2022年c自密实混凝土配合比设计

1、安 徽 建 筑 大 学材料与化学工程学院自密实混凝土设计与评判个人总结报告课题名称 自密实混凝土的设计与实践年级专业 14 无机非金属材料工程组 数指导老师同学姓名学 号2022 年 6 月CDIO 项目文献综述一、自密实混凝土简介混凝土是由胶凝材料 如水泥 和各种矿物掺合料、骨料 如砂石 及水按适当比例协作,拌合形成混合物,经过肯定时间的凝聚硬化,形成具有力学性能的人造石材；自密实混凝土（Self-Consolidating Concrete 简称SCC）是指在自身重力作用下能够流淌、密实,即使存在致密钢筋也能完 全填充模板,同时获得很好均质性,并且不需要附加振动的混凝土；自密实混凝土拥有众

2、多优点：杰出的流淌性和自填充性能,并且不离 析、不泌水,能够保证混凝土良好的密实性；施工过程中无需振捣,防止 了振捣对模板产生的磨损,并且没有振捣噪音,能够改善工作环境和安全 性；成型后的混凝土有优异的耐久性,不会显现表面气泡或蜂窝麻面,不 需要进行表面修补,能够改善混凝土的表面质量 1；自密实混凝土具有砂率较高、胶凝材料掺量较大、高效减水剂用量较 大等特点,这些特点使得自密实混凝土与一般混凝土的协作比设计大不相 同；再加上自密实混凝土对原材料的要求比较严格,各种原材料因地域性 不同所表现出来的材料组成和性质有着天壤之别；所以,针对于某一地区 的原材料性能合理地进行自密实混凝土的协作比设计有重

3、要的意义 2；二、讨论的目的及意义 3从 1988年日本有了关于自密实混凝土的首篇报道以来,自密实混凝土 的进展已有几十年的历史；本文第一将对其进行综述,概括介绍国内外关 于自密实混凝土的基本讨论应用结论,这为系统地熟悉自密实混凝土并进一步开展相关讨论工作奠定了基础；1、国内对自密实混凝土的讨论国内对自密实混凝土的讨论与应用开头于90 岁月初期；1987年冯乃谦教授提出了流态混凝土概念,奠定了这一讨论的基础；1993年,北京城建集团构件厂在研制出 C60-C80大流淌性高强度混凝土的基础上开头着手于免振捣自密实高性能混凝土的研制,于 1996年获得了免振捣自密实混凝土的国家专利；之后,中建一局

4、、中国铁道建筑总公司及深圳、济南、天津、宁夏等地间续有了自密实混凝土应用于工程实践的报道；2003 年广州西卡 建筑材料公司天津分公司先后在天津和北京举办“ 高性能混凝土、自密实 混凝土研讨会” ,推动了津京地区自密实高性能混凝土的进展；此外,清 化高校的廉慧珍教授、覃维祖教授、武汉工业高校的马保国教授、哈尔滨工业高校的巴恒静教授、 福州高校的郑建岚教授、中南高校的谢友均教授、山东建工学院的李志明教授以及江苏建材讨论院、天津市建筑科学讨论院 等对自密实混凝土做了大量讨论工作,促进了我国自密实混凝土的进展；2、国外对自密实混凝土的讨论国外对自密实混凝土的讨论报道较早显现于日本；1988年夏,东京

5、大 学冈村甫研制室第一次胜利地配制出自密实混凝土；次年,在东京举办了 自密实混凝土的公开试验,会后很多大建筑公司开头了自密实混凝土的开 发； 1991 年就有 13 家总承包公司的讨论人员在东京高校试验室讨论自密 实高性能混凝土, 1992年出席日本混凝土学会关于自密实混凝土年会的单位增至 30 家；至 1994年底,日本已有 28 个建筑公司把握了自密实混凝土的技术,可见其进展速度是很快的；其它国家也逐步开头研制自密实混凝土；事实上, 上世纪 80 岁月早期挪威建造的混凝土结构海上石油平台,由于配筋密集且结构巨大无法对混凝土振捣,所配制使用的混凝土实际上是依靠重力密实； 法国于 1995年开

