自密實混凝土的制備及應(yīng)用(定稿)

丁慶軍教授博導(dǎo)武漢理工大學(xué)電話-mail：dingqj@自密實混凝土的研究與應(yīng)用提綱自密實混凝土工程應(yīng)用自密實混凝土的制備及性能國內(nèi)外檢測及評價標準自密實混凝土特點第一部分自密實混凝土特點自密實混凝土（SCC）定義:具有高流動度、不離析、均勻性和穩(wěn)定性，澆注時依靠自重流動，無需振搗而達到密實的混凝土。

自密實混凝土作為一種綠色高性能混凝土，在施工方面具無可比擬的優(yōu)越性，其研究與應(yīng)用實踐在世界范圍內(nèi)廣泛展開。1AddYourText近幾年，自密實混凝土在我國得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也從房屋建筑擴大到水工、橋梁、隧道等大型工程。2定義沉井連續(xù)墻預(yù)制混凝土高層建筑核電工程應(yīng)用領(lǐng)域■水壩擋水墻鋼管柱鋼管混凝土拱橋大跨度懸索橋自密實混凝土在國外應(yīng)用范圍十分廣泛,如英國、美國、加拿大和日本等國,使用量已占混凝土全部產(chǎn)量的30%～40%。自密實混凝土是在1988年由東京大學(xué)的岡村教授，前川教授以及小沢教授首次在世界上提出的并冠以自密實混凝土的名稱。自密實混凝土起源與發(fā)展在2004年的時候，日本自密實混凝土總使用量已超過250萬立方米，并且在混凝土制品中的應(yīng)用有逐年增加之勢。目前，日本正在致力于將自密實混凝土從特種混凝土發(fā)展成普通混凝土。歐美各國也在大力推廣自密實混凝土，美國西雅圖雙聯(lián)廣場自密實混凝土設(shè)計強度為79MPa，實測28d強度達到了119MPa，91d強度145MPa。由于采用了超高強的自密實混凝土，從而降低結(jié)構(gòu)成本30%。法國于1995年開始研制免振搗自密實混凝土，目前已成功應(yīng)用于自流平地坪、地下隧道及自應(yīng)力管等工程挪威、德國也相繼研制成功自密實混凝土并應(yīng)用于實際工程，比較典型的有MillenniumPoint大廈和Zurich鐵路隧道等著名工程，并且德國預(yù)制行業(yè)報道應(yīng)用自密實混凝土可降低造階3.5%～6.8%，同時頒布了自密實混凝土技術(shù)規(guī)范丹麥在地鐵和隧道工程中也有應(yīng)用自密實混凝土的報道意大利Ferrara商業(yè)中心的SCC板澆注SCC—澳門觀光塔SCC表面平整普通混凝土自密實混凝土自密實混凝土與普通混凝土自密實混凝土的優(yōu)點1.加快施工速度，縮短施工周期，降低成本十二月四月十月八月六月250m高層建筑，日本東京，2001年2.降低噪音、減少人工3.完成普通混凝土無法滿足的任務(wù)Height:420m香港國際金融中心4.解決因混凝土振搗不充分引起的工程質(zhì)量問題漳州戰(zhàn)備大橋目前國內(nèi)外對自密實混凝土的研究集中在以下方面：

（1）新型礦物摻合料制備自密實混凝土及其工作性能；（2）混凝土的耐久性提升，如收縮抗裂性等。

（3）自密實+清水高性能混凝土（4）減縮增韌高效減水保朔自密實清水混凝土外加劑由于自密實混凝土使用大量的外加劑水膠底和較高的膠凝材料摻量和砂率，因此，自密實混凝土收縮大，容易產(chǎn)生有害裂縫。自密實混凝土存在問題自密實混凝土評價方法■坍落度擴展度實驗SCC通常具有較大的坍落度(240mm～270mm)，因此可以用坍落擴展度試驗代替坍落度試驗做混凝土拌合物初步控制用。

■倒坍落度筒試驗

■牽引球粘度計

■L儀流動度試驗

04.11.2004■Ｕ形容器■Ｖ漏斗J形環(huán)擴展度與坍落擴展度差值通過能力級別備注0–250高通過能力25-501中等通過能力>502低通過能力J形環(huán)法J型環(huán)尺寸第二部分自密實混凝土的檢測及評價2.1國外自密實混凝土規(guī)范制訂情況添加標題《SpecificationandGuidelinesForSelf-CompactingConcrete》2002《EuropeanSelf-CompactingConcreteGuidelines》2005BSEN206-9-2010《AdditionalRulesforSelf-compactingConcrete》JASS5T-402流動化コンクリート指針2004；JSCE-D101高流動化コンクリート施工指針1997日本英國歐洲日本、英國、歐洲等國家均已制定了相應(yīng)的標準規(guī)范

2.2我國自密實混凝土標準編制狀況CECS203-2006自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（中國工程建設(shè)標準化協(xié)會）CCES02-2004自密實混凝土設(shè)計與施工指南（中國土木學(xué)會）協(xié)會標準及學(xué)會標準DBJ13-55-2004自密實高性能混凝土技術(shù)規(guī)程（福建）DB29-197-2010自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

（天津）地方標準標準不統(tǒng)一JGJ/T283-2012自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（建設(shè)部）《規(guī)程》日本規(guī)范歐洲規(guī)范法國規(guī)范自密實等級劃分標準1級鋼筋的最小凈間距為35～60mm鋼筋的最小凈間距為35～60mm未提出分級概念未提出分級概念2級鋼筋的最小凈間距為60～200mm鋼筋的最小凈間距為60～200mm3級鋼筋的最小凈間距200mm以上和素混凝土鋼筋的最小凈間距200mm以上和素混凝土骨料最大粒徑20mm20或25mm20mm10~20mm單位體積粗骨料量1級0.28~0.30m30.28~0.30m30.28~0.35m3（未分級）未分級，也為提出明確界限

