自密实混凝土介绍及工程应用

1、自密实混凝土王康昊自密实混凝土简介12443自密实混凝土制作 自密实混凝土工程应用 国内外标准对比 1.普通混凝土在浇筑过程中，由于一些客观原因，不能保证混凝土完全密实，导致混凝土耐久性不良。 2.在配筋稠密且复杂的工程，或者是在一些特种薄壁结构、高细结构、浅埋暗挖工程、隧道和地下结构中，混凝土振捣密实困难。 3.商品混凝土的发展，对新拌混凝土的大流动性及在运输、浇筑过程中较长的保塑性提出了新的要求。 4.环保节能，传统混凝土振捣施工不但产生噪音污染，而且费时费工，工人劳动强度大，工作环境恶劣。自密实混凝土产生的背景海上承台桩芯混凝土浇筑日本明石海峡大桥某工程剪力墙配筋实 例 自密实混凝土（S

2、elf Compacting Concrete 简称SCC）是指拌合物具有很高的流动性并且在浇筑过程中不离析、不泌水，能够不经振捣而充满模板和包裹钢筋的混凝土。在传统的坍落度试验中，自密实混凝土在达到260mm以上坍落度、600mm以上扩展度的同时，无离析、泌水现象发生。高流动性：保证混凝土能够绕过障碍物，充分填充模型的每个角落。高稳定性：保证混凝土质量均匀一致，即不泌水，骨料不离析通过钢筋间隙能力：保证混凝土穿越钢筋间隙时不发生阻塞自填充性：是流动性、稳定性和间隙通过性的最终结果冈村教授前川教授小沢教授 自密实混凝土是在1988年由东京大学的冈村教授，前川教授以及小沢教授首次在世界上提出的并

3、冠以自密实混凝土的名称，其设想是从水下不分离混凝土中得到的启示；1988年夏天在东京大学土木系混凝土研究室成功配置出第一号免振自密实混凝土。自密实混凝土起源年举办地参加国1998高知15 国家1999斯德歌尔摩20 国家2001东京20 国家2003雷克雅未克31 国家2005芝加哥34 国家SCC研讨会自密实混凝土国内外研究现状1998年，中建二局南方公司承建的施工高度为352.2m的深圳赛格广场钢管混凝土中使用了高抛免振捣自密实混凝土。锡宜高速公路、京杭运河大桥跨沪宁铁路、京杭大运河在施工中采用了C50自密实微膨胀混凝土。深圳南方国际广场的施工中，使用了C100自密实钢管混凝土；武汉国际会

4、展中心的主楼中庭轴的钢骨混凝土中使用了C40高保塑自密实混凝土 1993年来，国内的研究机构越来越关注自密实混凝土方面的研究。中南大学，清华大学，原重庆建筑大学和武汉理工大学等相继开展自密实混凝土的配置和性能等研究。沉井连续墙钢管柱预制混凝土水坝挡水墙适用场合自密实混凝土分类粉体型兼用型粘度剂型高性能混凝土建筑混凝土喷射混凝土填埋混凝土由于粉料量的増加，材料的抗分离性提高了由于粘度剂的效果提高了材料的抗分离性粉料量的増加提高了材料的抗分离性、而粘度剂的使用减小了高流动混凝土的扩展度变化粉料量少，处于分离状态的混凝土可塑性状态的混凝土自密实混凝土的工作机理 按照流变学理论，新拌混凝土属于宾汉姆流

5、体，其流变方程为式中： 为剪切应力 为屈服剪切应力 为塑性粘度 为剪切速度 是阻碍塑性变形的最大能力，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 时，混凝土产生流动。 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，它支配了拌和物的流动能力， 越小，在相同外力作用下流动越快。 自密实混凝土评价方法坍落度扩展度实验SCC 通常具有较大的坍落度(240 mm270 mm) ，因此可以用坍落扩展度试验代替坍落度试验做混凝土拌合物初步控制用。 倒坍落度筒试验 牵引球粘度计 L仪流动度试验 J形环扩展度与坍落扩展度差值（mm）通过能力级别备注0 250高通过能力25

