2022年c自密實混凝土配合比設計

1、安 徽 建 筑 大 學材料與化學工程學院自密實混凝土設計與評判個人總結(jié)報告課題名稱 自密實混凝土的設計與實踐年級專業(yè) 14 無機非金屬材料工程組 數(shù)指導老師同學姓名學 號2022 年 6 月CDIO 項目文獻綜述一、自密實混凝土簡介混凝土是由膠凝材料 如水泥 和各種礦物摻合料、骨料 如砂石 及水按適當比例協(xié)作,拌合形成混合物,經(jīng)過肯定時間的凝聚硬化,形成具有力學性能的人造石材；自密實混凝土（Self-Consolidating Concrete 簡稱SCC）是指在自身重力作用下能夠流淌、密實,即使存在致密鋼筋也能完 全填充模板,同時獲得很好均質(zhì)性,并且不需要附加振動的混凝土；自密實混凝土擁有眾

2、多優(yōu)點：杰出的流淌性和自填充性能,并且不離 析、不泌水,能夠保證混凝土良好的密實性；施工過程中無需振搗,防止 了振搗對模板產(chǎn)生的磨損,并且沒有振搗噪音,能夠改善工作環(huán)境和安全 性；成型后的混凝土有優(yōu)異的耐久性,不會顯現(xiàn)表面氣泡或蜂窩麻面,不 需要進行表面修補,能夠改善混凝土的表面質(zhì)量 1；自密實混凝土具有砂率較高、膠凝材料摻量較大、高效減水劑用量較 大等特點,這些特點使得自密實混凝土與一般混凝土的協(xié)作比設計大不相 同；再加上自密實混凝土對原材料的要求比較嚴格,各種原材料因地域性 不同所表現(xiàn)出來的材料組成和性質(zhì)有著天壤之別；所以,針對于某一地區(qū) 的原材料性能合理地進行自密實混凝土的協(xié)作比設計有重

3、要的意義 2；二、討論的目的及意義 3從 1988年日本有了關(guān)于自密實混凝土的首篇報道以來,自密實混凝土 的進展已有幾十年的歷史；本文第一將對其進行綜述,概括介紹國內(nèi)外關(guān) 于自密實混凝土的基本討論應用結(jié)論,這為系統(tǒng)地熟悉自密實混凝土并進一步開展相關(guān)討論工作奠定了基礎；1、國內(nèi)對自密實混凝土的討論國內(nèi)對自密實混凝土的討論與應用開頭于90 歲月初期；1987年馮乃謙教授提出了流態(tài)混凝土概念,奠定了這一討論的基礎；1993年,北京城建集團構(gòu)件廠在研制出 C60-C80大流淌性高強度混凝土的基礎上開頭著手于免振搗自密實高性能混凝土的研制,于 1996年獲得了免振搗自密實混凝土的國家專利；之后,中建一局

4、、中國鐵道建筑總公司及深圳、濟南、天津、寧夏等地間續(xù)有了自密實混凝土應用于工程實踐的報道；2003 年廣州西卡 建筑材料公司天津分公司先后在天津和北京舉辦“ 高性能混凝土、自密實 混凝土研討會” ,推動了津京地區(qū)自密實高性能混凝土的進展；此外,清 化高校的廉慧珍教授、覃維祖教授、武漢工業(yè)高校的馬保國教授、哈爾濱工業(yè)高校的巴恒靜教授、 福州高校的鄭建嵐教授、中南高校的謝友均教授、山東建工學院的李志明教授以及江蘇建材討論院、天津市建筑科學討論院 等對自密實混凝土做了大量討論工作,促進了我國自密實混凝土的進展；2、國外對自密實混凝土的討論國外對自密實混凝土的討論報道較早顯現(xiàn)于日本；1988年夏,東京

5、大 學岡村甫研制室第一次勝利地配制出自密實混凝土；次年,在東京舉辦了 自密實混凝土的公開試驗,會后很多大建筑公司開頭了自密實混凝土的開 發(fā)； 1991 年就有 13 家總承包公司的討論人員在東京高校試驗室討論自密 實高性能混凝土, 1992年出席日本混凝土學會關(guān)于自密實混凝土年會的單位增至 30 家；至 1994年底,日本已有 28 個建筑公司把握了自密實混凝土的技術(shù),可見其進展速度是很快的；其它國家也逐步開頭研制自密實混凝土；事實上, 上世紀 80 歲月早期挪威建造的混凝土結(jié)構(gòu)海上石油平臺,由于配筋密集且結(jié)構(gòu)巨大無法對混凝土振搗,所配制使用的混凝土實際上是依靠重力密實； 法國于 1995年開

