自密实混凝土工作性

自密实混凝土工作性（共10篇）

自密实混凝土工作性 篇1

1 自密实混凝土的涵义

自密实混凝土(Self-Compacting Concrete，简称SCC)，是一种低水胶比，具有很高的流动性、粘聚性和抗离析性，在自重作用下能够不经振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。

自密实混凝土由于要靠混凝土的自重成型，在施工中不加振捣，因此对新拌混凝土的工作性提出了更高的要求，要求混凝土拌合物具有以下特性：

(1)高流动性：即自密实混凝土具有在模板内克服阻力而流动的能力;

(2)填充能力：即自密实混凝土仅靠自重就可以填充到模板内每一个角落的能力;

(3)穿越能力：即自密实混凝土在自重下流过狭窄间隙比如钢筋间隙的能力;

(4)抗离析能力：即在满足以上三点的同时自密实混凝土在运输和浇筑过程中各组分要保持均匀。

2 自密实混凝土基本原理

2.1 自密实混凝土的工作原理

材料的流变模型可用基本元件通过各种串联及并联方式来得到。基本元件共有三种：弹性元件、粘性元件、塑性元件，它们分别代表虎克体、牛顿体、圣维南体中某种力和形变的关系。一般材料的流变方程是以以下三种流变基元为基础而建立的。

(1)虎克(Hooke)固体模型。虎克固体模型假设的是具有完全弹性的理想材料，可用一个弹性元件(弹簧)来表示，其受力和形变关系服从虎克定律，在施加荷载后，弹簧的变形立即发生;卸载后，弹簧的变形立即恢复。

本构关系即表示为τ=Gγ

式中：τ-剪应力;G-弹性模量;γ-应变应力与应变成正比，与时间无关。

(2)牛顿(Newton)流体模型。我们所研究的牛顿流体限于线性粘性体，用一个假想的粘壶来表示。

本构关系即τ=ηdγ/dt

式中：τ-剪应力;η-粘度系数;dγ/dt-应变速率。

(3)圣维南(St.Venant)固体模型。圣维南固体模型(又称塑性体)，假设的是超过屈服极限后只有塑性变形的理想材料，用一对剪力块表示。当τ<τ0时不发生剪切应变，当τ达到τ0时，就立即发生极大的剪切应变。这种在一瞬间发生的极大的形变，称为塑性流动。具有这种性质的理想体，称为圣维南体或塑性体。

本构关系即表示为：τ=τ0

式中：τ-剪应力;τ0-屈服剪应力;当外力超过屈服极限τ0时，产生塑性变形。

上述三种流变元件都是一种理想材料的模型。真实的物体或多或少同时具有弹性、粘性和塑性。

混凝土拌合物是一种粘、弹、塑性材料。按流变学理论划分，新拌混凝土属于宾汉姆(Bingham)模型，其流变模型可用牛顿液体模型和圣维南固体模型并联，再与虎克固体模型串联而成。

当τ<τ0时，并联部分不产生变形，体系中只有弹性变形γ，

即τ=Gγ

当τ>τ0时，在并联部分发生与应力(τ-τ0)成正比的粘性流动，

即τ=τ0+ηdγ/dt

τ-剪应力;τ0-屈服剪应力;η-塑性粘度;dγ/dt-应变速率。

拌合物在外力作用下，其内部产生的剪应力τ达到某一限度τ0前不发生流动，只有其内部的弹性变形。τ0是阻碍塑性变形的最大应力，由材料之间的附着力和摩擦力引起，它支配了拌合物的变形能力;当τ>τ0时，混凝土产生流动。η是反映流体各平流层之间产生的与流动方向反向的阻止其流动的粘滞阻力，它支配了拌合物的流动能力，η越小，在相同外力作用下流动越快。高强度、高性能混凝土的粘性如图1所示[1]。其中的直线斜率，即表示拌合物的塑性粘度。流变性可由屈服剪应力τ0和塑性粘度η两个参数来确定，τ0既是混凝土开始流动的前提，又是混凝土不离析的重要条件。

新拌自密实混凝土也属于宾汉姆流体，它的流动是自重力大于τ0而产生剪切变形的结果，流动程度则取决于η值的大小。也就是要求其流变性质接近于牛顿流体，要有很小的屈服剪应力τ0及较大的塑性粘度η，得到较高的流动性同时又不离析的拌和物。采用高效减水剂增塑和超细粉矿物质掺和料以及改善胶凝材料级配都可以降低τ0和η值，使混凝土拌合物达到自流平所需要的流动性。

2.2 自密实混凝土成型的原理

自密实混凝土的成型原理与普通混凝土振捣成型原理相似，它是用化学外加剂分散作用代替了机械振捣作用，制备时通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将屈服剪应力τ0减小到足以被自重产生的剪应力克服的范围，使混凝土产生流动。同时采用一定比例的活性掺料，使混凝土拌合物具有足够的塑性粘度η，令骨料悬浮于水泥浆中(沉降速度=0)，不出现离析和泌水问题，保证拌合物的抗离析性、钢筋间隙通过性和充填性，自由流淌充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的结构，具有触变性。

(1)自密实混凝土的充填能力。充填性即混凝土拌合物通过钢筋间隙等狭窄空间流到模板各个角落不被堵塞而均匀填充的性质。在配筋密集、模板形状复杂的情况下，流动性不足的混凝土充填性差。流动性主要受用水量的控制。随着用水量的增加，流动度会逐渐增加，填充性也随之提高;但只由增加用水量而提高的流动度增加到一定程度后，会产生流动性很大而凝聚性不足的情况，此时粗集料在钢筋等障碍物处被堵塞，充填性不再提高甚至下降。因此，高性能混凝土，尤其是自密实的高性能混凝土，不能只考虑其流动性。流动性很大的拌和物，不一定就具有良好的填充性。用掺高效减水剂的方法来提高混凝土流动性，也有很相似的结果。通常通过掺入适量高效减水剂，使τ0降到足够小，达到大流动性。

(2)自密实混凝土抗堵塞的原理。高性能混凝土不仅应具有高流动性，而且应具有高抗堵塞能力。混凝土拌合物的堵塞行为是和离析、泌水密切相关的[2]。对混凝土而言，过小的粗骨料体积含量会使弹性模量下降较多而产生较大的收缩，对砂浆而言，过小的砂体积含量，会使收缩增大;两种场合均对体积稳定性、耐久性不利，而且砂率的变化会对自密实混凝土的流动性产生较大的影响，粗骨料的含量对自密实混凝土的填充性有较大影响，所以粗骨料体积含量、砂浆中砂的体积含量均不宜过低，以谋求混凝土工作性和其他性质之间矛盾统一为目标[3,4,5]-[5]。

3 自密实混凝土工作性能的影响因素

自密实混凝土首先是一种高性能混凝土，因此，它必须满足一般高性能混凝土(如泵送混凝土、流态混凝土等)的特性--良好的施工性，同时又具有自身的特点，即依靠自身重力，无需振捣，自行密实成型，不离析不泌水。在配制自密实混凝土过程中，应通过外加剂(包括减水剂、增粘剂、引气剂等)、胶凝材料总量、矿物掺和料用量和砂率的精心选择，设法达到高流动性和抗离析性的平衡，进而获得良好的自填充性，充分填充模板内的空间形成密实且均匀的结构，同时保证硬化后混凝土具有良好的力学性能和体积稳定性。

(1)高效减水剂对自密实混凝土工作性能的影响。高效减水剂解决了高性能混凝土低水胶比和低用水量与工作性之间的矛盾，因而已成为高性能混凝土不可缺少的组分。同时，它也是配制自密实混凝土的关键材料。自密实高性能混凝土所具备的高流动性、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为主要手段来实现，同时还要满足良好的泵送性能，因此对外加剂的主要要求为：首先是与水泥的相容性好;其次是减水率大;再次减水剂对混凝土的缓凝和保塑效果要好

(2)砂率对自密实混凝土工作性能的影响。粗细骨料在混凝土中起着骨架作用，可提高混凝土的抗压强度和耐久性，并可减少混凝土的变形和降低成本，其中砂率对自密实混凝土拌合物的流动性有较大影响。砂率决定了粗细骨料的比例，也是决定砂浆含量的主要因素，因此，砂率是影响混凝土拌合物匀质性和填充性的重要因素。

(3)矿物掺和料对自密实混凝土工作性能的影响。对于自密实混凝土来说，掺加矿物掺和料是有效增加浆体含量改善其流变性能和稳定性并降低水化热的重要途径。目前被用于自密实混凝土中的矿物掺和料有粉煤灰、硅粉、磨细矿渣、磨细石灰石粉等。

(4)水胶比对自密实混凝土工作性能的影响。胶凝材料用量一定的条件下，水胶比的大小决定了用水量的大小和浆体含量的大小，而浆体含量又是决定自密实混凝土流动性的主要因素。因此，水胶比是影响自密实混凝土工作性能和耐久性的重要因素。一般来说，水胶比越低，配制的混凝土强度越高，混凝土的密实度和耐久性也就越好。