2級0.30~0.33m30.30~0.33m33級0.32~0.35m30.32~0.35m3國內(nèi)外標準對比（1）《規(guī)程》日本規(guī)范歐洲規(guī)范法國規(guī)范單位體積用水量155~180kg155~175kg不超過200kg未提出明確界限單位體積粉體體積0.16~0.23m30.16~0.19m30.16~0.24m3約500kg/m3單位體積漿體量0.32~0.40m3無無0.33~0.40m3骨料中粉體界限小于0.075mm小于0.075mm小于0.125mm小于0.080mm設(shè)計方法提出明確的設(shè)計方法提出明確的設(shè)計方法只給出參數(shù)，未明確提出設(shè)計方法只給出參數(shù)，未明確提出設(shè)計方法國內(nèi)外標準對比（2）《規(guī)程》日本規(guī)范歐洲規(guī)范法國規(guī)范U型箱試驗（SCC自填充性）300mm以上（三種障礙形式對應(yīng)三個等級）300mm以上（三種障礙形式對應(yīng)三個等級）高差30mm以內(nèi)（單一障礙形式）采用L型箱試驗檢測V型漏斗試驗（SCC抗離析性）1級：10~25s2級：7~25s3級：4~25s（改進，增加靜置1mins環(huán)節(jié)）1級：10~25s2級：7~20s3級：7~20s初始：6~12s靜置5mins：6~15s采用抗離析試驗檢測T500（SCC抗離析性）1級：5~20s2級：3~20s3級：3~20s1級：5~20s2級：3~15s3級：3~15s2~5s無坍落擴展度試驗（SCC流動性能）1級：650~750mm2級：600~700mm3級：550~650mm1級：650~750mm2級：600~700mm3級：500~650mm650~800mm600~750mm國內(nèi)外標準對比（3）國內(nèi)外自密實混凝土標準編制差異區(qū)別協(xié)會標準歐洲指南

水泥符合歐洲現(xiàn)行相關(guān)標準的水泥。

符合我國現(xiàn)行水泥相關(guān)產(chǎn)品標準協(xié)會標準對水泥的種類、使用場合進行規(guī)定。礦物摻合料按水化活性分為活性和惰性摻合料，規(guī)定石灰石、白云石、花崗巖等惰性摻合料可用于自密實混凝土。歐洲指南01協(xié)會標準02僅對粉煤灰、礦粉、硅灰等礦物摻合料進行說明歐洲指南對礦物摻合料的性能指標與我國協(xié)會標準規(guī)定的差別較大。區(qū)別03

符合產(chǎn)品標準，最大粒徑不得大于20mm；輕骨料等人工骨料可配制自密實混凝土。

協(xié)會標準對粗骨料指術(shù)要求較嚴，但未對輕骨料等人工骨料進行補充歐洲指南粗骨料01協(xié)會標準02區(qū)別除最大粒徑不得大于20mm外，還規(guī)定針片狀含量、石子空隙率、含泥量等指標。

03區(qū)別歐洲標準未對砂的級配進行規(guī)定，更強調(diào)細顆粒含量。規(guī)定可使用混合砂。國內(nèi)標準更強調(diào)砂級配、含泥量及泥塊含量，但未規(guī)定可使用混合砂。歐洲指南強調(diào)細骨料中細度小于0.125mm的細顆粒應(yīng)算入粉體部分?？刹捎没旌仙芭渲谱悦軐嵒炷痢f(xié)會標準強調(diào)采用中砂含泥量及泥塊含量小于0.075mm算入粉體部分

細骨料區(qū)別歐洲指南應(yīng)選用高性能減水劑，并規(guī)定使用的增粘劑、引氣劑及強塑化劑應(yīng)符合現(xiàn)行外加劑相關(guān)標準。協(xié)會標準應(yīng)選用高效減水劑，宜選用聚羧酸系減水劑；可使用增粘劑。外加劑

我國還未制定增粘劑、引氣劑等相關(guān)國家標準。區(qū)別除可使用普通混凝土拌合用水，還可使用混凝土攪拌站回收水，但要考慮水中固體顆粒含量和其他化學(xué)成分。歐洲指南協(xié)會標準使用普通混凝土拌合用水區(qū)別不大拌合水04.11.200428水泥

考慮到工作性要求及坍落度經(jīng)時損失小，應(yīng)優(yōu)先選擇C3A和堿含量小、標準稠度需水量低的水泥：P.Ⅰ\P.Ⅱ\P.O\P.S\P.F，標號：42.5~52.5。骨料

應(yīng)選擇質(zhì)地堅硬、密實、潔凈的骨料。粗骨料針片含量少,最大粒徑一般在16mm～20mm范圍。細骨料宜選用級配良好的中砂，砂中所含小于0.125mm的細粉對SCC流變性能非常重要,一般要求不低于10%。礦物摻合料石粉：石灰石磨細粉，

細度＞500m2/kg，用于改善和保持SCC的工作性。粉煤灰：Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰，能夠改善SCC的流動性，有利于硬化混凝土的耐久性。磨細礦渣：S95級，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：高活性火山灰質(zhì)摻合料，用于改善SCC的流變性能和抗離析能力,提高硬化混凝土的強度和耐久性。

（1）原材料04.11.200429聚羧酸如今、所有的大流動性混凝土都使用聚羧酸系外加劑。外加劑(高效減水劑)04.11.200430主要成分自密實混凝土種類增粘緩凝纖維素系水溶性高分子√√丙烯基系水溶性高分子√－多糖類聚合物（β聚糖）－√水溶性多糖類（韋蘭膠質(zhì)）－√硅粉√-超細沸石粉√-外加劑(增粘、緩凝)04.11.200431漿骨比

SCC需要一定的膠結(jié)料漿體含量,一般為33～40%，另外采用較小的粗骨料體積含量，以減少粗大顆粒在狹窄空間內(nèi)頻繁接觸發(fā)生堆集堵塞的概率(如圖)。但對混凝土而言,過小的粗骨料體積含量會產(chǎn)生較大的收縮，因此，確定最佳漿骨比是配合比設(shè)計的關(guān)鍵。04.11.200432砂率