6、頭研制免振搗自密實混凝土,瑞典、德國、新加坡、 瑞士等國家也相繼研制勝利并獲得應用,自密實混凝土用于預制建筑構(gòu)件的生產(chǎn)；3、自密實混凝土的應用現(xiàn)狀荷蘭自 1999 年開頭已將目前,自密實混凝土已廣泛應用于各類工業(yè)民用建筑、道路、橋梁、隧道及水下工程、預制構(gòu)件中,國內(nèi)也已有自密實混凝土用于特殊結(jié)構(gòu)施工報道,如大型爆炸洞、水工建筑物、窄徑深孔井樁、鋼管混凝土等；加拿大、英國有報道通過高摻量粉煤灰生產(chǎn)出28 天強度為28-46MPa和 30-35MPa的自密實混凝土； 世界上跨度最大 （主跨 1990m）的懸索橋一明石海峽大橋工程是自密實高性能混凝土勝利應用的典范；明石橋的 2 個錨錠分別使用了 2

7、4 萬 m3m 和 15 萬 m3m 強度為 25MPa的自密實混凝土；由于采納自密實高性能混凝土施工新技術(shù),使兩個錨錠的施工從兩年辦縮短到兩年,縮短工期 20%；美國西雅圖雙聯(lián)廣場是迄今為止自密實高性能混凝土用于實際結(jié)構(gòu)中強度最高的,實測 28d 強度 119MPa, 91d 強度145MPa,由于采納了超高強的自密實高性能混凝土降低了結(jié)構(gòu)成本 30%；國內(nèi)也有 C30,C40 自密實混凝土的討論和應用；2002年 C100高性能混凝土在北京領先勝利應用于國家大劇院工程后,2004年 4 月沈陽遠吉大廈鋼管混凝土柱采納自密實混凝土澆灌,28 天強度等級達到C100；深圳、上海、北京等城市已應

8、用自密實混凝土澆筑了4 萬余立方米；主要應用于地下暗挖、配筋外形較為密實、復雜等無法澆筑和振搗的部位；解決了施 工擾民的問題,縮短了澆筑工期；三、課題討論內(nèi)容1、自密實混凝土協(xié)作比設計方法討論在參考大量文獻、總結(jié)各種已有混凝土協(xié)作比設計方法的基礎上,提 出一種新的自密實混凝土協(xié)作比設計方法；該方法應力求滿意自密實混凝 土對于原材料的敏銳性要求,考慮到詳細材料的特性而變化其中的參數(shù)取 值,并能表達不同參數(shù)對于自密實混凝土相應性能的影響；2、水泥和礦物摻合料與減水劑相容性問題的試驗討論凈漿的流變性能對自密實混凝土的工作性有很大影響；要保證所用高 效減水劑應當與水泥和礦物摻合料之間彼此相容,并且為了

9、滿意漿體的流 動性、保水性和粘聚性等多方面要求,各材料用量應當有一個合理的范疇 本文采納一種水泥、兩種新型高效減水劑和三種礦物摻合料,按“ 混凝土 外加劑對水泥的適應性檢測方法” ,分別討論了各材料組分在不同水灰比 和不同比例搭配條件下的漿體流淌性,為自密實混凝土協(xié)作比試驗供應參 考數(shù)據(jù)；3、自密實混凝土協(xié)作比試驗討論依據(jù)本文提出的自密實混凝土協(xié)作比設計方法設計初步協(xié)作比,探討各參數(shù)對于混凝土性能的影響,并針對所用原材料得出其合理用量范疇 ;在保證良好工作性的基礎上,討論自密實混凝土的力學性能 ;在現(xiàn)有試驗條件下,爭取擴大強度范疇,配制出不同強度等級的自密實混凝土；四、自密實混凝土性能1、混凝

10、土工作性對于混凝土拌合物的工作性,眾多學者曾給出自己不同的定義；工作性涵義的廣泛和難于定量化表示是它最大的特點與一般混凝土和一般大流淌性混凝土相比,自密實混凝土的工作性內(nèi)涵有所擴大,詳細表達在以下四個方面 :（1）高流淌性 :保證混凝土能夠在自重作用下克服內(nèi)部阻力 包括膠凝材料的粘滯性與內(nèi)聚力以及骨料顆粒間的摩擦力 產(chǎn)生流淌并填充模板與鋼筋四周；和與模板、鋼筋間的粘附性,（2）高穩(wěn)固性 :保證混凝土質(zhì)量勻稱一樣,在澆注過程中砂漿與骨料不會 離析,澆注后不會泌水與沉降分層；（3）通過鋼筋間隙才能:保證混凝土穿越鋼筋間隙時不發(fā)生堵塞；（4）填充密實性 :保證混凝土填充模板,并自行排出澆灌過程中帶入