(5)胶凝材料用量对自密实混凝土工作性的影响。自密实混凝土不同于一般高性能混凝土的一个明显特征就是胶凝材料用量较高，但是也有一个严格的范围。根据国内外一些成功配制自密实混凝土的经验，胶凝材料总量一般为500～600kg/m3。胶凝材料用量少，则混凝土的流动性降低，粘聚性下降，石子在浆体中不能自由悬浮而造成离析分层;胶凝材料用量过多，则粘聚性过大，在模板死角处石子容易堆积，造成整个混凝土结构的不均匀性。此外，胶凝材料用量越多，既不经济，也增加了因收缩引起开裂的趋势。

4 结束语

自密实免振捣高性能混凝土具有众多优点:保证混凝土良好的密实;改善混凝土的表面质量, 无蜂窝麻面现象;可塑性强, 可以浇注成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构;可提高生产效率, 混凝土浇注时间大幅度缩短, 可减轻工人劳动强度并节省劳动力;避免振捣对模板的磨损;改善工作环境和安全性, 没有振捣噪音, 避免工人出现“手臂振动综合症”;从施工速度、工程质量、减少人工及环境影响可持续发展等多方面综合考虑, 自密实混凝土性价比较普通混凝土的高。在今后混凝土生产当中自密实混凝土必将占据主导地位!

摘要：本文主要介绍了自密实混凝土的定义。就流动性而言, 自密实混凝土属于宾汉姆 (Bingham) 模型, 成型好坏与混凝土塑性粘度η有关。高效减水剂、砂率、矿物掺合料、水胶比和胶凝材料的用量对自密实混凝土的工作性能有显著的影响。

关键词：自密实,混凝土,工作性

参考文献

[1]吴红娟, 等.自密实混凝土及其工作性评价.武汉工业学院学报, 2004 (6)

[2]吴中伟, 廉慧珍.高性能混凝土.中国铁道出版社, 1999

[3]C.C.Yang, R.Huang, S.W Cho, and J.K.Su.Effect of S/A Ratio on theElastic Modulus of Self-Compacting Con-crete.High Performance Concrete-Workability, Strength and Durability, 2000

[4]Yurugi, M;Sakata, N;Iwai, M, and Sakai, G.Mix Proportion for Highly Workable Concrete, 1989

[5]高育海.免振自密实混凝土的研究.第四届全国高性能混凝土学术研讨会论文集, 2001

自密实混凝土工作性 篇2

关于C50自密实混凝土浇筑过程中出现问题的整改方案

2005年7月10日下午，我公司为国家体育场提供C50自密实混凝土，用于核心筒剪力墙部位。在浇筑初期混凝土质量出现一些问题，影响了混凝土的顺利浇筑，并且造成较坏的影响。为此，7月12日下午在国华公司会议室召开了施工、监理、搅拌站三方会议，要求我公司就以下问题立即加以整改：

1.C50自密实混凝土前7车出现泌浆现象，不能满足混凝土浇筑的要求。2.退回混凝土重新调整后又返回国家体育场。

3.普通C45混凝土出现泌水现象，一直没有得到很好的解决。

以上问题我们在核心筒剪力墙浇筑后，深感问题的严重性，立刻将具体情况报告总经理，并由总工程师主持召开质量分析会，讨论，分析事情出现的原因，提出切实可行的整改方案。

一、事情经过及原因分析。

1.技术人员重视不够，对于自密实混凝土技术理解不深刻。由于C50自密实混凝土在混凝土配合比设计时有一些特殊的要求，例如胶凝材料不能超过450kg/m3（一般自密实混凝土胶凝材料量都在550kg/m3左右），这就增加了混凝土在配合比设计时的难度。通过大量试验，我们选用新型的聚羧酸类外加剂（雍阳UNF-5AST），以其高的减水率和良好的砼表面性能，才能达到大流态（自密实）的效果。此时混凝土的原始用水量只有155kg/m3，在这么低的用水量的情况下，混凝土对外加剂的需求很大，掺量提高到2.4％才能保证混凝土达到自密实的效果。这样该配比对用水量极为敏感，稍微控制不好，混凝土就会出现泌浆的现象。2.对试验和实际生产的差异认识不够。普通混凝土的用水量一般在170～190kg/m3范围内，这样高的用水量，试验室小搅拌机和实际生产大搅拌机的差异很小，我们在普通混凝土试配和生产的过程中，没有发现什么大的差异，对应性很好。但当用水量降到160kg/m3以下时，试验和实际生产的混凝土质量差异明显加大。C50自密实混凝土配比用水为155kg/m3，外加剂掺量高，它们之间的差异更加明显，我们对此没有足够的认识，导致混凝土头几车出现泌浆的现象。第一车砼到工地出现问题后，已经有六车已经出站了。我们从第七车开始对配合比进行调整，先是提高1％的砂率，然后又降低0.1％的外加剂掺量。通过两车的调整，混凝土出站和易性符合要求，以后的混凝土浇筑非常顺利。

3.由于初次采用聚羧酸类外加剂生产C50自密实混凝土，试验员、质检员和操作工等有关人员没有实际经验，因此，对其在生产过程中出现的实际问题没有足够的调控能力。由于担心混凝土的自密实效果，防止出现浇筑不密实现象，开盘时根据要求将坍落度稍微放大一些，结果导致混凝土泌浆严重，这说明我们对自密实的实际生产控制能力不够，没有一个明确的认识。我们专门召集操作工、质检员、试验员等展开分析讨论，对自密实混凝土的具体特征、控制要点加以明确，对一些硬性指标如出站坍落度、扩展度、混凝土搅拌时间等均做出了具体规定，保证以后混凝土的出站和易性。

4.对产品质量和企业的诚信问题重视不够。对于退回混凝土，因其成本很高，而且使用的聚羧酸盐外加剂与普通混凝土的萘系外加剂不能混合，无法进行常规处理，因此我们通过加原配比干料进行调整后返回。事后对这一问题我们感到追悔莫及。我们深刻感觉到，关键时刻我们对奥运工程重要性认识不足，影响了公司的诚信，这对于我们来说是一个很深刻的教训。

二、整改措施

1.进一步提高对国家体育场工程重要性的认识，增强处理相关问题的严肃性。为了确保国家体育场工程质量，当混凝土不能满足设计和施工要时，不得采取任何未经严格试验验证的处理措施，要坚决退回，决不用于国家体育场工程。遇有特殊情况，需要采取规定措施处理时，应事先征得监理、施工方同意，方可处理，处理后达到要求时，才能继续使用。

2.总结上次生产过程中的经验，吸取过程控制失败的教训，提出切实可行的控制指标，确保混凝土质量的稳定性。例如搅拌时间不少于90秒/盘等。对混凝土出站的和易性作了明确的要求，不能出现泌水和离析现象。

3.对试验和实际生产的差异性进行总结，逐步找出特殊混凝土在两方面的差异性。目前，在配制特殊混凝土（自密实、高强混凝土等）时经常出现外加剂、砂率等方面的差异。为了消除这些差异，实际生产前要进行生产试验，通过生产试验确定合适的控制指标，确保实际生产时混凝土质量。

4.加强原材料质量控制和检测，特别是砂的含水率检测和控制。我们规定，必须以实际测定的砂含水率为准，并结合含水率自动测定仪的数值，确定含水率变化规律，保证混凝土的用水量在规定范围之内。

5.对于普通C45混凝土泌水问题，通过试验，我们已经确定了合理的控制措施。混凝土的泌水量与混凝土的坍落度有着直接关系，通过控制坍落度控制在160～190mm之间，接茬砂浆不能太稀，合理控制发车间隔等方法，经过一段时间的验证，效果已有明显的改善。我们以后会更加严格的控制混凝土的坍落度，保证混凝土浇筑后的各项性能符合要求。

另外，混凝土浇筑过程中，生产人员要与施工方密切配合，严格控制发车时间和间隔，防止断车和大量押车。

最后，真诚感谢各方在这次混凝土浇筑前后给我们提出的意见和建议，我们将以此为鞭策和动力，进一步提高我们的管理和生产控制水平，确保国家体育场混凝土质量。

北京力天混凝土有限公司

2005年7月13日

自密实混凝土的发展应用及展望 篇3

[摘要]自密实混凝土是一种采用现代技术的高性能混凝土。本文介绍了自密实混凝土技术的基本概念、发展历程、研究与应用现状、技术特点等，并对自密实混凝土的进一步研究和应用做了展望。

[关键词]自密实混凝土；高性能混凝土；技术特点；研究

1、引言自密实混凝土(self－compacting concrete。简称SCC)，是一种高流动性且具有适当粘度的混凝土，它不离析，能够通过钢筋填满模板内的任何空隙，在重力作用下自行密实，属于高性能混凝土的一种。其突出特点是拌合物具有良好的工作性能，即使在密集配筋和复杂形状的条件下，仅依靠自重而无需振捣便能均匀密实填充成型，为施工操作带来极大方便。同时，兼有提高混凝土质量、改善施工环境、加快施工进度、提高劳动生产率、降低工程费用等技术经济效果，被称为“最近几十年中混凝土技术最具革命性的发展”。