減小砂漿與粗骨料之間的相互分離作用,還可通過增加混凝土砂率的辦法加以實現(xiàn),但砂率值過大會影響SCC的彈性模量和抗壓強度,一般宜控制在40%～45%。摻合料用量

可以按凈漿和砂漿流動度試驗確定不同種類摻合料的具體用量,也可根據(jù)實際情況和經(jīng)驗選取合理值，用量為膠凝材料總量的10~70%。水灰比

水灰比按混凝土強度、耐久性選擇確定,一般在0.4

以下,且用水量不宜超過200kg/m3

。（2）試驗方法2.1拌合物工作性能與檢測方法檢測性能性能指標測試方法測試值性能等級性能指標填充性坍落擴展度坍落擴展度SF1550mm~650mmSF2660mm~750mmSF3760mm~850mmT500擴展時間VS2s≤T500間隙通過性J環(huán)擴展度坍落擴展度與有環(huán)條件下的擴展度差值PA125mm＜PA1≤50mmPA20mm≤PA2≤25mm抗離析性篩析法浮漿百分比SR1≤20%SR2≤15%跳桌法離析率?m≤10%自密實混凝土坍落擴展度檢測底板自密實混凝土坍落擴展度檢測2.2硬化混凝土力學(xué)性能檢測方法

自密實混凝土硬化混凝土的力學(xué)性能、耐久性性能評定方法與普通混凝土基本相同。其力學(xué)性能應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）檢測，耐久性能按現(xiàn)行國家標準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T50082-2009），并按現(xiàn)行國家標準《混凝土強度檢測評定標準》（GB/T50107-2010）進行合格評定。

2.3混凝土收縮性能檢測方法（1）干燥收縮測量方法（2）自收縮測試方法2.4混凝土孔結(jié)構(gòu)測試方法硬化混凝土孔隙結(jié)構(gòu)分析儀待測試試樣測試結(jié)果2.5鋼筋銹蝕性能測試常用電化學(xué)檢測方法比較比較項自然電位法交流阻抗法線性極化法恒電量法電化學(xué)噪聲法混凝土電阻法諧波法應(yīng)用情況最廣泛一般廣泛較少較少一般較少檢測速度快慢較快快較慢較慢較慢精度定性定量定量定量半定量定性定量干擾程度無較小小微小無小較小適用性實驗室、現(xiàn)場實驗室實驗室、現(xiàn)場實驗室、現(xiàn)場較差較差較差GillAC測試儀器水泥釘電極和海綿保水GillAC儀器檢測鋼筋銹蝕過程2.6混凝土滲透性測試通過的電量（庫侖）氯離子滲透性評價>4000高2000～4000中等1000～2000低100～1000很低<100可忽略基于通過的電量的氯離子滲透性可以采用國標中的RCM法和電通量法進行混凝土氯離子滲透性能測試。比如采用北京耐爾儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的NEL-PER混凝土電通量測定儀進行滲透試驗，測量60v直流電壓下6h內(nèi)通過固定截面面積的電量來衡量試件的滲透性。第三部分自密實混凝土的制備與性能Self-Consolidating自密實HighFlowability高流動性HighResistancetoSegregation抗離析Superplasticizer超塑化劑HighContentofFines高膠凝材料摻量ViscosityModifyingAgent粘度改性劑

自密實混凝土設(shè)計原理從自密實混凝土的特點入手，充分考慮自密實混凝土流動性能、抗離析性能、自填充性能、漿體用量和體積穩(wěn)定性的矛盾，通過外加劑、膠結(jié)材料、粗細骨料的選擇及優(yōu)化配合比設(shè)計，使自密實混凝土拌合物的屈服剪應(yīng)力足夠小，同時具有一定的塑性粘度，確保不出現(xiàn)離析和泌水等問題，并具有良好的流變性能。自密實混凝土的配合比設(shè)計基本原則1.工作性能原則：2.強度原則：3.耐久性原則：4.經(jīng)濟性原則：04.11.200444建設(shè)部標準規(guī)定的自密實混凝土配合比設(shè)計方法（JGJT283-2012）04.11.20044504.11.20044604.11.20044704.11.20044804.11.20044904.11.20045004.11.20045104.11.200452自密實混凝土配合比設(shè)計方法全計算法進行配合比設(shè)計(1)混凝土各組成材料(包括固、氣、液三相)具有體積加和性；(2)石子的空隙由干砂漿填充；(3)干砂漿的空隙由水填充；(4)干砂漿由水泥、礦物摻合料、砂和空氣所組成混凝土體積模型混凝土體積模型—水泥漿體積；—干砂漿體積；—用水量；—空氣體積；—水泥體積；—礦物摻合料體積—砂體積；—石子體積各參數(shù)的確定1根據(jù)美國P.K.Mehta和P.C.Aitcin教授的觀點，水泥漿體積：2 對于一定粒徑的碎石，視密度為，堆積密度為，石子空隙率為根據(jù)模型的觀點2，當單位體積石子的空隙正好被干砂漿填滿時，干砂漿的體積為：3.全計算法中混凝土配制強度和水膠比的計算與普通混凝土相同，經(jīng)體積模型推導(dǎo)得到的用水量公式如下：式中：—水泥密度，kg/m3；—摻合料密度，kg/m3；—膠凝材料中礦物摻合料的比例。4.砂率公式：式中：—砂表觀密度，kg/m3；—石子表觀密度，kg/m3。配合比設(shè)計參數(shù)選擇1.試配強度：自密實混凝土試配強度可按普通混凝土試配強度公式計算：式中:σ為強度的標準偏差2.水膠比：自密實混凝土水膠比范圍宜在0.27～0.42之間。配制C60以上自密實混凝土?xí)r，水膠比應(yīng)小于0.32。當自密實混凝土強度等級大于C80時，水膠比應(yīng)小于0.28。水膠比可根據(jù)經(jīng)驗選取，由試驗確定。

3.