11、的氣泡達到成型密實；是流淌性、穩(wěn)固性和間隙通過性的綜合表現(xiàn)；2、技術(shù)特點同一般混凝土相比,自密實混凝土在協(xié)作比設計上對原材質(zhì)量和用量有更高的要求,主要表現(xiàn)在如下方面：1高效減水劑是自密實混凝土產(chǎn)生的前提；自密實混凝土隨著高效減水劑的進展而產(chǎn)生的,減水劑對其性能有打算響；減水劑的作用相當于振搗棒,勻稱分散水泥顆粒于水形成漿體,骨料通過漿體浮力和粘聚力懸浮于水泥漿中； 自密實混凝土應用技術(shù)規(guī)程（ CECS203：2006）4中規(guī)定,宜選用聚羧酸系高效減水劑,當需要提高混凝土拌和物粘聚性時,自密實混凝土中可摻入增粘劑；.2自密實混凝土對水泥的要求；水泥強度等級依據(jù)混凝土的試配強度等級挑選,同時考慮與

12、減水劑相容性問題,通常自密實混凝土比一般混凝土水泥用量多、 水泥強度等級高； 自密實混凝土應用技術(shù)規(guī)程中規(guī)定,使用礦物摻合料的自密實混凝土,宜選用硅酸鹽水泥或一般硅酸鹽水泥；.3自密實混凝土對骨料的要求；自密實混凝土對骨料有較高的要求,自密實混凝土應用技術(shù)規(guī)程規(guī)定,粗骨料宜采納連續(xù)級配或 2 個單粒徑級配的石子,最大粒徑不宜大于20mm；石子的含泥量 1.0、泥塊含量 0.5、針片狀顆粒含量8；石子孔隙率 40；4超細礦物摻合料是配制自密實混凝土的必要條件；超細礦物摻合料是自密實混凝土配制不行缺少的條件,它們可以提高拌合物的流淌性、減少水泥用量和水化熱,并通過二次火山灰效應參加水化進程,提高混

13、凝土后期強度；常用的超細礦物摻合料有粉煤灰、礦粉和硅粉,礦物摻合料的細度和吸水量是重要的參數(shù),一般認為直徑小于 0.125mm的細礦物摻合料對自密實混凝土更有利,并且要求 0.063mm孔徑篩的通過率大于 70；五、自密實混凝土設計1、設計原材料自密實混凝土具有特殊的工作性能,這使得它在原材料上比一般振搗混凝土要求更為細致嚴格；1、水泥 理論上各種水泥都可用于配制自密實混凝土,品種的挑選決定于對混凝土強度、 耐久性等的要求 ;但考慮到工作性要求及坍落度經(jīng)時損失小,應優(yōu)先挑選 C3A 和堿含量小、標準稠度需水量低的水泥；2、骨料 自密實混凝土應挑選質(zhì)地堅硬、雜質(zhì)要少；粗骨料針片含量少,最大粒徑一

14、般在密實、 干凈的骨料, 含泥量、16mm20mm 范疇,且間斷級配往往優(yōu)于連續(xù)級配砂在混凝土中存在雙重效應,一是圓形顆粒的滾 動減水效應 ;二是比表面積大, 需水量高這兩種相互沖突的效應打算了必需 依據(jù)水泥、摻合料、外加劑等情形綜合考慮來選取砂率；宜選用級配良好 的中砂或粗砂；3、化學外加劑宜采納減水率在20%以上的高效減水劑,復合使用高效減水劑和一般減水劑也可獲得較好成效；減水劑的摻量以及與水泥、礦 物摻合料的相容性應經(jīng)試驗確定除此之外,也可摻入增粘劑和引氣劑等外 加劑；4、礦物摻合料 可采納各種母巖的磨細石粉、粉煤灰、磨細礦渣、硅 灰等礦物摻合料改善自密實混凝土的流淌性能和抗離析才能,提