日本20世纪80年代，混凝土结构的耐久性问题、由于逐渐减少的熟练建筑工人而导致工程质量下降的问题等是当时的主要问题。为了解决这些问题，日本东京大学教授冈村甫(Okamura)最早提出“免振捣的耐久性混凝土”，并由小泽(Ozawa)和前川(Maekawa)做了相应的基础研究。1996年冈村首次将这种混凝土命名为自密实高性能混凝土(self－CompactingHigh Performance Concrete)，其关键技术是通过掺加高效减水剂和矿物掺合料。在低水胶比条件下，大幅度提高混凝土拌合物的流动性，同时保证良好的粘聚性、稳定性，防止泌水和离析。

2、自密实混凝土性能和技术特点

与普通混凝土相比，自密实混凝土具有下述性能：(1)高流动性，自密实混凝土必须能够流动并填满模板内每个角落。(2)稳定性好，自密实混凝土在流动过程中必须保证不离析，减少泌水。(3)不会堵塞，自密实混凝土在流过密集钢筋或狭窄空间不能产生堵塞。

同普通混凝土相比，自密实混凝土在配合比设计上对原材质量和用量有更高的要求。主要表现在如下方面：

(1)高效减水剂是自密实混凝土产生的前提。自密实混凝土随着高效减水剂的发展而产生的，减水剂对其性能有决定响。减水剂的作用相当于振捣棒，均匀分散水泥颗粒于水形成浆体，骨料通过浆体浮力和粘聚力悬浮于水泥浆中。《自密实混凝土应用技术规程》(CECS203:2006)中规定，宜选用聚羧酸系高效减水剂，当需要提高混凝土拌和物粘聚性时，自密实混凝土中可掺入增粘剂。

(2)自密实混凝土对水泥的要求。水泥强度等级根据混凝土的试配强度等级选择，同时考虑与减水剂相容性问题，通常自密实混凝土比普通混凝土水泥用量多、水泥强度等级高。《自密实混凝土应用技术规程》中规定，使用矿物掺合料的自密实混凝土，宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

(3)自密实混凝土对骨料的要求。自密实混凝土对骨料有较高的要求，《自密实混凝土应用技术规程》规定，粗骨料宜采用连续级配或2个单粒径级配的石子，最大粒径不宜大于20mm；石子的含泥量≤1.0％、泥块含量≤0.5％、针片状颗粒含量≤8％；石子孔隙率＜40％。

(4)超细矿物掺合料是配制自密实混凝土的必要条件。超细矿物掺合料是自密实混凝土配制不可缺少的条件，它们可以提高拌合物的流动性、减少水泥用量和水化热，并通过二次火山灰效应参与水化进程，提高混凝土后期强度。常用的超细矿物掺合料有粉煤灰、矿粉和硅粉，矿物掺合料的细度和吸水量是重要的参数，一般认为直径小于0.125mm的细矿物掺合料对自密实混凝土更有利，并且要求0.063mm孔径筛的通过率大于70％。

3、国内外自密实混凝土的研究及应用现状

目前对自密实混凝土的研究主要从配合比优化人手，结合结构设计、生产质量控制、现场施工工艺、工程应用等方面展开。在配合比优化方面主要针对自密实混凝土对材料和配比的敏感性，在大量正交试验的基础上，分析外加剂、矿物掺合料、骨料质量和数量等因素对自密实混凝土工作性能的影响，建立定量关系。利用优化理论，研究基于地域材料特点的自密实混凝土最佳配比方法；在材料性能试验方面，主要从混凝土的流变性能和工作性能；早期体积稳定性如收缩、徐变、温度变形等；力学性能如抗压强度、弹性模量、粘结强度等：抗渗性等方面展开。在理论研究方面如白密实混凝土的物理力学性能和耐久性方面的理论分析比较少。尤其是早期的收缩机理，影响因素的数量及程度，测量方法，预测模型等问题研究较少。

日本到2004年自密实混凝土总应用量已超过250万m³，并有逐年增加之势。目前，日本正在致力于将自密实混凝土从特种混凝土发展成普通混凝土。典型的工程应用实例是跨度为1990m的明石海峡大桥(悬索桥)，该桥的两个锚碇分别使用了24万m³和15万m³强度为25MPa的自密实混凝土。由于采用了自密实混凝土，使得锚碇的施工工期由2.5年缩短为2年，缩短工期20％。

近年来，由于日本应用自密实混凝土的不断成功，使西方国家也开始关注和应用该项技术。其中，美国西雅图六层的双联广场钢管混凝土柱(28d抗压强度115MPa)是迄今为止自密实混凝土应用中强度最高的实例。由于采用了超高强度自密实混凝土，从底层逐层泵送，无振捣，降低了结构成本的30％。荷兰也是目前应用该技术较为普及的国家之一，大约有75％的预制混凝土结构采用自密实混凝土。不仅保证了特殊结构施工的需求，也使混凝土制品的性能与外观质量得到了改善和提高。

我国自密实混凝土的研究及应用相对较晚，但近几年得到迅速的发展。北京、深圳、南京、济南、长沙等城市陆续有了自密实混凝土的应用报道，应用领域也从房屋建筑扩大到水利、桥梁、隧道等大型工程。从1995年开始，浇筑量已超过4万m³。主要用于地下暗挖、密筋、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位，同时也解决了施工扰民等问题，缩短了建设工期，延长了构筑物的使用寿命。其中具有代表性的工程实例有：北京首都机场新航站楼的简体墙、西单北大街东侧商业区改造的工程，大亚湾核电站的核废料容器建设工程，厦门集美历史风貌建筑的保护工程，长江三峡等多个水电站的导流洞、左岸左厂坝的引水工程，润扬的长江大桥的建设工程，福建万松关的隧道工程。均取得了较好的技术、经济和社会效益。

近几年自密实混凝土在我国发展应用速度加快，应用领域也进一步拓展，但国内尚未有统一的工程标准，致使在应用中缺乏指导性文件，产生了一些问题，不利于该技术的推广应用。为此，中国工程建设标准化协会在搜集了国内外有关的标准资料，翻译了国外的有关资料，并结合国内的实际情况编制了《自密实混凝土应用技术规程》(CECS203:2006)，推荐给工程建设、施工和使用单位采用。

4、展望由于自密实混凝土诸多的优点，其应用前景非常广阔，但由于开发与应用的历史较短。尚有一些问题及内容需要进一步研究：

(1)配合比设计方法。自密实混凝土配合比设计方法，尚缺乏对不同设计、施工要求以及使用不同外加剂情况的综合考虑，并应在设计中将经济性考虑进去，从而做到配合比的优化设计。

(2)外加剂选用。自密实混凝土所用的外加剂缺乏相关的标准，给使用单位的选用带来了较大的困难。

(3)早期收缩开裂及脆性的问题。由于在低水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物细掺合料的混凝土中会产生自干燥，从而引起混凝土的自收缩，使混凝土内部结构受到损伤，而产生微裂缝。目前的研究主要集中于考察自收缩率的影响因素及其程度上，而在自收缩的收缩机理、计算公式及检测方法上尚需进一步研究。

(4)物理力学性能和耐久性能的的认识。自密实混凝土的施工性能已得到了比较充分的研究，但是在掺入大量的高效减水剂后，自密实混凝土的物理力学性能和耐久性能是否发生变化及其变化规律，目前还不是十分了解。

欧洲自密实混凝土工作性评价体系 篇4

自密实混凝土是高性能混凝土的一个重要组成部分。自密实混凝土拌合物在不经振捣的情况下,完全依靠自重就可以通过一定密度的钢筋,填充满模板的各个角落。普通高性能混凝土主要表现为大流动性,因此其工作性主要采取检测坍落扩展度;而自密实混凝土的工作性又称自密实性,包括流动性、抗离析性、间隙通过性和自填充性。对于其工作性的评价是进行配合比设计和现场质量检验的基础。现今欧洲已经发展了一些新的研究方法,如坍落流动度实验、J环测试、L型盒测试、U型箱、V型漏斗等诸多测试方法,并且专门制定《自密实混凝土规范和指南》来说明有关自密实混凝土性能测试的相关问题。

1 技术指标

对于自密实混凝土的流动性、抗离析性、间隙通过性及自填充等工作性,欧洲制定的《自密实混凝土规范指南》都相应的给出了技术指标,指明了用何种方法来检测及检测的内容,见表1。

2 测试方法

2.1 坍落扩展度实验

坍落扩展度试验是将混凝土装入坍落度桶,测试坍落度桶提起后混凝土流动至500mm时间(T500)和最终扩展度(D)。流动时间反映混凝土的流动能力和塑性屈服能力。一般要求T500约3~6s,D值在550~750 mm之间,检测混凝土的匀质性、离析程度、分层以及石子的分布情况。这种方法与传统的坍落度方法相近,设备简单,容易操作(见图1)。并且通过坍落扩展度可以反映自密实混凝土的均一性等级(见表2)。