膠凝材料用量：自密實混凝土最大水泥用量為550kg/m3，配制C60以下自密實混凝土?xí)r膠凝材料總量范圍宜為450～550kg/m3，礦物外摻料對水泥的置換率可取10%～70%。一般情況下，硅灰置換率取5%～15%，粉煤灰置換率取20%～50%，磨細高爐礦渣粉置換率取30%～70%，礦物外摻料的種類和摻量應(yīng)通過試驗確定。4.砂率：砂率應(yīng)大于35%，能達到40%～50%最好。自密實混凝土配合比設(shè)計步驟1.配制強度：式中：fcu,p—自密實混凝土試配強度（MPa）；

fcu,k—自密實混凝土設(shè)計強度（Mpa）；

σ—混凝土強度標準差（MPa）。2.水膠比:式中：γ—水泥強度富裕系數(shù)；fce,k

—水泥標號的標準值；A，B—與集料性狀有關(guān)的常數(shù)；

fce

—水泥28天強度的實際值3.用水量:式中：ρc—水泥密度，kg/m3；ρf—礦物摻合料密度，kg/m3；Φ—膠凝材料中礦物摻合料的比例。在高性能混凝土中取

，則Φ=25%，Va取10L(按含氣量為1%計算)。4.膠凝材料用量

5.砂率及集料用量6.減水劑摻量

由于每種減水劑的減水率及對自密實混凝土工作性能的影響各不相同，本試驗按照經(jīng)驗及自密實混凝土工作性能調(diào)整摻量。

編號水Kg/m3水泥Kg/m3粉煤灰Kg/m3水膠比砂Kg/m3石Kg/m3砂率%減水劑%坍落度mm擴展度mmL型儀H2/H1SC3-1185350900.42771969440.82406350.85SC3-1’1483401000.34780989441.2（引氣、增粘）2506000.90SC3-21852501900.42771969440.72606700.75SC3-2’1552601800.35720999431.1（引氣、增粘）2606100.90SC4-1176382940.377311010421.02706700.75SC4-21762732030.377311010420.92506600.75SC5-11644121000.327001042401.22406500.8SC5-21642942180.327001042401.12406550.8SC6-11524401100.286681075381.32306150.7SC6-21523152350.286681075381.22456050.8基本力學(xué)性能1.抗壓強度試驗結(jié)果隨著水膠比及粉煤灰摻量的不同，自密實混凝土的抗壓強度變化規(guī)律如下：編號抗壓強度MPa28d彈性模量GPa3d7d28d90dSC3-115.722.634.344.532.9SC3-1’26.340.553.862.736.8SC3-214.321.833.245.328.8SC3-2’20.535.848.659.235.9SC4-120.730.844.858.734.6SC4-218.126.242.059.631.3SC5-131.741.854.470.838.6SC5-227.636.748.768.935.7SC6-137.048.562.376.342.0SC6-233.345.660.376.038.7（1）自密實混凝土的抗壓強度隨著齡期的增長而增長，但早期強度增長較快，后期強度的增長明顯小于早期，這是由于混凝土中摻入了高效減水劑后促進了水泥的早期水化所造成的。（2）對于不同粉煤灰摻量的自密實混凝土，隨著水膠比的減小，自密實混凝土抗壓強度增加，并且強度發(fā)展速率增加。（4）在用水量及膠凝材料總量不變的情況下,隨著粉煤灰摻量的增加，自密實混凝土早期抗壓強度顯著下降（5）粉煤灰摻量對自密實混凝土后期強度的影響較大，隨著粉煤灰摻量的增加,自密實混凝土的后期強度發(fā)展較快。劈裂抗拉強度一般都采用劈裂抗拉試驗間接研究混凝土的抗拉強度。自密實混凝土劈裂抗拉試驗結(jié)果如表。編號抗壓強度MPa劈拉強度MPa劈拉強度/抗壓強度3d7d28d3d7d28d3d7d28dSC3-115.722.634.31.722.292.91/9.131/9.871/11.82SC4-120.730.844.81.962.643.51/10.561/11.671/12.80SC5-131.741.854.42.493.544.031/12.731/11.811/13.50SC6-137.048.562.32.913.754.611/12.711/12.931/13.43劈裂抗拉試驗結(jié)果表明，自密實混凝土劈裂抗拉強度隨齡期的增長而增長；混凝土強度較低時，自密實混凝土的劈裂抗拉強度略高于普通混凝土；隨著混凝土強度等級的提高，自密實混凝土劈裂抗拉強度/抗壓強度之比有降低的趨勢。自密實混凝土劈裂抗拉強度/抗壓強度之比的范圍和普通混凝土的比值范圍1/10～1/13相似。無論是自密實混凝土還是普通混凝土，抗拉強度都較低，而且劈裂抗拉強度的增長幅度遠不如抗壓強度的增長幅度。所以依靠提高抗壓強度來提高混凝上的抗拉強度的效果極為有限。低粉煤灰摻量的自密實混凝土抗壓強度擬合結(jié)果

(a)SC3-1(b)SC4-1(c)SC5-1(d)SC6-1高粉煤灰摻量的自密實混凝土抗壓強度擬合結(jié)果(a)SC3-2(b)SC4-2

(c)SC5-2(d)SC6-2

由圖圖中的回歸曲線方程看到，回歸系數(shù)a與SCC抗壓強度有某種關(guān)系，利用下表中數(shù)據(jù)進行回歸分析得自密實混凝土28d抗壓強度和a的關(guān)系：編號SC3-1SC3-2SC4-1SC4-2SC5-1SC5-2SC6-1SC6-2fcu,28（MPa）34.333.244.842.054.448.762.360.3a0.4360.4810.4270.4280.3270.3830.2910.332由上圖可以得到下式：將其代入到中，可得到不同強度等級的自密實混凝土隨齡期的抗壓強度計算公式：式中：fcu(t)—齡期t(d)的SCC抗壓強度（MPa）；fcu,28—28d齡期的SCC抗壓強度（MPa）；t—標準養(yǎng)護齡期（d），≤90d。我國目前常用的劈拉強度公式為：