15、高硬化混 凝土的強度和耐久性；不同礦物摻合料復合使用具有超疊加效應,配制自 密實混凝土通常將兩種礦物摻合料復合使用；2、自密實混凝土協(xié)作比設計方法討論混凝土協(xié)作比設計是混凝土材料科學中最基本且最重要的一個問題傳 統(tǒng)的協(xié)作比設計方法是運算試配法,其運算依據(jù)是在一般混凝土組成 與性能一般規(guī)律的基礎上,運算得到粗略協(xié)作比,再經(jīng)試配調(diào)整得到以強 度為主要指標的協(xié)作比,我國幾十年來始終沿用這種方法；隨著各種新型 混凝土的不斷進展,混凝土在材料組成上逐步復雜化,對拌合物的工作性 及硬化后的力學、耐久性能的要求也越來越高；因此,適用于一般混凝土 的協(xié)作比設計方法已經(jīng)不能滿意其它類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協(xié)作比是不存在的,需要不同的配 合比設計方法來設計滿意不同要求的混凝土；1.一般混凝土協(xié)作比設計方法傳統(tǒng)的一般混凝土協(xié)作比設計方法5,通過合理確定水灰比、單位用水量和砂率三個基本參數(shù),進而得出水泥、水、砂和石子這四項組成材料的實際用量； 上述三個基本參數(shù)與混凝土的各項性能之間有著親密的關(guān)系 :在組成材料肯定的情形下,水灰比對混凝土的強度和耐久性起著關(guān)鍵的作用;單位用水量反映了水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系,在水灰比肯定的條件下,它是掌握拌合物流淌性的主要因素 ;而砂率對混凝土拌合物的和易性,特殊是其中的粘聚性和保水性有 良大影響；一般混凝土協(xié)作比設計方法是以體會

17、為基礎的半定量設計方法,水灰 比、單位用水量和砂率三個參數(shù)中,只有水灰比按運算確定,而運算公式 中有的參數(shù)也是由回來分析所得,其它兩參數(shù)均需查表挑選；這些表是人 們長期以來生產(chǎn)一般混凝土的實踐體會的總結(jié),它在肯定程度上反映了普 通混凝土協(xié)作比的一般規(guī)律；隨著粉煤灰在混凝土中的應用不斷擴大,顯現(xiàn)了所謂的粉煤灰混凝土 超量取代法；它是在一般混凝土基準協(xié)作比設計的基礎上,依據(jù)混凝土的 強度等級和水泥的品種挑選合適的粉煤灰取代水泥百分率,從而求出每立 方米混凝土的水泥用量,再按所選的超量系數(shù)求得粉煤灰的單位用量,砂 的實際用量由粉煤灰超出所取代水泥的體積扣除同體積砂得到,其它組分 用量仍沿用一般混凝土

18、協(xié)作比設計中的值；該方法是目前商品混凝土攪拌 站所普遍采納的方法；在一般混凝土協(xié)作比設計規(guī)程中,用以確定單位用水量和砂率值 的表中的掌握因素是碎石、卵石的最大粒徑、坍落度和水灰比,其中的坍 落度和水灰比的范疇難以滿意大流淌性和低水灰比混凝土的要求,也沒有 充分考慮高效減水劑和礦物摻合料對混凝土工作性的調(diào)劑作用；2.固定砂石體積含量法這種方法我國吳中偉院士和其他學者都曾做過介紹,其簡要運算步驟如下 :1設定每立方米混凝土中石子的松堆體積為 砂漿含量 ;0.50.55m3,得到石子用量和2設定砂漿中砂體積含量為0.42-0.44,得到砂用量和漿體含量;3依據(jù)水膠比和膠凝材料中的摻合料比例運算得到用

19、水量和膠凝材料總量,最終由膠凝材料總量運算出水泥和摻合料各自的用量；但水膠比和摻合料的用量如何確定沒做詳細規(guī)定；協(xié)作比設計書一、試驗原料1水泥：海螺牌42.5一般對酸鹽水泥2720kg/m32粉煤灰：表觀密度2220kg/m33硅灰：表觀密度2190kg/m34礦渣：表觀密度2880kg/m35粗集料：石（ 520mm）表觀密度6砂：中砂表觀密度 2730kg/m3表觀密度 1037kg/m37水：自來水表觀密度 1000kg/m38外加劑： 1.5%聚羧酸系高效減水劑二、協(xié)作比運算1.設計參數(shù)1）強度等級： C30自密實大流態(tài)2）設計依據(jù)：自密實混凝土應用技術(shù)規(guī)程JGJ/T283-2022一