J环检测是在一个直径300mm的圆环上垂直焊接若干根圆钢。圆钢的间距为(48±2)mm或粗骨料最大粒径的3倍。测试时,将J型环套在坍落筒外,用测试坍落扩展度的方法,让自密实混凝土拌合物通过J型环流出。然后测量环内外高差及J环坍落扩展度。最后用浆体筛分法:用直径350mm、筛孔5mm的筛子,将5kg自密实混凝土拌合物从50cm高处徐徐倒入筛中,静置2min后,称量通过筛子的砂浆重量。砂浆通过率5%~15%为好,>15%表示离析,>30%为严重离析(见图2)。此种方法方便快捷,容易操作,数据较为准确,在国外应用广泛。

2.3 L型盒测试方法

L型盒流动度实验是将混凝土装在L型箱筒的竖直筒内,再将插板提起使其向水平槽内绕过钢筋流动。通过测定最终流动时间及混凝土在水平槽内的坡度来判定混凝土的自流平特性。具体步骤是试验时用自来水把L型流动仪润湿,置于水平位置,将新拌混凝土置于距侧箱底部1m高度处,任其凭借自重装满侧箱,用抹刀抹平后上提隔板,使新拌混凝土通过钢筋间隙流出,测量三个指标:(1)新拌混凝土通过钢筋间隙后在水平槽内流至400mm处的时间T400(s);(2)新拌混凝土在水平槽内流动的最大距离L(cm);(3)新拌混凝土停止流动后,侧箱内混凝土降落的高度D(cm)(见图3)。

2.4 V型漏斗检测方法

将10L自密实混凝土拌合物装满V型漏斗,将表面抹平。随即打开下面底盖测试从开盖到混凝土拌合物全部流出的时间(秒)。检测数据体现自密实混凝土的流动性和抗离析稳定性。V型漏斗还有一个V5的检测方法,即测完V型漏斗后,紧接着再将漏斗装满,静置5min,再测一次,对比两次数据的差别(见图4)。

2.5 U型箱测试方法

U型箱检测是将一定尺寸方形箱体分为两部分,在A、B部分之间设隔板及一定间距的钢筋阻碍物。测试时将A部分装满自密实混凝土拌合物,表面抹平后立即抽开隔板,使混凝土拌合物通过钢筋流入B部分。检测两部分混凝土拌合物高差,体现自密实混凝土的间隙通过性,即自填充性能。两侧高度差越接近于0说明其自填充性能越好(见图5)。

3 结语

自密实混凝土工作性,即自密实性的适宜检测方法为:

(1)流动性:用坍落扩展度检测即可,坍落扩展度的适宜范围为550~750mm。对于钢筋较密,配制混凝土的胶结材(粉体)较多,水胶比较小的自密实混凝土的坍落扩展度不宜小于550mm。

(2)抗离析稳定性:大量试验表明,V型漏斗法与T500法同样可以表明自密实混凝土拌合物的抗离析粘聚性,而T500的试验方法简单易行,不需添置仪器设备,宜以T500法作为检测自密实混凝土抗离析性的方法。粘聚性适宜的流动时间为5~15s对于钢筋较密,粉体量较多,水胶比较小的拌合物也不宜超过20s。

(3)自填充性(间隙通过性):箱形试验是主要检测方法,但钢筋净间距为35mm的障碍物只适用于粗骨料最大粒径小于20mm的拌合物。对于钢筋较密的结构宜适当降低粗骨料最大粒径。

参考文献

[1]刘运华,谢友军等.自密实混凝土研究进展[J].硅酸盐学报.2007年第5期第35卷第5期

[2]杨丽娟,刘旭昕等.自密实混凝土的实验研究[J].包钢科技.2007年2月第33卷第1期

[3]黄会锋,曾小丽.普通自密实混凝土工作性能试验分析

自密实混凝土工作性 篇5

关键词：无砟轨道；自密实；模板；应用

1 工程概况

中交一公局第六工程有限公司苏家屯制梁场承担跨沈丹特大桥、后岗特大桥、柳河特大桥及跨沈本大道1#特大桥的全部无砟轨道施工任务。

2 CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土模板设计说明

CRTSⅢ型板式无砟軌道底座和轨道板采用自密实混凝土连接，自密实混凝土层为单元结构。根据无砟轨道结构设计，由于CRTSⅢ型轨道结构曲线段的超高全部在底座板上设置完成的，与自密实混凝土层没有关系，所以不论对于桥梁段还是路基段，所有段落的自密实混凝土设计高度均为10cm，因此对于自密实混凝土的模板设计就简单很多，仅需根据不同轨道板型号在长度方向上分别设计即可。CRTSⅢ型轨道板包括P5600、P4925，P4856和P3710四种型号，所以本套自密实混凝土模板就根据这四种型号轨道板进行设计。

3 组装方法

本套自密实混凝土模板由端头模板、侧模中间段、带观察孔的连接段侧模以及对应的扣压装置组成。采用卡扣装置方式连接的模板拼装，拆卸更便捷，采用螺栓方式连接的模板更牢固，而且相比于卡扣装置连接的模板成本较低。本工程负责施工段落内，总计要完成7264块轨道板的自密实混凝土灌注工作，对于模板的重复使用的效率以及抗损坏的能力就有较高要求。综合考虑后，选用的是螺栓方式连接的自密实混凝土模板。

对于四种型号轨道板的自密实混凝土模板，由于自密实混凝土层与轨道板对齐，四种型号的轨道板自密实混凝土端头模板均为相同尺寸，侧模中间段和带观察孔的连接段侧模在长度上则根据轨道板型号的变化而变化。四种型号轨道板根据实际选用相应尺寸侧模中间段以及连接段。

自密实混凝土层部分模板内侧需粘贴一层透水模板布，要保证模板布粘贴平顺、牢固、无褶皱、无翘边，防止在灌注过程模板布嵌入自密实混凝土层。模板拼装要保证接缝处平整完好、不漏浆，模板错台不得大于1mm。

扣压装置通过压杠、花篮螺栓和膨胀螺栓配套使用保证自密实混凝土灌注过程中和灌注后轨道板不上浮。通过花篮螺栓一端与钢筋相扣（该段一定要固定在钢筋底部，贴近底座侧面板）、另一端与压架相扣的形式，通过绞紧花篮螺栓来达到扣压轨道板，限制其位移。特殊地段，比如线间防水施工先于自密实混凝土灌注施工，此时采用在底座板横向边坡上固定膨胀螺栓，通过膨胀螺栓固定于花篮螺栓连接的特制钢板座，达到防止轨道板上浮的目的。直线段轨道板上设置的下料管露出轨道板上表面的高度不宜小于70cm，防溢管露出轨道板上表面的高度不宜小于30cm；曲线段轨道板上设置的下料管露出轨道板上表面的高度不宜小于100cm，防溢管露出轨道板上表面的高度不宜低于超高一侧轨道板上表面最高处高度。

4 实用效果

自密实混凝土层模板在沈丹客运专线上应用广泛，较好地完成了全部自密实混凝土的灌注任务。自密实混凝土模板在反复使用过程中强度、刚度及稳定性均能满足施工要求，模板拼装、拆卸和倒运均简单快捷，在一定程度上提高了自密实混凝土模板的周转效率，降低了施工成本。

在实用的过程中，我们也发现本套自密实混凝土模板也存在一些有待改进的地方，比如带排气口的侧模与端头模板的连接段，在清理排气口内的自密实混凝土过程中，部分模板有少许变形，导致模板与轨道板的结合处有缝隙，经过研究分析以及对其他项目的模板工装进行比较发现，可以将调整排气口的位置放在轨道板的拐角处，既可以满足排气要求，又在一定程度上改善了排气口处的自密实混凝土拆模后的外观质量。

5 CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土工装的技术核心与创新

该套CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土灌注工装因其组装简单、快捷以及搬运方便等特性，在沈丹客专全线应用广泛，且施工效果良好，主要技术核心和创新点如下：

①多功能压杠的开发应用。如何能保证精调完成的轨道板在后续灌注中不发生位移，同时方便与底座的连接固定，这是关键的一项技术。本工程研发了一款CRTSⅢ型板式无砟轨道多功能压杠，并于2014年向国家知识产权局申请了专利，并于2014年8月28日授权，授权号为：2014203040595，并在沈丹客专上推广应用。

②由于桥梁或者路基段线间距较小，保质保量地运送自密实混凝土也成为施工质量控制的关键点。为此，本工程技术人员自主研发了《高速铁路简易双向行走且可升降式混凝土运输斗》，于2014年向国家知识产权局申请了专利，已于2014年9月25日授权，授权号为：2014203696458。由于简单实用，经济性好，在沈丹客专全线推广使用。

③由于CRTSⅢ型板式施工时，单元较多，独立性强，虽然操作较简单，但是耗时费力，如果加快混凝土部分施工速度，就等于缩短了工期，节约了成本。为此，本工程技术人员自主研发了《CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土侧向灌注工装》，并于2014年获得了国家知识产权局授权，授权号为：2014203697465。由于该装置比常规施工速度提高了一倍，运用简单易行，其他兄弟单位均借鉴此法。

本套CRTSⅢ轨道板自密实混凝土模板，因其适用性广泛，操作简便快捷，并且现场施工质量优良，一定程度上节约了施工成本、缩短了工期，经济效益可观，在沈丹客运专线全标段得到积极推广，对于以后类似工程可借鉴推广。

参考文献：

[1]本刊编辑部.“参考文献”范例（部分）[J].铁道建筑，2016（02）.