這是依據(jù)普通混凝土的劈拉試驗資料得出的，這些公式都是標準齡期28d時不同強度等級的混凝土的抗壓強度與劈拉強度的關(guān)系。自密實混凝土劈拉強度與抗壓強度關(guān)系自密實混凝土的劈拉強度增加幅度沒有抗壓強度快,其相對值fts/fcu和普通混凝土相比較小，因此將本文的試驗結(jié)果進行分析，得到自密實混凝土劈拉強度與抗壓強度的關(guān)系分布如下圖所示：自密實混凝土收縮性能1、混凝土收縮的影響因素2、自密實混凝土收縮試驗研究3、改善自密實混凝土收縮的方法混凝土收縮的影響因素影響混凝土收縮的因素很多，主要有水泥品種、摻合料種類及摻量、骨料品種及體積含量、水膠比、外加劑種類及摻量、養(yǎng)護條件、齡期及結(jié)構(gòu)特征等?；瘜W(xué)收縮(ChemicalShrinkage)塑性收縮(PlasticShrinkage)自生收縮(AutogenousShrinkage)溫度收縮(ThermalShrinkage)干燥收縮(DryingShrinkage)碳化收縮(CarbonationShrinkage)徐變收縮(CreepShrinkage)減水劑種類的影響編號水Kg/m3水泥Kg/m3粉煤灰Kg/m3砂Kg/m3石Kg/m3減水劑%聚羧酸氨基系萘系SC3-聚羧酸185350907719690.8----SC3-氨基系18535090771969--1.3--SC3-萘系18535090771969----2.5SC4-聚羧酸1763829473110100.9----SC4-氨基系176382947311010--1.6--SC4-萘系176382947311010----3.0SC3干縮結(jié)果SC4干縮結(jié)果不同減水劑對自密實混凝土干縮的影響鋼筋約束對干燥收縮的影響SC3干縮結(jié)果SC3干縮結(jié)果SC5干縮結(jié)果SC6干縮結(jié)果由圖中可見，鋼筋對自密實混凝土28d干縮的線性約束效果顯著。在整個28d測量過程中，鋼筋提供的線性約束減小收縮率可達25%環(huán)境濕度的影響摻粉煤灰情況下的干縮無粉煤灰情況下干縮早期養(yǎng)護對抑制自密實混凝土早期收縮起著關(guān)鍵作用，良好的養(yǎng)護可以推遲干燥收縮的發(fā)生，減緩干燥收縮的發(fā)展速度，也有利于自密實混凝土早期強度的發(fā)展。纖維種類及摻量對自收縮的影響編號W/B纖維體積摻量28d強度MPa坍落度mm擴展度mm鋼纖維PVA纖維SC40.37--42.3270650SC4-10.370.5%-48.6260600SC4-20.371.0%-49.7240565SC4-30.37-0.1%47.2255580SC4-40.37-0.2%48.9240520纖維摻量對自收縮的影響

由圖可見，纖維的摻入能有效降低自密實混凝土的自收縮3、改善自密實混凝土收縮的方法加強原材料質(zhì)量控制摻加粉煤灰等礦物摻合料結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮鋼筋的約束作用選擇減縮保塑型的減水劑（摻加減縮劑泌水）摻加纖維（分散）采取有效養(yǎng)護措施各組分用量（kg/m3）工作性能（mm）抗壓強度（MPa）標號水水泥粉煤灰砂石減水劑增粘坍落度擴展度7d28dC3015523016073810628.125261029.544.2C4015832012073810509.025862038.553.9C5015537011073810509.626264043.564.9單摻粉煤灰自密實混凝土配合比各組分用量（kg/m3）工作性能（mm）抗壓強度（MPa）標號水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑坍落度擴展度7d28dC3016512014014073810628.125062026.542.2C4016314014014073810509.025265036.551.9C5016023012013073810509.625965041.562.9復(fù)摻粉煤灰、礦粉自密實混凝土配合比復(fù)摻粉煤灰與礦粉自密實混凝土配合比kg/m3系列編號水泥粉煤灰礦粉砂石水減水劑1FK1243194489118101707.78FK2243145979018101707.78FK3243971458908101707.78FK4243481948808101707.782FK5194243489068101707.53FK6194194978968101707.53FK71941451458868101707.53FK8194971948768101707.533FK9145291489028101707.05FK10145243978928101707.05FK111451451948718101707.05FK121451941458818101707.05復(fù)摻粉煤灰與礦粉自密實混凝土抗壓強度系列編號含氣量/%表觀密度kg/m3抗壓強度（MPa）7d28d56d90d1FK10.7238544.061.164.968.9FK20.9234443.866.770.576.0FK31.4231242.967.971.878.9FK41.6233539.558.165.566.12FK50.5240048.858.164.666.9FK60.8237550.562.370.973.6FK70.7231650.164.168.571.5FK81.6230038.355.167.170.03FK90.5237841.254.561.665.1FK100.7234840.553.562.466.8FK111.1230339.552.161.167.1FK120.7230937.550.258.165.2自密實混凝土耐久性按設(shè)計強度等級C30、C40、C50、C60制備了自密實混凝土，混凝土配合比見表：編號水泥kg/m3粉煤灰kg/m3水kg/m3砂kg/m3碎石kg/m3抗壓強度(MPa)3d28d坍落度(mm)擴展度（mm）C-3(B)380017077196929.539.7260615C-3(S)23015017077196926.842.1260625C-323015017077196930.744.3240615C-4300120166731101030.754.8270620C-538090164700104241.764.9240630C-642090152668107546.072.3230645注：C-3(S)試樣中摻加了膠凝材料重量3%的NaCl養(yǎng)護條件及齡期對鋼筋銹蝕性能影響