6、头研制免振捣自密实混凝土,瑞典、德国、新加坡、 瑞士等国家也相继研制胜利并获得应用,自密实混凝土用于预制建筑构件的生产；3、自密实混凝土的应用现状荷兰自 1999 年开头已将目前,自密实混凝土已广泛应用于各类工业民用建筑、道路、桥梁、隧道及水下工程、预制构件中,国内也已有自密实混凝土用于特殊结构施工报道,如大型爆炸洞、水工建筑物、窄径深孔井桩、钢管混凝土等；加拿大、英国有报道通过高掺量粉煤灰生产出28 天强度为28-46MPa和 30-35MPa的自密实混凝土； 世界上跨度最大 （主跨 1990m）的悬索桥一明石海峡大桥工程是自密实高性能混凝土胜利应用的典范；明石桥的 2 个锚锭分别使用了 2

7、4 万 m3m 和 15 万 m3m 强度为 25MPa的自密实混凝土；由于采纳自密实高性能混凝土施工新技术,使两个锚锭的施工从两年办缩短到两年,缩短工期 20%；美国西雅图双联广场是迄今为止自密实高性能混凝土用于实际结构中强度最高的,实测 28d 强度 119MPa, 91d 强度145MPa,由于采纳了超高强的自密实高性能混凝土降低了结构成本 30%；国内也有 C30,C40 自密实混凝土的讨论和应用；2002年 C100高性能混凝土在北京领先胜利应用于国家大剧院工程后,2004年 4 月沈阳远吉大厦钢管混凝土柱采纳自密实混凝土浇灌,28 天强度等级达到C100；深圳、上海、北京等城市已应

8、用自密实混凝土浇筑了4 万余立方米；主要应用于地下暗挖、配筋外形较为密实、复杂等无法浇筑和振捣的部位；解决了施 工扰民的问题,缩短了浇筑工期；三、课题讨论内容1、自密实混凝土协作比设计方法讨论在参考大量文献、总结各种已有混凝土协作比设计方法的基础上,提 出一种新的自密实混凝土协作比设计方法；该方法应力求满意自密实混凝 土对于原材料的敏锐性要求,考虑到详细材料的特性而变化其中的参数取 值,并能表达不同参数对于自密实混凝土相应性能的影响；2、水泥和矿物掺合料与减水剂相容性问题的试验讨论净浆的流变性能对自密实混凝土的工作性有很大影响；要保证所用高 效减水剂应当与水泥和矿物掺合料之间彼此相容,并且为了

9、满意浆体的流 动性、保水性和粘聚性等多方面要求,各材料用量应当有一个合理的范畴 本文采纳一种水泥、两种新型高效减水剂和三种矿物掺合料,按“ 混凝土 外加剂对水泥的适应性检测方法” ,分别讨论了各材料组分在不同水灰比 和不同比例搭配条件下的浆体流淌性,为自密实混凝土协作比试验供应参 考数据；3、自密实混凝土协作比试验讨论依据本文提出的自密实混凝土协作比设计方法设计初步协作比,探讨各参数对于混凝土性能的影响,并针对所用原材料得出其合理用量范畴 ;在保证良好工作性的基础上,讨论自密实混凝土的力学性能 ;在现有试验条件下,争取扩大强度范畴,配制出不同强度等级的自密实混凝土；四、自密实混凝土性能1、混凝