自密实混凝土工作性 篇6

1选取的施工实例

选取某隧道配备的混凝土隔离墙予以施工。安装模板后,墙体设有致密性的内在钢筋且表现出较大的总体断面,在断面最大处,可达4 m×5 m的规格,在这种状态下,很难手动振捣得出最佳断面形态,为了确保质量,浇筑选取了自密实方式下的混凝土,自密实方式可避免手动振捣暴露出来的各类难题,从根本入手确保质量。先期设定了施工配备的最佳目标,自密实混凝土选取为C25特定的规格,浇筑混凝土时,先要设定仰拱浇筑配备的试验,是由于混凝土拥有最优和易性及流动性,不必手动振捣。

隧道左幅测定为800 m全长及850 m的右幅全长,起点隧道衔接于江面大桥。标识了终点配备的桩号,设定为分岔形态的隧道总体构架。选定的隧道表现出分离式,最薄围岩仅存15 m。完成浇筑后,还要钻取必备样本,样本表现出如下状态:芯样混凝土拥有致密的外在表观,同时也吻合抗压性的最佳强度。

2低标号自密实混凝土的独特优势

制作混凝土时,粉煤灰整合了根本性的三重效应,即火山灰效应、细微骨料效应、自身形态效应。作为辅助凝胶,粉煤灰常被用作泵送现场内的混凝土,同时也适宜商品性的混凝土制作。然而,某些区段没有足量可调运的粉煤灰,历经长途运送后耗费了大量的额外资金,使成本增加,若不添加粉煤灰,则调制得出的混凝土将会消耗更多量的水泥,因此很难调控水泥散发出来的水化热。此外,粉煤灰表现出多样的内在品质,也增添了后续调配中的难度,与之相比,石粉含有更细微的颗粒特性,可用作人工生产,同时,后续冲洗废料时还可顺便洗掉石粉,便于总体的处理。石灰石粉先期拥有更优的活性,辅助凝胶可选这类材质替代粉煤灰。低标号自密实特定的混凝土拥有最佳的替代性能,节省了各时段的施工成本,同时新式混凝土还可减低散发出来的冗余热能,将其调控至最合适的体积变更。混凝土还可增添原有的抗裂特性,降低成本。

3施工中的要点

混凝土设定了一级自密实性能,配备了C25精确强度等级。经过先期测试,混凝土设计出来的初期配合符合预设坍落度、扩展性及流动性。可选钢模制作成的支撑性模板,此类支撑体系能够确保最佳程度的拼缝处理。在浇筑步骤中,还要慎重防控潜在性的错台、模板变形及胀大、泥浆的泄露等。运送混凝土及后续卸掉混凝土都应调控至最低的2小时,如此可确保混凝土呈现流动状态。调运混凝土时,不可随便增添运输车内的水分,卸掉原料之前,还应旋转超出1分钟后才可卸车。浇筑之前,应再次查验精准的模板间距及钢筋彼此的精确间隔。浇筑混凝土设定的各流程内,应指派专人看护模板,并轻轻敲打模板,如此即可获取最佳的土体密实状态。

4解析耐久性及工作性

在各类施工中,自密实混凝土都可减低施工经费,流程管理也增添了严格性,因此在各类施工范围内皆可选取此类混凝土,确保符合给定的工期并确保产品优质。在实际应用中还应顾及现场的真实状态,查看场地实情再决定选取最适宜的施工步骤。在施工范围内,自密实混凝土更能耐久,工作性也更加优良,可被广泛予以采纳。

4.1确保优良的耐久性

自密实混凝土应能凸显更耐久的独特优势,对此要慎重予以监管。例如配备了模板体系,还应重视调控后期浇筑并谨慎保护混凝土成品。针对细化的各步骤还应留存详尽的初期记录,施工及监管人员都应明晰彼此应有的职责,唯有全面把控,混凝土内部才会更为坚固,外表也更美观。分层混凝土应调控各层次厚度,对此可借助于标尺。遇到夜间施工,还应增设必备的照明装置,从全方位入手把控总体的耐久性。

4.2确保混凝土工作性

浇筑混凝土前,预先核验得出精准性的坍落度,是为了衡量混凝土在后续浇筑时的工作性。拆除模板后,再次查验外在表观的混凝土是否完好,选取芯部特定样本更能便于详尽的核验。经过脱模后,混凝土暴露出较少的麻面及表层气泡,内在致密并且外表优良。为了控制工作性、增添混凝土强度,还要预备好自密实统计必备的表格,做好详尽的记录,便于日后查验并且更改配合比,注重于文明施工,确保施工安全。

4.3归纳得出结论

查看现场效果可知,自密实混凝土可凭借本身重力流动,不必人为予以振捣,浇筑部位也可自动填充,获取了相同的振捣效果。为保持耐久性,还要注重日常范围内的管控及养护,防控细微的弊病。从耐久性来看,自密实混凝土表现为多层次的优势。

5结语

自密实低标号混凝土原材可用作多种工程,并表现了出独有的现场优势。浇筑及振捣时,重力作用促进了混凝土的流动性,省掉了振捣步骤。自密实混凝土也可避免原本复杂的交错性施工步骤,防控了遗漏振捣或过度振捣,易操作且拥有便捷性。施工之后,混凝土表征的密实状态及抗压度都应符合规格,以获得优良的脱模表观,即可确保现场施工质量,也提高了经济效益。

参考文献

[1]杨健英,吴慧华,Bruce Christensen,等.智能动力混凝土——低标号自密实混凝土的探索与实践[J].福建建筑,2012,(12):20-22+27.

[2]李林.聚羧酸减水剂在低胶材用量自密实混凝土中的应用[J].商品混凝土,2012,(6):40-43.

自密实混凝土工作性 篇7

关键词：自密实混凝土,L形箱,工作性能,评价标准

1 前言

自密实混凝土(Self-Compacting Concrete,简称SCC),又称高流动混凝土,通过掺入高效减水剂使混凝土拌合物得到高流动性,混凝土拌合物可依靠自重,不经振捣充满模板包裹钢筋达到密实,属于高性能混凝土的一种[1]。自密实混凝土具有良好工作性能,可浇筑复杂、薄窄钢筋密集的结构,能解决传统施工过程中,钢筋密集区难以振捣,钢筋和预埋件振捣移位的问题,同时可减轻劳动强度、改善劳动环境、缩短工期减少成本等特点。由于自密实混凝土工作性能上的优越性,对于自密实混凝土的研究与应用越来越广泛。

测试新拌自密实混凝土的工作性能,主要是评价自密实混凝土填充能力、间隙通过能力、稳定性这三种工作性能,这些工作性能直接影响自密实混凝土的工程应用。填充能力是自密实混凝土最基本的工作性能,是自密实混凝土工作性能的体现,在不振捣的情况下填充到结构的各个部位,且不会在混凝土结构的内部和表面引入多余的气泡;间隙通过能力可以保证混凝土在钢筋密集、无法振捣的结构中,混凝土能够顺利到达各个部位,是比填充性要求更高的性能;稳定性是自密实混凝土施工过程中保持自密实能力以及自密实混凝土硬化后匀质性的能力,是自密实混凝土成功的关键。因此,对这三种工作性能的评价缺一不可。

测试的仪器与方法主要有坍落度拓展度、V型漏斗、L形箱、U型仪、J型环、Orimet仪等。在国内外出版的各个规范和章程中都有详细说明[2,3,4,5,6,7,8]。其中L形箱是一种结构简单、操作简便、易于推广应用的测试仪器,故本文简单介绍L形箱测试新拌自密实混凝土工作性能的研究现状。

2 传统L形箱测试方法

L形箱(图1至图3)最初由日本学者设计,用于评价水下自密实混凝土,由一个竖直和一个水平的矩形箱组成,形状呈“L”型,在两个矩形箱连接处设有活动门和阻滞钢筋。当混凝土拌合物的坍落度大于20cm时,拌合物可以顺利的从L形箱中流出,并在水平槽中流动至趋于水平状态,但是混凝土拌合物坍落度小于20cm时,拌合物只能在水平槽中缓慢流动一段距离,这说明L形箱适用于大流动性的拌合物,尤其是自密实混凝土。