在干燥室內(nèi)自然狀態(tài)下對各配合比試件在不同齡期的鋼筋銹蝕電流進行了測試，結(jié)果如圖9-1和9-2所示

圖9-1C-3(B)和C-3組鋼筋銹蝕電流圖9-2C-3(S)鋼筋銹蝕電流按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》（GB/T50344-2004）列出了鋼筋銹蝕速率影響試件損傷年限的判別標準，如表9-2所示。序號銹蝕電流icorr（μA/cm2）銹蝕速率保護層出現(xiàn)損傷年限1＜0.2鈍化狀態(tài)---------20.2～0.5低銹蝕速率＞15年30.5～1中等銹蝕速率10～15年41～10高銹蝕速率2～10年5＞10極高銹蝕速率不足2年按照鋼筋銹蝕電流判別鋼筋銹蝕速率和構(gòu)件損傷年限的標準根據(jù)表9-2中標準，分析各組構(gòu)件的鋼筋銹蝕情況如下：C-4、C-5、C-6各組構(gòu)件腐蝕電流均小于0.2μA/cm2，按照標準判定混凝土構(gòu)件鋼筋處于鈍化狀態(tài)。說明自然狀態(tài)下鋼筋的抗銹蝕能力很強比較C-3(B)和C-3組可發(fā)現(xiàn)，不摻加粉煤灰的鋼筋混凝土構(gòu)件腐蝕電流略高，這說明在混凝土構(gòu)件中摻入適量粉煤灰能夠提高鋼筋抗銹蝕能力。摻加了氯鹽的C-3(S)組一開始測量就具有極高的腐蝕電流和銹蝕速率，由于該組氯離子濃度遠大于工程上一般規(guī)定氯鹽摻量（不應(yīng)大于0.4％），說明氯鹽對于鋼筋混凝土的抗銹蝕性有極大危害。各組鋼筋銹蝕檢測結(jié)果如圖9-3所示，0點時間實際為Nacl溶液中浸泡60天結(jié)束后的時間。圖9-3各組試件在不同養(yǎng)護條件下的鋼筋銹蝕測試結(jié)果對比在室內(nèi)養(yǎng)護和鹽水浸泡兩個階段的鋼筋腐蝕電流，可發(fā)現(xiàn)所有浸泡的自密實混凝土構(gòu)件，腐蝕電流icorr均有很大的增長，說明鹽水浸泡的促進鋼筋銹蝕效果明顯，鋼筋的鈍化膜可能被破壞長期室內(nèi)養(yǎng)護的試件（除C-3(S)組），由于處于干燥環(huán)境，因此腐蝕電流一直比較低，基本處于低銹蝕速率狀態(tài)以下比較長期浸泡和循環(huán)浸泡試件，可以發(fā)現(xiàn)干濕循環(huán)構(gòu)件的腐蝕電流大于長期浸泡構(gòu)件，循環(huán)浸泡構(gòu)件在未浸泡期間置于自然環(huán)境中，吸收了更為充分的氧氣，從而使銹蝕速度更快不同方式浸泡后的、不摻粉煤灰C-3(B)組的腐蝕電流比摻粉煤灰的C-3組腐蝕電流大，說明了在混凝土中摻入適量的粉煤灰能能夠提高鋼筋抗銹蝕能力鹽溶液濃度對鋼筋銹蝕性能影響在上面試驗中，對比鹽溶液的濃度為0%、3.5％、7%?；炷翗?gòu)件尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體，構(gòu)件中四個邊角部分埋入100mm長、無銹的光圓鋼筋，鋼筋直徑均為6mm，鋼筋的保護層厚度為20mm?；炷敛捎昧薈-3和C-6配合比。試驗條件：各試件首先放入3.5％的Nacl溶液中浸泡60天，然后在三種不同的溶液中進行循環(huán)浸泡128天，循環(huán)制度為浸泡7天，干燥1天，干燥完畢后馬上測量腐蝕電流，然后繼續(xù)浸泡。由圖可知，自密實鋼筋混凝土在清水中浸泡時腐蝕電流很小，處于低銹蝕速率狀態(tài)。浸泡鹽溶液濃度和腐蝕電流有著較好的線性關(guān)系，即濃度越大，自密實混凝土中鋼筋的腐蝕電流也越大；混凝土強度越低，腐蝕電流也越大?；炷帘Ｗo層厚度對鋼筋銹蝕性能的影響設(shè)計了不同保護層厚度的150mm×150mm×150mm的自密實鋼筋混凝土構(gòu)件。試驗條件：在3.5%的Nacl溶液中先浸泡60天，再循環(huán)浸泡128天，循環(huán)制度為浸泡7天，干燥1天，干燥完畢后馬上測量腐蝕電流，然后繼續(xù)浸泡。把所有齡期測定的自密實混凝土腐蝕電流平均值作為最后測試結(jié)果列于圖9-5。從圖9-5可以看出，保護層從20mm變?yōu)?0mm時，腐蝕電流急劇減小，鋼筋處于低銹蝕狀態(tài)，保護層的增大使鋼筋鈍化膜保護較好；保護層厚度為40mm時，腐蝕電流很小，原因為保護層的進一步增加，使得氯離子難以在試驗時間內(nèi)擴散到鋼筋表面，從而鋼筋基本處于鈍化狀態(tài)。第四部分自密實混凝土工程應(yīng)用（1）超高強自密實鋼管混凝土的制備與性能超高強自密實鋼管混凝土的設(shè)計與制備路線密閉環(huán)境自由膨脹率徐變彈?？