10、土工作性对于混凝土拌合物的工作性,众多学者曾给出自己不同的定义；工作性涵义的广泛和难于定量化表示是它最大的特点与一般混凝土和一般大流淌性混凝土相比,自密实混凝土的工作性内涵有所扩大,详细表达在以下四个方面 :（1）高流淌性 :保证混凝土能够在自重作用下克服内部阻力 包括胶凝材料的粘滞性与内聚力以及骨料颗粒间的摩擦力 产生流淌并填充模板与钢筋四周；和与模板、钢筋间的粘附性,（2）高稳固性 :保证混凝土质量匀称一样,在浇注过程中砂浆与骨料不会 离析,浇注后不会泌水与沉降分层；（3）通过钢筋间隙才能:保证混凝土穿越钢筋间隙时不发生堵塞；（4）填充密实性 :保证混凝土填充模板,并自行排出浇灌过程中带入

11、的气泡达到成型密实；是流淌性、稳固性和间隙通过性的综合表现；2、技术特点同一般混凝土相比,自密实混凝土在协作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进展而产生的,减水剂对其性能有打算响；减水剂的作用相当于振捣棒,匀称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）4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；水泥强度等级依据混凝土的试配强度等级挑选,同时考虑与

12、减水剂相容性问题,通常自密实混凝土比一般混凝土水泥用量多、 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一般硅酸盐水泥；.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,粗骨料宜采纳连续级配或 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行缺少的条件,它们可以提高拌合物的流淌性、减少水泥用量和水化热,并通过二次火山灰效应参加水化进程,提高混

13、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；五、自密实混凝土设计1、设计原材料自密实混凝土具有特殊的工作性能,这使得它在原材料上比一般振捣混凝土要求更为细致严格；1、水泥 理论上各种水泥都可用于配制自密实混凝土,品种的挑选决定于对混凝土强度、 耐久性等的要求 ;但考虑到工作性要求及坍落度经时损失小,应优先挑选 C3A 和碱含量小、标准稠度需水量低的水泥；2、骨料 自密实混凝土应挑选质地坚硬、杂质要少；粗骨料针片含量少,最大粒径一

14、般在密实、 干净的骨料, 含泥量、16mm20mm 范畴,且间断级配往往优于连续级配砂在混凝土中存在双重效应,一是圆形颗粒的滚 动减水效应 ;二是比表面积大, 需水量高这两种相互冲突的效应打算了必需 依据水泥、掺合料、外加剂等情形综合考虑来选取砂率；宜选用级配良好 的中砂或粗砂；3、化学外加剂宜采纳减水率在20%以上的高效减水剂,复合使用高效减水剂和一般减水剂也可获得较好成效；减水剂的掺量以及与水泥、矿 物掺合料的相容性应经试验确定除此之外,也可掺入增粘剂和引气剂等外 加剂；4、矿物掺合料 可采纳各种母岩的磨细石粉、粉煤灰、磨细矿渣、硅 灰等矿物掺合料改善自密实混凝土的流淌性能和抗离析才能,提

15、高硬化混 凝土的强度和耐久性；不同矿物掺合料复合使用具有超叠加效应,配制自 密实混凝土通常将两种矿物掺合料复合使用；2、自密实混凝土协作比设计方法讨论混凝土协作比设计是混凝土材料科学中最基本且最重要的一个问题传 统的协作比设计方法是运算试配法,其运算依据是在一般混凝土组成 与性能一般规律的基础上,运算得到粗略协作比,再经试配调整得到以强 度为主要指标的协作比,我国几十年来始终沿用这种方法；随着各种新型 混凝土的不断进展,混凝土在材料组成上逐步复杂化,对拌合物的工作性 及硬化后的力学、耐久性能的要求也越来越高；因此,适用于一般混凝土 的协作比设计方法已经不能满意其它类型混凝土在材料和性能上的高要

