对自密实混凝土工作性能的影响

试验研究了不同的用水量和砂率对其工作性能的影响，试验配合比及测试结果如表3、表4所示。

从试验测试结果来看，改变砂率、用水量和外加剂掺量，对新拌混凝土的坍落度/扩展度影响较小，基本能够达到260/620。但对于混凝土的出机状态、黏聚性和包裹性影响较大。

在体系本身胶凝材料总量有限的情况下，用水量和外加剂掺量稍大容易造成粗集料分层和泌浆。增大砂率可以在一定程度上增大细颗粒的总量，增大浆体总量，提高浆体粘度，有利于达到自密实性能。

3.3粗集料尺寸和粒形对自密实混凝土工作性能的影响

试验研究了泾阳县连续级配的碎石粒径5～20mm、粒径5～16mm碎石单掺，粒径5～10mm及粒径5～16mm不同比例复配情况下对自密实混凝土工作性能的影响。试验配合比及测试结果如表5、表6所示。

从测试结果来看，粒径5～20mm连续级配石子最大粒径过大，L型箱的钢筋间距约40mm，试验中钢筋处卡塞较多的大粒径石头导致难以达到自密实的效果。单独采用粒径5～16mm连续级配石子，由于石头本身的粒形和级配较差，L型箱高度差较大，自密实效果一般。通过调整粒径5～16mm和粒径5～10mm碎石的比例，在85∶15的比例下，具有较好的工作性能。

3.4确定自密实混凝土配合比

综合考量以上各项指标，适当调整外加剂组分，最终确定了试验研究配合比为水泥∶掺合料∶砂∶石₁（粒径5～16mm）∶石₂（粒径5～10mm）∶水∶外加剂为304∶76∶912∶699∶79∶137∶7.2。

4自密实混凝土性能检测分析

依据试验确定配合比，开展了自密实混凝土制备试验，测试了其新拌混凝土工作性能及龄期力学性能，测试结果如表7，图1、图2所示。通过测试结果可以发现，制备的混凝土性能良好，各项指标均满足要求。

5结语

（a）从整个试验过程来看，由于C35自密实粉料相对较低，且要求通过5根钢筋的L型箱，对混凝土的自密实性能要求高，而粉料和集料与普通的混凝土没有区别，重要设计点在于外加剂及砂率调整，同时由于钢筋间距为40mm，故要求严格粗集料的最大粒径不大于16mm，宜采用粒径5～13mm连续级配碎石。

（b）由于粉料用量较少，浆体黏度小，在钢筋的阻塞下容易造成浆体与粗集料分层无法达到自密实，需要增大浆体黏度。首先，适当提高粉料中水泥和矿粉的用量，增强浆体本身黏度，其次是适当增大砂率，增大细颗粒的总量，提高黏度，最重要的在于外加剂的调整，包括引气剂和增稠剂的掺量等。

（c）试验制备了满足工程要求的C35自密实混凝土，其初始工作性能的坍落度与扩展度达到260mm、650mm，倒坍时间3.48s，且经时状态良好。能较好地完成L型箱测试，T50为4.7s，28d强度值达到42.9MPa。