箟簭姸让軐嵐羌芘浜媳仍O(shè)計密實堆積α圖密實堆積β圖N值與混凝土工作性能的關(guān)系確定合理的N值為1.5~1.6編號材料用量（kg/m3）水泥粉煤灰硅灰砂碎石外加劑水14501500724108611.8138245013020724108611.8138345012030724108611.8138445011040724108611.8138545010050724108611.813864509060724108611.8138編號坍落度/mm擴展度/mm抗壓強度/MPa0h1h2h0h1h2h3d7d28d126024523065063059047.561.577.5225023021063061058052.166.382.6323021520055053050059.873.390.4422520519053050048562.174.195.5522020018052049047064.175.1101.5620018016048045042064.876.2101.2密實骨架膠凝材料優(yōu)化新拌混凝土各項工作性能水膠比對拌合物性能和強度的影響膠凝材料用量對拌合物性能和強度的影響砂率對拌合物性能和強度的影響粉煤灰與硅灰對拌合物性能和強度的影響編號膠凝材料用量（kg/m3)粉煤灰（kg/m3）硅灰（kg/m3）微珠（kg/m3）砂率（%）水膠比D1600100500420.23D5600803040420.23編號坍落/擴展度（mm）U型儀高度差△H(mm)L型儀高度比H2/H1V型漏斗通過時間t/s7d強度(MPa)28d強度(MPa)D1240/650200.841477.8101.5D5270/700100.931076.995.8粉煤灰微珠對混凝土工作性能和強度的影響C80自密實混凝土配合比微珠取代部分粉煤灰和硅灰顯著改善了混凝土的粘度，提高其自密實性能，7d和28d強度略有降低。高效減水劑的復(fù)配要求自密實鋼管混凝土在具有良好的自密實性能的前提下還要盡量低的含氣率，鋼管混凝土的含氣量應(yīng)該控制在2.0%以下較好。編號SP1母液（%）消泡劑（%）引氣劑（%）SP1-110000SP1-299.940.060SP1-399.920.060.02高效減水劑配方編號坍落/擴展度（mm）含氣量（%）7d抗壓強度（MPa)28d抗壓強度（MPa）SP1-1250/6703.877.493.2SP1-2210/5001.481.3108.9SP1-3255/6501.877.699.8C80混凝土的自收縮研究UEA-1EAHEA減縮、內(nèi)養(yǎng)護聚合物對強度與自收縮的影響不同MR摻量對強度影響不同MR摻量對自收縮的影響MR摻量為1.0%時，混凝土7d自收縮降低了50%。膨脹組分復(fù)合匹配經(jīng)擬合確定的復(fù)合膨脹劑配比為：輕燒MgO:CSA:過燒MgO=2:7:1，按此比例制得高能復(fù)合膨脹材料HBEA。C80自密實微膨脹鋼管混凝土性能膠凝材料組成（kg/m3）聚合物（%）砂率（%）減水劑（%）水膠比水泥粉煤灰硅灰微珠膨脹劑460303040401.0422.00.23C80自密實微膨脹鋼管混凝土配合比坍落/擴展度（mm）U型儀高度差△H(mm)V型漏斗流下時間(s)L型儀高度比（H2/H1）含氣量(%)7d強度(MPa)28d強度(MPa)28d彈性模量（GPa）250/64025130.841.879.897.941.3混凝土28d鋼管約束膨脹率達到1.8×10-4，3d齡期加載，180d徐變系數(shù)僅為1.54。C80混凝土的水化及微觀結(jié)構(gòu)編號水泥粉煤灰硅灰膨脹劑微珠水膠比110000000.2329208000.23382108000.23483.55506.50.23577556.56.50.23漿體配合比（%）摻加了1.0%MR化學(xué)結(jié)合水試驗結(jié)果C80混凝土的水化及微觀結(jié)構(gòu)各試樣的孔徑分布圖各試樣的累計孔隙率各試樣的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)摻加高能復(fù)合膨脹劑和減縮聚合物后，混凝土中孔得到細化，孔隙率降低為18.3%，大于50nm的孔明顯減少試樣平均孔徑（mm）孔隙率（%）孔徑分布（%）＜20nm20~50nm50~200nm＞200nmSP1-117.323.529.225.542.62.7HBEA-114.818.337.823.037.71.5工程應(yīng)用水泥粉煤灰微珠硅灰膨脹劑砂碎石外加劑水42050402545742106812140C70自密實微膨脹鋼管混凝土施工配合比（kg/m3）0h坍落/擴展度3h坍落/擴展度7d抗壓強度28d抗壓強度245/650220/58071.686.5合江一橋