16、 求,而在任何情形下都能通用的混凝土协作比是不存在的,需要不同的配 合比设计方法来设计满意不同要求的混凝土；1.一般混凝土协作比设计方法传统的一般混凝土协作比设计方法5,通过合理确定水灰比、单位用水量和砂率三个基本参数,进而得出水泥、水、砂和石子这四项组成材料的实际用量； 上述三个基本参数与混凝土的各项性能之间有着亲密的关系 :在组成材料肯定的情形下,水灰比对混凝土的强度和耐久性起着关键的作用;单位用水量反映了水泥浆与骨料之间的比例关系,在水灰比肯定的条件下,它是掌握拌合物流淌性的主要因素 ;而砂率对混凝土拌合物的和易性,特殊是其中的粘聚性和保水性有 良大影响；一般混凝土协作比设计方法是以体会

17、为基础的半定量设计方法,水灰 比、单位用水量和砂率三个参数中,只有水灰比按运算确定,而运算公式 中有的参数也是由回来分析所得,其它两参数均需查表挑选；这些表是人 们长期以来生产一般混凝土的实践体会的总结,它在肯定程度上反映了普 通混凝土协作比的一般规律；随着粉煤灰在混凝土中的应用不断扩大,显现了所谓的粉煤灰混凝土 超量取代法；它是在一般混凝土基准协作比设计的基础上,依据混凝土的 强度等级和水泥的品种挑选合适的粉煤灰取代水泥百分率,从而求出每立 方米混凝土的水泥用量,再按所选的超量系数求得粉煤灰的单位用量,砂 的实际用量由粉煤灰超出所取代水泥的体积扣除同体积砂得到,其它组分 用量仍沿用一般混凝土

18、协作比设计中的值；该方法是目前商品混凝土搅拌 站所普遍采纳的方法；在一般混凝土协作比设计规程中,用以确定单位用水量和砂率值 的表中的掌握因素是碎石、卵石的最大粒径、坍落度和水灰比,其中的坍 落度和水灰比的范畴难以满意大流淌性和低水灰比混凝土的要求,也没有 充分考虑高效减水剂和矿物掺合料对混凝土工作性的调剂作用；2.固定砂石体积含量法这种方法我国吴中伟院士和其他学者都曾做过介绍,其简要运算步骤如下 :1设定每立方米混凝土中石子的松堆体积为 砂浆含量 ;0.50.55m3,得到石子用量和2设定砂浆中砂体积含量为0.42-0.44,得到砂用量和浆体含量;3依据水胶比和胶凝材料中的掺合料比例运算得到用

19、水量和胶凝材料总量,最终由胶凝材料总量运算出水泥和掺合料各自的用量；但水胶比和掺合料的用量如何确定没做详细规定；协作比设计书一、试验原料1水泥：海螺牌42.5一般对酸盐水泥2720kg/m32粉煤灰：表观密度2220kg/m33硅灰：表观密度2190kg/m34矿渣：表观密度2880kg/m35粗集料：石（ 520mm）表观密度6砂：中砂表观密度 2730kg/m3表观密度 1037kg/m37水：自来水表观密度 1000kg/m38外加剂： 1.5%聚羧酸系高效减水剂二、协作比运算1.设计参数1）强度等级： C30自密实大流态2）设计依据：自密实混凝土应用技术规程JGJ/T283-2022一

20、般混凝土协作比设计规程JGJ52-2022自密实混凝土应用技术规程CECS203：20063）原材料表观密度（kg/m3 ）砂石石石水外加原材矿渣粉煤水泥硅灰5-2010-205-10剂料粉灰表观222021902730mmmmmm100103727202720272030502880密度02.粗骨料体积及质量运算1）每立方米混凝土中粗骨料的体积Vg,取： 0.32m 3填充性指标 SF1 SF2 SF3Vg（m3）0.320.35 0.300.33 0.280.302每立方米混凝土中粗骨料的质量（mg）运算：mg = Vg g=0.32 2720=870kg/m33.砂浆体积 Vm 运算Vm