6、- 501中等通过能力 502低通过能力J 环试验形容器漏斗坍落扩展度试验V型漏斗试验U型箱试验 混凝土的强度主要决定于三个方面：（1）胶结材料硬化后的强度（2）胶结材料与骨料的粘结强度（3）粗骨料的颗粒及骨架强度 自密实混凝土的力学性能试验主要包括不同龄期和配合比对抗压强度、劈裂强度、抗折强度、弹性模量的影响。试验1：自密实混凝土基本力学性能配合比自密实混凝土力学性能试验2：粉煤灰和胶凝材料对自密实混凝土强度影响粉煤灰掺量对自密实高性能混凝土强度影响水泥为P.042.5R水泥为P.032.5胶凝材料用量对自密实高性能混凝土强度影响水泥为P.042.5R水泥为P.032.5低强度自密实混凝土（

7、SDC）与传统振捣混凝土（TVC*）比较配合比类型Type水W水泥C矿粉Slag粉煤灰FA细骨料Fine Agr.粗骨料Coarse Agr.水灰比W/B外加剂及掺量Admixture Dosage%SDC170180501308808800.472Glenium 6000 SDC1.0% TVC*18020070807929160.486LN800N 1.6抗压强度Comp. strength（MPa）SDCTVC3d14.917.97d26.329.428d42.238.6低强度自密实混凝土（SDC）与传统振捣混凝土（TVC*）比较SDCTVC坍落度 slump (mm)0min23521

8、51hr220100扩展度 flow (mm)0min6053751hr600T50 (s)0min71hr10含气量 (%)0min4.63.5凝结时间Setting (h: min)初凝 Initial10: 159: 10终凝 Final13: 0012: 10低强度自密实混凝土（SDC）与传统振捣混凝土（TVC*）比较收缩性能Shrinkage property自密实混凝土的配置 考虑到工作性要求及坍落度经时损失小，应优先选择C3A 和碱含量小、标准稠度需水量低的水泥。所选水泥要符合GB175-2007通过硅酸盐水泥的要求。 应选择质地坚硬、密实、洁净的骨料。粗骨料针片含量少, 最大粒

9、径一般在16mm20mm范围。细骨料宜选用级配良好的中砂，砂中所含小于0.125 mm 的细粉对SCC 流变性能非常重要,一般要求不低于10 %。 石粉：石灰石、白云石、花岗岩等的磨细粉, 用于改善和保持SCC 的工作性。 粉煤灰：火山灰质掺合料，能够改善SCC 的流动性，有利于硬化混凝土的耐久性。 磨细矿渣：火山灰质掺合料，能改善和保持SCC 的工作性，有利于硬化混凝土的耐久性。 微硅粉：高活性火山灰质掺合料，用于改善SCC 的流变性能和抗离析能力,提高硬化混凝土的强度和耐久性。原材料：水泥骨料 矿物掺合料原材料：水泥外加剂(高效减水剂)自密实混凝土的配置 聚羧酸如今、所有的大流动性混凝土都

10、使用聚羧酸系外加剂。原材料自密实混凝土的配置 外加剂(粘度剂)主要成分自密实混凝土种类粘度剂型兼用型纤维素系水溶性高分子乙二醇系水溶性高分子丙烯基系水溶性高分子多糖類聚合物（聚糖）水溶性多糖类（韦兰胶质）原材料自密实混凝土的配置 配合比浆骨比 SCC需要一定的胶结料浆体含量,一般为3340 %，另外采用较小的粗骨料体积含量，以减少粗大颗粒在狭窄空间内频繁接触发生堆集堵塞的概率(如图) 。但对混凝土而言,过小的粗骨料体积含量会产生较大的收缩，因此，确定最佳浆骨比是配合比设计的关键自密实混凝土的配置配合比砂率 减小砂浆与粗骨料之间的相互分离作用,还可通过增加混凝土砂率的办法加以实现,但砂率值过大会

11、影响SCC 的弹性模量和抗压强度,一般宜控制在40 %45 %。掺合料用量 可以按净浆和砂浆流动度试验确定不同种类掺合料的具体用量,也可根据实际情况和经验选取合理值,可大于胶凝材料总量的30 %。 水灰比 水灰比按混凝土强度、耐久性选择确定,一般在0.4 以下,且用水量不宜超过200 kg/m3 。 自密实混凝土的配置设计的基本参数自密实混凝土的配置试配中存在的问题问题原因分析充填性能不足1.流动性不足2.粘性过大3.骨料用量过多流动性不足1.外加剂用量不足2.体积水粉比过大3.原材料性能不佳4.配合比设计不当粘性过大1.体积水粉量过低2.外加剂用量不足3.细骨料过细抗离析性不足1.体积水粉比