在国内外各规范中都推荐使用L形箱评价自密实的工作性能,与其他试验仪器相比,L形箱是各规范中操作方法、仪器规格和评价标准相差最小的仪器。

测试时,用混凝土将竖直箱填满,静置1min,然后打开活动门,待混凝土流入水平箱并停止流动后,测量水平箱远端混凝土高度h2和竖直箱内混凝土高度h1。自密实混凝土的填充性可以用h2/h1来评价,当h2/h1越接近1时,填充性能越好;L形箱对自密实混凝土的抗离析性比较敏感,在打开活动门前静置1min,稳定性不够的新拌自密实混凝土会在流动开始时出现堵塞的现象;流动停止后,在规范的钢筋网后没有明显的粗骨料堆积,则自密实混凝土的间隙通过能力良好。

L形箱在一定程度上可以同时评价自密实混凝土的三种工作性能,而且可以通过改变阻滞钢筋构件的尺寸、钢筋特点可以评价适用于不同结构的自密实混凝土的工作性能。

3 改进L形箱

传统的L形箱试验,能够粗略的评价自密实混凝土的工作性能,试验装置的材料没有统一,试验过程容易由于操作不当引起误差。随着自密实混凝土的研究不断深入,L形箱的测试方法、装置和评价标准没有得到及时的改进和更新,在自密实混凝土工作性能测试上难以跟上研究的步伐。因此国内外很多学者在已有L形箱的基础上进行改进,通过改进的仪器能更精确的评价自密实混凝土的工作性能。

杨静等[9]学者认为变形能力和变形速度两个指标更能反应自密实混凝土的工作性能,通过改变L形箱尺寸(图5),测量相关试验数据来反应自密实混凝土的变形能力和变形速度。

试验通过混凝土拌合物流动到水平槽不同距离的时间反应变形速度,通过竖直箱坍落的高度和水平槽流动的最大距离反应变形能力。

武汉理工大学的研究人员[10](图6)针对应用于狭长封闭的无砟轨道结构的自密实混凝土,要求能更精确的测试自密实混凝土的填充性和抗离析性。研究人员对传统L形箱的尺寸和结构进行了改进,并运用新的测试方法,得到评价自密实混凝土填充性和抗离析性的计算公式。

该改进仪器是专门适用于狭长封闭结构,相对传统L形箱测试,能够得到更为精确,而且能用公式求导的填充性和抗离析性。

自密实混凝土的工作性能要求很多,但是各标准推荐的测试方法中,还没有单一的一种测试方法能够完全评价其工作性能,往往需要两种或以上的仪器进行测试。为了得到一种能全面评价自密实混凝土工作性能的装置,研究人员将几种仪器进行组合。

由河海大学研究人员设计[11]](图7)与北京工业大学设计[12]](图8)的两款组合仪器,分别将L形箱试验与坍落扩展度和U型箱结合,实现一个仪器可以进行两种实现,有利于解决运用两种仪器试验时存在的连续性和精确性较差的问题。

还有一些改进的L型测试仪在传统的L形箱基础上进行尺寸的改变,增加一些测试装置,能够得到自密实混凝土更精确的工作性能。

在传统L形箱基础上进行改进的L型测试仪,能够得到更精确的填充性、间隙通过性和抗离析的工作性能,但是没有提出新的测试方法和评价标准,也没有反映影响自密实混凝土工作性能的本质原因。

4 流变学角度

从流变学的角度研究自密实混凝土的工作性能,可以了解自密实混凝土的本质特征,有利于自密实混凝土的发展。流变学研究的是物体的变形和流动的学科,研究对象主要是流体。一般认为新拌自密实混凝土属于宾汉姆流体,也有研究学者认为Herschel-Bulkley模型更符合其变形规律,常用用屈服应力和塑性粘度两个参数定义自密实混凝土的流动性,并满足如下关系:

对于自密实混凝土粘性大,不同的配合比,即使坍落度拓展度值相同,但是拌合物坍落的过程与速度会有很大的区别,所以通过最终流动停止形态的数据已经不能全面反映自密实混凝土的工作性能,采用变形能力和变形速度更为合理,而屈服应力和塑性粘度是影响变形能力和变形速度的本质因素。当自密实混凝土所受外力或自身重力大于屈服应力时,自密实混凝土开始流动,流动的过程主要受到塑性粘度的影响,自密实混凝土的稳定性与屈服应力和塑性粘度两者都存在相关性。有试验证明[13],在两种混凝土的坍落度与屈服应力相近的情况下,塑性粘度差别很大,混凝土工作的量化值差距很大,新拌混凝土的工作性能的差别可以用流变参数反映出来。

4.1 混凝土流变参数研究

流变仪能够测出混凝土拌合的剪切应力和剪切速率曲线,采用两点法,可计算出新拌自密实混凝土的流变参数τ0和μp。流变仪主要有BML旋转粘度计、BTRHEOM流变计和ICAR流变仪等[14,15,16],主要分为同轴性和平行板型等,但是有些流变仪价格昂贵,有些仪器笨重、操作复杂,有些结构复杂,有些在试验时会发生卡住叶片的故障,有些会使混凝土发生离析,这些存在的问题都不利于流变仪的普及应用,且不适合现场使用。

坍落度试验可以评价新拌自密实混凝土的流动性,国内外很多学者通过理论分析和大量试验数据,并结合流变仪测试数据,确定了坍落度试验数据与自密实混凝土流变参数之间的关系[17]。

4.2 L形箱测试流变参数研究

Nguyen T L H等[18]利用L形箱试验进行理论推导,建立了测试数据h1/h2与均匀流体的流变参数屈服应力之间的关系。并用石灰粉悬浮液进行试验,得到的流变参数与流变仪测试结果吻合较好。

未插阻滞钢筋时,有:

插有阻滞钢筋时,有:

在Nguyen T L H理论推导的基础上,Annika Gram等[19]运用改进的L形箱对水泥砂浆进行试验,建立了水泥砂浆屈服应力和塑性粘度两个流变参数与实验测量数据之间的关系。

有研究人员在此基础上利用L形箱对自密实混凝土的流变参数进行求导,并得到相关的求解公式。

刘伟强[20]用L形箱进行自密实混凝土试验,根据的得到的结果,对公式(4)进行变换,得到适用于自密实混凝土的屈服应力求解公式(7);再将坍落度时间和L箱中的流动时间(T)进行拟合,得到他们的关系,进而对公式(2)进行改写,得到塑性粘度的公式(8):

单智[21]对L箱实验进行改进,去掉水平槽端部的挡板,根据流体力学当中的知识,提出“三段两区,稳定层流”的假设,分别对稳定流变与流变终止两个状态下的流变原理进行推导,并建立相关测试参数与屈服应力τ0、塑性粘度μp之间的关系:

周扬[22]借鉴岩石力学参数反演的思路,对新拌自密实混凝土进行L箱流变实验测试,记录相关试验数据,并对试验过程录像。然后借助数值模拟进行反演,得到最佳的流变模型和流变参数。再将L箱得到的流变参数与新拌自密实混凝土流变参数拟合,得到经验公式。

上述研究证明通过L形箱试验能够得出自密实混凝土的流变参数,而且相对于其他流变仪,L形箱结构简单、操作方便。但是根据流体力学中的相关知识,上述研究使用的L形箱,不能做到忽略侧壁剪切的影响,水平槽末端的挡板引起拌合物回流会影响拌合物流动过程,会影响试验结果的精确程度。

5 结论与展望

随着社会的发展,越来越多的工程将会使用自密实混凝土,传统的测试方法与仪器难以满足其工作性能的评价,从流变学角度评价自密实混凝土的工作性能是自密实混凝土的研究趋势。

自密实混凝土配制技术探析 篇8

自密实混凝土除了满足硬化后的强度、耐久性外, 更重要的是实现自密实性能。自密实性能包括流动性、抗离析性和填充性三个方面。实现自密实性能, 主要采取增大粉体材料量和选用优质高效减水剂的方法提高浆体的粘性和流动性, 以利于充分包括与分割粗、细骨料颗粒, 使骨料悬浮在浆体中, 形成优越的自密实性能。

1 自密实混凝土的配制技术

1.1 原材料的选择

1.1.1 水泥

普通泵送混凝土所用水泥一般均可用于自密实混凝土。水泥的选择主要是考虑其和外加剂的适应性问题, 一般来说, C3A含量低、碱含量低和标准稠度用水量低的六大通用品种水泥更适宜配制自密实混凝土。

1.1.2 骨料

骨料是混凝土的重要组成部分, 其形状、粒径、性能等对混凝土的工作度、强度、稳定性、密实性以及耐久性都有直接影响。自密实混凝土应选择坚固性好、密实、含泥量少的骨料。粗骨料宜选择粒径方圆、致密、洁净的骨料, 且宜采用连续级配或两个单粒径级配的石子, 最大粒径不宜大于20mm;石子的含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量、空隙率宜分别满足≤1.0%、≤0.5%、≤8%、<40%。细骨料宜选用级配良好的Ⅱ区中砂, 砂的含泥量、泥块含量宜分别满足≤3.0%、≤1.0%。