20、般混凝土協(xié)作比設計規(guī)程JGJ52-2022自密實混凝土應用技術(shù)規(guī)程CECS203：20063）原材料表觀密度（kg/m3 ）砂石石石水外加原材礦渣粉煤水泥硅灰5-2010-205-10劑料粉灰表觀222021902730mmmmmm100103727202720272030502880密度02.粗骨料體積及質(zhì)量運算1）每立方米混凝土中粗骨料的體積Vg,?。?0.32m 3填充性指標 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質(zhì)量（mg）運算：mg = Vg g=0.32 2720=870kg/m33.砂漿體積 Vm 運算Vm

21、 = 1-Vg =1- 0.32 = 0.680 m34.砂漿中砂的體積分數(shù)（ s）可取 0.420.45, ?。?0.455.每立方米混凝土中砂的體積 Vs 和質(zhì)量 msVs = Vm s = 0.68 0.45 = 0.306m3ms = Vs g= 0.306 2730 = 835kg/m3運算配比砂率 Sp=49.0%6.漿體體積 Vp 運算Vp = Vm - Vs= 0.68 - 0.306 =0.374m3 7.膠凝材料表觀密度 b 運算水泥礦渣粉粉煤灰硅灰3050288022202190kg/m310%20%5%總共：35%8.自密實混凝土的配制強度fcu,0運算（按 JGJ55

22、-2022運算）：fcu,o fcu,k + 1.645 = 30 + 1.645 5 =38.2MPa依據(jù)實際工程體會,應提高混凝土出站強度保證率,即要提高配制強度保證率,最終要保證結(jié)構(gòu)實體的強度保證率滿意要求；因此將保證率系數(shù)從 1.645提高到 2.3,對應的保證率由 配強度為：95%提高到 98.9%；運算此時的試fcu,o f cu,k + 2.3 = 30 + 2.3 5 =41.5 MPa9.水膠比運算m w0 .42fce1fcu,o12.0. 4246.810.350 .10.90.220 .40 .051 .00 .4 4m b41.51.10.每立方米自密實混凝土中膠凝材

23、料的質(zhì)量mb 運算mb VpVa0. 37410470kg/m310000 . 4 4m w11m b27721000bw11.每立方米混凝土中水的質(zhì)量（mw）mw = mb （ mw/mb= 470 0.44= 207 kg/m312.每立方米混凝土中水泥質(zhì)量和礦物摻合料的質(zhì)量礦渣粉 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.外加劑（減水劑）用量運算：（ 為外加劑用量,?。?

24、1.50%）mca = mb = 470 1.50% = 7.05 kg/m3容協(xié)作比用量（ kg/m3 ）強度水膠砂率重水泥礦渣粉煤硅灰砂石水外加劑比等級%kg/粉灰5-20mm3mC30自密實大0.44 49.0 2370 3054794248358702077.05流態(tài)三、 C30自密實混凝土協(xié)作比：其中粗集料石子采納兩種規(guī)格：細石子（ 5mm10mm）：粗石子（ 10mm20mm）=3:7四、方案修改由于試驗中顯現(xiàn)了坍落度不符合要求的情形,所以對協(xié)作比進行了多協(xié)作比用量（ kg/m3 ）強度水膠砂容重水泥礦渣粉煤灰硅灰砂石水外加率等級比%kg/m5-20m3粉劑mC30自密實大流0.4

25、3 47.9 2381271689023824898194 13.33態(tài)次修改,最終 C30 自密實混凝土協(xié)作比設定為：石頭：粗：細 =7:3,每 15L 粗石： 9.429 L、細石： 4.041L最終協(xié)作比經(jīng)現(xiàn)場實際設計達到了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/ 噸,S95礦渣 295元 / 噸,II 級粉煤灰 136 元/ 噸,S105礦渣 305元/ 噸,碎石 5-10mm：85 元/ 噸,碎石 10-20mm：115元/ 噸,砂 91 元/ 噸,減水劑 1800元/ 噸,硅灰 1000元/ 噸,石灰石粉 噸依據(jù)最終設計方案核算：85 元/ 噸,尾礦粉 230元 /原料水泥S95礦粉煤碎石碎石砂減水硅灰價格 /88渣灰510m1020m74.98劑23mm2012.242422.972.29元總價 338元個人總結(jié)自密實混凝土具有很多優(yōu)點和寬闊的工程應用前景；目前雖然對自密 實混凝土已經(jīng)有了較多的試驗討論和理論分析,但仍是缺乏系統(tǒng)討論,也 沒有提出具有普遍適應性的協(xié)作比設計方法；由于自密實混凝土