21、 = 1-Vg =1- 0.32 = 0.680 m34.砂浆中砂的体积分数（ s）可取 0.420.45, 取： 0.455.每立方米混凝土中砂的体积 Vs 和质量 msVs = Vm s = 0.68 0.45 = 0.306m3ms = Vs g= 0.306 2730 = 835kg/m3运算配比砂率 Sp=49.0%6.浆体体积 Vp 运算Vp = Vm - Vs= 0.68 - 0.306 =0.374m3 7.胶凝材料表观密度 b 运算水泥矿渣粉粉煤灰硅灰3050288022202190kg/m310%20%5%总共：35%8.自密实混凝土的配制强度fcu,0运算（按 JGJ55

22、-2022运算）：fcu,o fcu,k + 1.645 = 30 + 1.645 5 =38.2MPa依据实际工程体会,应提高混凝土出站强度保证率,即要提高配制强度保证率,最终要保证结构实体的强度保证率满意要求；因此将保证率系数从 1.645提高到 2.3,对应的保证率由 配强度为：95%提高到 98.9%；运算此时的试fcu,o f cu,k + 2.3 = 30 + 2.3 5 =41.5 MPa9.水胶比运算m w0 .42fce1fcu,o12.0. 4246.810.350 .10.90.220 .40 .051 .00 .4 4m b41.51.10.每立方米自密实混凝土中胶凝材

23、料的质量mb 运算mb VpVa0. 37410470kg/m310000 . 4 4m w11m b27721000bw11.每立方米混凝土中水的质量（mw）mw = mb （ mw/mb= 470 0.44= 207 kg/m312.每立方米混凝土中水泥质量和矿物掺合料的质量矿渣粉 mSL=mb SL =470 10% =47 kg/m3粉煤灰 mFA=mb FA =470 20% =94 kg/m3 硅灰 mSi=mb Si =470 5% =24 kg/m3水泥 mc=m b-mm =470-47-94-24 =305 kg/m313.外加剂（减水剂）用量运算：（ 为外加剂用量,取：

24、1.50%）mca = mb = 470 1.50% = 7.05 kg/m3容协作比用量（ kg/m3 ）强度水胶砂率重水泥矿渣粉煤硅灰砂石水外加剂比等级%kg/粉灰5-20mm3mC30自密实大0.44 49.0 2370 3054794248358702077.05流态三、 C30自密实混凝土协作比：其中粗集料石子采纳两种规格：细石子（ 5mm10mm）：粗石子（ 10mm20mm）=3:7四、方案修改由于试验中显现了坍落度不符合要求的情形,所以对协作比进行了多协作比用量（ kg/m3 ）强度水胶砂容重水泥矿渣粉煤灰硅灰砂石水外加率等级比%kg/m5-20m3粉剂mC30自密实大流0.4

25、3 47.9 2381271689023824898194 13.33态次修改,最终 C30 自密实混凝土协作比设定为：石头：粗：细 =7:3,每 15L 粗石： 9.429 L、细石： 4.041L最终协作比经现场实际设计达到了550mm坍落度的性能要求, 粘聚性良好的拌合物；成本核算：水泥 325 元/ 吨,S95矿渣 295元 / 吨,II 级粉煤灰 136 元/ 吨,S105矿渣 305元/ 吨,碎石 5-10mm：85 元/ 吨,碎石 10-20mm：115元/ 吨,砂 91 元/ 吨,减水剂 1800元/ 吨,硅灰 1000元/ 吨,石灰石粉 吨依据最终设计方案核算：85 元/ 吨,尾矿粉 230元 /原料水泥S95矿粉煤碎石碎石砂减水硅灰价格 /88渣灰510m1020m74.98剂23mm2012.242422.972.29元总价 338元个人总结自密实混凝土具有很多优点和宽阔的工程应用前景；目前虽然对自密 实混凝土已经有了较多的试验讨论和理论分析,但仍是缺乏系统讨论,也 没有提出具有普遍适应性的协作比设计方法；由于自密实混凝土