1.1.3 掺合料

自密实混凝土浆体总量较大, 如果胶凝材料单用水泥则会引起混凝土早期水化放热较大、硬化混凝土收缩较大, 不利于提高混凝土的耐久性和体积稳定性, 掺用优质活性矿物掺合料则可克服这些缺陷。而且自密实混凝土需要拌和物具有高流动性、高粘聚性、低泌水性, 品种适宜的优质活性矿物掺合料可以和水泥颗粒形成合理的级配, 可以降低胶凝材料的需水量, 从而改善拌和物的上述工作性, 并提高混凝土的后期强度和耐久性。一般常用的掺合料有:粉煤灰、磨细矿渣、硅灰和沸石粉及其复合物等。掺合料的性能应符合相关标准的要求。

1.1.4 外加剂

高效减水剂是配制自密实混凝土必不可少的成分。由于自密实混凝土要求具有较大的流动性、良好的粘聚性等, 所以需要选择碱水率较高、保水性较好的优质高效减水剂。聚羧酸系高效减水剂具有掺量低、碱水率高、混凝土强度增长快、拌合物坍落度损失小、拌和物粘滞阻力小、可明显改善混凝土的收缩性能、在一定程度上弥补自密实混凝土往往收缩较大的缺陷等优点, 所以, 十分适合于配制自密实混凝土, 尤其是在配制高强自密实混凝土方面表现出更加明显的性能优势。为了使拌和物在高流动性条件下获得适宜的粘度、良好的粘聚性而不离析, 自密实混凝土中也可掺用增粘剂。

1.1.5 水

应符合《混凝土拌和用水标准》。

1.2 配合比设计

1.2.1 初期配合比设计步骤

1) 确定单位体积粗骨料体积用量Vg。 根据自密实混凝土性能等级选取Vg。一级:0.28～0.30m3, 二级:0.30～0.33m3, 三级:0.32～0.35m3。

2) 确定单位体积用水量Vw、水粉比、粉体体积Vp、浆体量。单位体积用水量、水粉比和单位体积粉体量的选择, 应根据粉体的种类和性质以及骨料的品质进行选定, 并保证自密实混凝土所需的性能。

(1) 单位体积用水量宜为155～180kg。

(2) 水粉比按体积比宜取0.80～1.15。

(3) 根据单位体积用水量和水粉比计算得到单位体积粉体量。单位体积粉体量宜为0.16～0.23 m3。

(4) 根据单位体积用水量和单位体积粉体量计算得出单位体积浆体量。单位体积浆体量宜为0.32～0.40 m3。

3) 确定含气量Va。自密实混凝土的含气量应根据粗骨料最大粒径、强度、混凝土结构的环境条件等因素确定, 宜为1.5%～4.0%。

4) 计算单位体积细骨料量Vs。 单位体积细骨料量Vs应由单位体积粉体量Vp、细骨料中粉体含量 (设为a) 、单位体积粗骨料量Vg、单位体积用水量Vw和含气量Va确定。

Vg+Vp+Vw+Va+ (1-a) Vs=1

5) 计算单位体积胶凝材料体积用量Vce。 单位体积胶凝材料体积用量可由单位体积粉体量减去骨料中小于0.075mm的粉体颗粒体积量确定。

6) 计算水灰比 (W/C) 与理论单位体积水泥用量Vco。 根据混凝土设计强度等级, 按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55计算混凝土配制强度和W/C, 再根据计算出的W/C和已确定的Vw得到相应的理论单位体积水泥用量Vco。

7) 计算单位体积矿物掺合料量Vf和实际单位体积水泥用量Vc。

根据活性矿物掺合料的种类和工程设计强度确定活性矿物掺合料的取代水泥率 (设为X) 、超量取代系数μ, 然后通过胶凝材料体积用量Vce、理论水泥用量Vco计算出单位体积矿物掺合料量Vf和实际单位体积水泥用量Vc。

Vco* (1-X) +Vco*ρc*X*μ/ρf =Vce

(ρc、ρf分别为水泥、矿物掺合料的表观密度)

Vf =Vco*ρc*X*μ/ρf

Vc=Vco* (1-X)

8) 计算水胶比, 根据已确定的用水量与水泥、矿物掺合料总量之比计算。

9) 外加剂掺量, 应根据所需的自密实混凝土性能经试验确定。

1.2.2 配合比的调整与确定

1) 验证新拌混凝土的质量, 按设计出的初期配合比进行试拌, 验证是否满足新拌混凝土的性能要求。

2) 根据新拌混凝土性能进行配合比调整, 当新拌混凝土达不到所需性能时, 应对外加剂、单位体积用水量、单位体积粉体量、单位体积粗骨料量进行适当调整。若上述调整仍不能满足要求, 应对使用材料进行变更, 如变更较难时, 应对配合比重新进行综合分析, 调整新拌混凝土性能目标值, 重新设计配合比。

3) 验证硬化混凝土质量, 新拌混凝土性能满足要求后, 应检验硬化混凝土性能是否符合设计要求。若不符合要求, 应对材料和配比进行适当调整后, 重新进行试拌和试验再现确认。

1.3 自密实混凝土的拌制

拌制自密实混凝土宜采用强制式搅拌机, 并采用二次投料方式。各种原材料的计量均应按质量计, 每盘计量允许偏差为:水泥、掺合料 +2%, 水、外加剂 +1%, 骨料+3%。应及时测定砂、石含水率, 准确控制用水量。

1.4 自密实混凝土的浇筑

浇筑时的最大自由落下高度宜在5m以下, 最大水平流动距离不宜超过7m。楼板混凝土面层浇筑完毕后, 应在初凝后终凝前进行二次抹压。

1.5 自密实混凝土的养护

由于自密实混凝土的胶结料用量一般较高。混凝土的水胶比较小, 在终凝前的失水极易造成早期收缩裂缝, 因此早期的养护尤为重要。混凝土浇筑完毕后, 可采用覆盖、洒水、喷雾或用薄膜保湿、喷养护剂等措施及时养护, 养护时间不得少于14d。

摘要：从原材料的选择、配合比设计、混凝土的配制、浇筑、养护等方面浅析了自密实混凝土的配制技术, 供同行参考。

关键词：自密实混凝土,流动性,抗离析性,填充性

参考文献

[1]自密实混凝土应用技术规程CECS203:2006中国工程建设标准化协会标准.

[2]刘英, 吴冬, 王兴辉.自密实混凝土在国家体育场的研究和应用.混凝土, 2008.

自密实混凝土的试验配制 篇9

关键词：自密实混凝土,配合比,试验

自密实混凝土因其优良的工作性能而被应用于一些需要大流动度的结构和工作环境中。由于自密实混凝土在浇注过程中无需振捣成型, 显著降低了传统振捣混凝土施工中的噪音污染, 大幅度减轻了工人的劳动强度。此外, 它解决了配筋密集、结构复杂工程因骨料阻塞造成的空洞等问题, 减少了传统混凝土施工因漏振、过振造成的上下分层蜂窝麻面, 提高了混凝土质量和耐久性能。同时由于配制自密实混凝土需要大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰等工业固体废弃物, 有利于资源的综合利用和生态环境的保护, 因此自密实混凝土被誉为“绿色混凝土”。本文主要探讨试验配置自密实混凝土的方法。

1 试验目的

1) 探讨自密实混凝土配合比设计的流程;

2) 试验室配制出强度等级为C50-C80的自密实混凝土。

2 试验方案

2.1 自密实混凝土配合比设计思路

自密实混凝土需要掺加高效减水剂和各种矿物质材料提高其流动性和稳定性, 达到依靠重力作用自行流平密实而不离析泌水。不同水泥与外加剂之间相容性存在差异, 这是毫无疑义的, 同时矿物掺合料也存在与减水剂的相容性问题, 因此, 自密实混凝土的浆体组成应通过净浆流动度试验, 判断所用水泥、掺合料与高效减水剂的相容性, 在此基础上进行合理选择, 确定高效减水剂和矿物掺合料的种类和掺合料系数γ。

自密实混凝土拌合物的均匀性要求需要各种组分达到最佳密实状态, 按照最大密实理论, 粗细骨料应达到最佳的堆积状态以使得空隙率最小, 表现为粗细骨料的堆积密度达到最大。此时, 确定合理砂率βs。根据Metha和Aitcin对高性能混凝土研究结果:要使高性能混凝土同时达到最佳的施工和易性和强度性能, 其水泥浆与骨料应有一个最佳体积比, 其值为35∶65。本试验将在固定其他参数的基础上, 取浆体体积比为33%、36%、39%和42%做对比试验, 综合确定最佳的浆体体积比Vp。混凝土的强度往往取决于水胶比W/B的大小, 因此, 为了配制满足不同强度要求的自密实混凝土, 需要通过试验确定水胶比的范围, 合理取值。