12、过大问题原因分析泌水、抓底1.外加剂适应性不佳2.粉体及颗粒级配不佳3.配合比设计不当SCC保塑时间短1.外加剂掺量过低2.外加剂保塑性能力差外加剂用量过高1.外加剂与水泥适应性问题2.粉煤灰中含碳量过高3.砂中细粉含量过高国内外标准对比自密实混凝土设计与施工指南CCES02-2004（中国土木工程学会）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）国内标准 2004规程中，对外加剂的要求：28d收缩率比不宜大于100%。若有必要，可掺加增塑剂。胶凝材料总用量范围可为： 450-550kg/m3。 2006规程中，对于某些低强度等级的自密实混凝土，仅靠增加粉体量不能

13、满足浆体粘性时，可通过试验确认后适当增加增稠剂。单位体积粉体量0.16-0.23 m3。 2个规程推荐的单位体积混凝土中的粗骨料用量：2006: 0.28-0.35 m3的绝对体积；2004： 0.5-0.6 m3的松散体积。 单方混凝土中的出骨料均在950 kg/m3以下 粗骨料的最大粒径在20mm以下国内外标准对比我国规程与国外规范对比规程日本规范欧洲规范法国规范自密实等级划分标准1级钢筋的最小净间距为3560mm钢筋的最小净间距为3560mm未提出分级概念未提出分级概念2级钢筋的最小净间距为60200mm 钢筋的最小净间距为60200mm 3级钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土钢筋

14、的最小净间距200mm以上和素混凝土骨料最大粒径25mm20或25mm20mm1020mm单位体积粗骨料量1级0.280.30m30.280.30m30.280.35m3（未分级）未分级，也为提出明确界限 2级0.300.33m30.300.33m3国内外标准对比我国规程与国外规范对比规程日本规范欧洲规范法国规范单位体积用水量155180kg155175kg不超过200kg未提出明确界限水粉比0.801.150.851.150.81.10未提出明确界限单位体积粉体体积0.160.23m30.160.19m30.160.24m3约500kg/m3单位体积浆体量0.320.40m3无无0.330.

15、40m3骨料中粉体界限小于0.075mm小于0.075mm小于0.125mm小于0.080mm设计方法提出明确的设计方法提出明确的设计方法只给出参数，未明确提出设计方法只给出参数，未明确提出设计方法国内外标准对比 我国规程与国外规范对比规程日本规范欧洲规范法国规范U型箱试验(SCC自填充性)300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）高差30mm以内（单一障碍形式）采用L型箱试验检测V型漏斗试验（SCC抗离析性）1级：1025s2级：725s3级：425s（改进，增加静置1mins环节）1级：1025s2级：720s3级：720s初始：612s静置5mi

16、ns：615s采用抗离析试验检测T50（SCC抗离析性）1级：520s2级：320s3级：320s1级：520s2级：315s3级：315s25s无坍落扩展度试验（SCC流动性能）1级：650750mm2级：600700mm3级：550650mm1级：650750mm2级：600700mm3级：500650mm650800mm600750mm自密实混凝土应用应用实例上海泓邦国际大厦MS(mm)W/B(%)s/a(%)水泥种类粉煤灰外加剂単位量(kg/m3)WCFASGSP25284552.52級RHEOPLUS251864051008209104.1自密实混凝土应用应用实例三峡大坝发电站配合比扩展度(cm)GLENIUM SP8 (C%)W/B(%)s/a(%)単位量(kg/m3)CFAWSG(5-10mm)G2(10-20mm)155-650.50.4051350881758958190255-650.60.4048300100160883546364355-650.60.434827993160895554369应用实例台北金融中心101大楼MS(mm)W/B(%)s/a(%)设计基准强度MPa设计含气量(%)外加剂単位量(kg/m3)WC矿粉硅粉SG1930.855.5C70 2.0RHEOBU