在确定上述参数取值的基础上, 按体积法计算自密实混凝土的配合比。按照计算配合比进行试配, 结合工作性和强度进行调整, 确定最终的自密实混凝土配合比。

2.2 自密实混凝土性能检测方法

1) 工作性:采用坍落度仪和L-型仪, 测量提起坍落筒2m in后的扩展度D, 扩展至50cm时的时间T50, 水平槽内拌合物的流平坡度, 并目测拌合物的保水性和骨料堆积情况。

2) 力学性能:按《普通混凝土力学性能测试方法》测定硬化后混凝土的抗压强度。

2.3 试验设计

2.3.1 净浆流动度试验

试验目的:检测水泥、高效减水剂和粉煤灰在不同水胶比条件下的性能和适应性, 以流动度最大, 经时损失最小为准。

试验内容:通过固定水胶比和粉煤灰掺量, 寻找减水剂的饱和点;通过固定水胶比和减水剂, 改变粉煤灰用量, 考察净浆的性能, 以此确定粉煤灰最佳用量。

参数范围:水胶比W/B=0.35;粉煤灰掺量:15%、30%、45%、60%。

2.3.2 合理砂率试验

试验目的:寻找粗、细骨料在不同砂率βs条件下的最大堆积密度。试验内容:设定不同砂率值, 测量砂、石在该条件下的堆积密度, 绘出相应拟合曲线图, 确定最大堆积密度条件下的合理砂率值。

参数范围:βs=30%、40%、50%、60%

2.3.3 最佳浆骨比试验

试验目的:寻找最佳浆骨比, 确定净浆体积比Vp。

试验内容:固定W/B=0.35和βs, 变化净浆的体积比, 以混凝土坍落扩展度最大且拌合物密实均匀性良好满足要求。

参数范围:Vp=33%、36%、39%、42%。

2.3.4 水胶比试验

试验目的:探讨自密实混凝土的强度随水胶比变化趋势。

试验内容:变化水胶比, 配制满足工作性要求的自密实混凝土, 测定其28天抗压强度。

参数范围:W/B=0.29、0.32、0.35、0.40

2.4 试验结果及分析

2.4.1 净浆流动度试验结果

固定水胶比W/B=0.35, 测定高效减水剂SP的饱和点。

从图1可以看出, 聚羧酸系高效减水剂与水泥的的适应性良好, 表现为饱和点用量低 (1.0%左右) , 在低掺量时也能使浆体具有高流动性, 且流动度经时损失小。

在水胶比W/B=0.35时, 变化粉煤灰掺量得到图2, 可以看出, 粉煤灰最佳掺量为30%左右。

2.4.2 合理砂率试验

由图3的拟合曲线可知, 合理砂率应取βs=40%左右。

2.4.3 最佳浆骨比试验

取砂率βs=40%, 固定水胶比W/B=0.35, 粉煤灰掺量为30%, 测定不同净浆体积含量下的混凝土坍落扩展度, 试验结果见图4。可以看出, 随着拌合物中浆体体积的增大, 拌合物流动性能增加, 表现为坍落扩展度增加。但当浆体体积增加到一定程度时, 坍落扩展度增加不明显, 而拌合物则出现离析泌水现象。综合考虑, 最佳的浆体体积应取Vp=40%左右。

2.4.4 水胶比试验

基本固定砂率、掺合料系数及浆体体积比的取值, 变化水胶比W/B取值0.40、0.35、0.32、0.29, 考察单纯水胶比变化对混凝土性能的影响。试验结果可知, 当水胶比从0.40降至0.29时, 28天抗压强度从62.5MPa增至91.2MPa, 增长幅度高达46%。混凝土强度随水胶比的降低而升高, 这与普通混凝土相似。由此可认为, 水胶比是影响自密实混凝土强度的主要因素。

3 结语

基于本文提出的自密实混凝土配合比设计思路, 在实验室内配制出强度高达91.2MPa的自密实混凝土。在本试验条件下, 粉煤灰最佳掺量为30%, 砂率40%, 浆体体积比40%, 高效减水剂掺量1%左右, 选择不同水胶比可以配制出满足不同强度要求的自密实混凝土。

参考文献

[1]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社, 1996.

[2]刘广同, 等.基于最佳浆骨比的混凝土配合比设计方法研究[J].混凝土, 2003.

自密实混凝土研究及应用 篇10

自密实混凝土是一种在自重作用下无需振捣即能密实成型的高性能混凝土。即拌合物具有很高的流动性而不离析、不泌水, 能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。

近几年来, 由于自密实混凝土的优越性, 自密实混凝土的研究与应用实践在世界范围内广泛展开。我国中南大学等单位于2005年5月26～28日在湖南长沙主办了我国第一次自密实混凝土技术方面的国际研讨会。

2 优缺点

2.1 避免采用振动造成钢模板变形, 内部钢筋、波纹管、预埋件位置偏移。

2.2 消除混凝土振捣施工中的噪音污染, 减轻工人劳动强度, 可加快施工速度、保证和提高施工质量。

2.3 由于配制自密实混凝土需要大量粉煤灰、矿渣粉、硅灰等工业固体废弃物, 有利于资源的综合利用和生态环境的保护。

2.4 因为具有很高流动性能, 能保证混凝土在不利的浇筑条件下也能密实成型, 可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷, 应用范围广泛。

2.5 自密实混凝土因使用大量矿物细掺料而降低混凝土的温升, 自密实混凝土有很好的抗化学侵蚀和抗碱骨料反应的能力, 矿物细掺料抗碱骨料反应的有效掺量粉煤灰为30%, 矿渣是40%, 提高其抗劣化的能力, 可提高混凝土的耐久性。

3 自密实混凝土拌合物的性质

自密实混凝土具有良好的流变性能, 具有良好的抗离析性, 能通过较密钢筋间隙和狭窄通道即间隙通过性, 较好的填充能力。

4 自密实混凝土试验配比

4.1 原材料

4.1.1 水泥优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

4.1.2 易选用中砂或中粗砂, 细砂和粗砂不易采用。

4.1.3 外加剂优先选用聚羧酸系高效减水剂。

4.2 配合比设计

4.2.1 配合设计原则

高性能自密实混凝土是在较低水灰比条件下, 利用外加剂和掺合料的调节作用, 降低混凝土的屈服应力, 同时混凝土拌合物又具有足够的塑性粘度, 使骨料悬浮在水泥浆中, 不泌水, 不离析, 填充钢筋和模板空隙, 形成致密结构。

4.2.2 配合比设计程序

在配合比设计中, 遵守流动性和抗离析性平衡的原则, 遵循水泥用量、粉煤灰掺量、砂率、外加剂掺量四因素, 以混凝土坍落扩展度、V型漏斗通过时间、箱型试验填充高度、28d标养强度为考核指标建立正交试验表, 确定各种原材料的比例。

4.2.3 配合比验证

(见表2)

4.2.4 混凝土性能

(1) 力学性能

在水胶比相同条件下, 自密实混凝土的抗压强度、抗拉强度与普通混凝土相似, 弹性模量与普通混凝土的相当。

(2) 长期耐久性能

自密实混凝土均具有更高的抗冻融性能, 自密实混凝土中氯离子的渗透深度要比普通混凝土的小, 耐久性更好。

5 施工特点

自密实混凝土由于优异的施工性能, 可大大加快施工速率, 减小劳动强度, 并可避免由于可能振捣不足而引起混凝土的严重质量事故;低水胶比、低温升和大量矿物细掺料, 可保证混凝土的耐久性。

自密实混凝土由于一般凝结时间较长, 早期强度较低, 冬季施工时要注意保温, 自密实混凝土的质量对原材料的变动很敏感, 制作和施工中各环节的控制要求严格, 因此对技术和管理人员的要求高。由于组成材料多, 必须注意搅拌均匀, 目前多采用双卧轴强制式搅拌机搅拌时间比普通混凝土的长1～2倍, 60～180min甚至更长是必要的, 从而避免施工过程离析发生。

投料顺序最好是先搅拌砂浆, 最后投入粗骨料。一般来说, 自密实混凝土更加适合于泵送浇筑。

柱子和墙浇筑前要严格检查钢筋间距及钢筋与模板间的距离可准备一根长钎插捣, 排除可能无法逃逸的空气。

6 结论

目前对自密实混凝土已有的测试方法中在评价自密实混凝土填充性、间隙通过性方面, 取得了较好的效果, 获得了较为一致的认同;自密实混凝土原理已经明了, 在国外已经使用较广, 引进先进的国外技术, 配比优化和外加剂使用, 将使自密实混凝土的应用更加广泛。

参考文献

[1]刘传昆, 张丽红, 周建伟, 邬士旭.C50自密实混凝土试验研究[J].混凝土, 2009年, 第4期 (期) :122-123.

[2]田倩, 姜国庆, 等.自密实高性能混凝土外加剂[J].江苏建筑, 2002 (3) :40-41.

[3]CECS203:2006, 自密实混凝土应用技术规程[S].

[4]JGJ/T10-95, 混凝土泵送施工技术规程[S].