鋼管混凝土泵送施工中拱頂排漿口冒混凝土（2）自密實清水混凝土的制備與性能自密實飾面清水混凝土概述1.1

自密實混凝土，指混凝土拌合物主要靠自重，不需要振搗即可充滿模型和包裹鋼筋的高性能混凝土，具有良好的填充性、間隙通過性和抗離析性。

飾面清水混凝土具有混凝土本身的質(zhì)感，表面顏色基本一致，且外觀整齊美觀，細部精致。

將自密實混凝土和飾面清水混凝土相結(jié)合，是一種便于施工且具有裝飾效果的新型綠色混凝土，具有很高的研究和應(yīng)用價值。120自密實飾面清水混凝土概述1.1外部美觀，細部精細粘聚性好，不離析泌水具有良好的施工性能良好的力學(xué)和耐久性能自密實飾面清水混凝土121項目背景1.2武廣客運專線新建武漢站工程采用了國內(nèi)首創(chuàng)上部大型建筑與下部橋梁共同作用的“橋建合一”設(shè)計模式。武廣客運專線武漢站工程混凝土方量共計60萬m3，均要求使用高性能混凝土，且要滿足耐久性100年的高要求，站房內(nèi)所有橋梁外露表面均要求達到飾面清水混凝土裝飾效果。122項目背景1.2高架橋中部為三跨剛構(gòu)拱橋，其下部的橋墩鋼筋布置密集，鋼筋間平均凈間距為5.7cm，鋼筋平均用量達327kg/m3，無法振搗施工；同時混凝土泵送施工垂直落差高達11m，對混凝土的填充性能和抗離析性能要求非常高。項目要求使用飾面清水混凝土，在保證施工順利實施同時達到飾面清水混凝土的表觀效果。123研究難點1.3清水效果大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用質(zhì)量控制自密實性能鋼筋含量327kg/m3鋼筋間距5.7cm澆筑落差11m總方量6600m3單次澆筑330m3自密實混凝土要求較高的含氣量及流動度飾面清水混凝土要求表面無氣泡、砂痕、色澤均一124不能分層澆筑無法輔助振搗施工周期長同一可視空間研究內(nèi)容1.4設(shè)計思路：坍落度大和勻質(zhì)性高的矛盾工作性和飾面性的矛盾耐久性研究：收縮性能、抗裂性能、抗氯離子滲透、抗碳化能力、抗凍性原材料選擇配合比設(shè)計混凝土生產(chǎn)和運輸混凝土澆筑和養(yǎng)護局部缺陷修補質(zhì)量控制：研究內(nèi)容配合比設(shè)計：初步配合比固定砂石體積含量計算法優(yōu)化配合比外加劑摻量、水膠比、增粘劑摻量、礦物摻合料摻量、砂率、粗集料級配125二、設(shè)計思路及原材料選擇基本原理2.1工作性能：坍落度大，有利于混凝土輸送，充分填充鋼筋間隙;勻質(zhì)性好，減少混凝土分層、離析、泌水現(xiàn)象的發(fā)生耐久性能：長期暴露于空氣之中，耐久性要求高于普通混凝土基本原理外觀質(zhì)量：含氣量高氣泡離析、泌水色差水泥量過高裂縫砂率過低花斑紋126二、設(shè)計思路及原材料選擇兩大矛盾2.2坍落度大和勻質(zhì)性高的矛盾拌合物的坍落度大，有利于輸送、澆筑，充分填充鋼筋間隙保證混凝土拌合物的勻質(zhì)性，減少混凝土分層、離析、泌水現(xiàn)象的發(fā)生工作性和飾面性的矛盾加入礦物摻合料改善混凝土的流變性能，并引入一定的含氣量改善保水性礦物摻合料過多會影響混凝土的勻質(zhì)性，含氣量過大會引起混凝土表面蜂窩麻面的產(chǎn)生127二、設(shè)計思路及原材料選擇設(shè)計思路2.3外加劑微沫型外加劑：引入穩(wěn)定、微小、封閉的氣泡緩凝型外加劑：保持混凝土良好工作性，延長放熱時間增粘劑摻入適量增粘劑用以解決高流動度、高擴展度和抗離析性的矛盾礦物摻合料改善拌合物工作性能；降低水化熱；提高界面強度控制摻量，并根據(jù)對混凝土的色澤要求慎重選用摻合料耐久性耐久性能要求高于普通混凝土降低水化熱128二、設(shè)計思路及原材料選擇原材料選擇2.4水泥：P.O42.5低堿水泥，低堿、清灰色、質(zhì)量穩(wěn)定；粉煤灰：Ⅰ級（F類）優(yōu)質(zhì)粉煤灰，淺色、顏色基本一致；礦粉：灰白色磨細水脆淬礦渣粉；細集料：潔凈天然中砂；粗集料：級配合理、顏色均勻、潔凈的碎石；129二、設(shè)計思路及原材料選擇原材料選擇2.4增粘劑的化學(xué)成分CaO

SiO2Al2O3Fe2O3MgO

SO3燒失量1.6867.7913.661.441.20.510.23130緩凝保塑外加劑：減水率高、適應(yīng)性良好、對表面色差影響；增粘劑：超細沸石粉，比表面積600m2/kg。配合比初步確定3.1總膠凝材料用量砂石子水水膠比5507708501900.34計算配合比（kg/m3固定砂石體積含量計算法(l)設(shè)定每立方米混凝土中石子的松堆體積為0.5m3～0.55m3，得到石子用量和砂漿用量；(2)設(shè)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)根據(jù)水膠比和膠凝材料中的摻合料比例計算得到用水量和膠凝材料總量，最后由膠凝材料總量計算出水泥和摻合料各自的用量。131配合比優(yōu)化3.2緩凝保塑外加劑編號減水劑摻量（%）坍落度/mm擴展度/mmT50/sU型箱填充高度/mm1h后U型箱填充高度/mm工作性描述0min60min1#0.920058016280———2#1.22506709320300正常正常3#1.527068010340300正常正常4#1.825565015320290輕微離析拌前泌水132配合比優(yōu)化3.2水膠比編號水膠比坍落度/mm擴展度/mmT50/sU型箱填充高度/mm1h后U型箱填充高度/mm抗壓強度7d28d1#0.322406501632027047.167.42#0.332606701134031044.363.23#0.342706751034030042.359.24#0.35270690834032039.554.9133配合比優(yōu)化3.2增粘劑編號增粘劑摻量（kg/m3）坍落度/mm擴展度/mmT50/sU型箱填充高度/mm1h后U型箱填充高度/mm抗壓強度7d28d1#02706801333031046.261.52#202706901134034047.167.4134配合比優(yōu)化3.2礦物摻合料編號粉煤灰摻量（%）礦粉摻量（%）坍落度/mm擴展度/mmT50/sU型箱填充高度/mm抗壓強度7d28d1#002005102028049.268.22#20%02506551232046.365.13#30%02606701134044.363.24#20%10%2306401631047.066.35#30%10%2456501532044.563.8135配合比優(yōu)化3.2砂率編號砂率坍落度/mm擴展度/mmT50/sU型箱填充高度/mm1h后U型箱填充高度/mm抗壓強度7d28d1#0.42240650928030043.162.62#0.45250670834030043.564.23#0.482406001231029042.361.2136配合比優(yōu)化3.2粗骨料級配編號5～10mm：10～20mm堆積密度/(kg/m3）坍落度/mm擴展度/mmU型箱填充高度/mm抗壓強度7d28d1#2:8146424067533048.865.42#5:5143225067033046.362.23#8:2142024065031045.160.5137配合比優(yōu)化3.2指標最優(yōu)參數(shù)緩凝保塑外加劑摻量1.5%水膠比0.33～0.34增粘劑摻量20kg/m3粉煤灰摻量30%砂率0.45粗骨料級配（5～10mm：10～20mm）2:8試驗后最優(yōu)參數(shù)配合比優(yōu)化3.2C50自密實飾面清水混凝土優(yōu)化配合比三、配合比設(shè)計及耐久性研究139水泥粉煤灰增粘劑河砂碎石/mm水外加劑5～1010～20360150208001807201727.42耐久性研究3.3收縮性能

在模擬現(xiàn)場（塑料膜包裹封閉）的條件下，自密實飾面清水混凝土自初凝后至28d收縮率（為1.29?）有利于該工程施工過程中結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫控制。140耐久性研究3.3抗裂性能自密實飾面清水混凝土普通混凝土普通砼平板抗裂局部

在模擬現(xiàn)場（塑料膜包裹封閉）的條件下，自密實飾面清水混凝土自初凝后至28d收縮率（為1.29?）有利于該工程施工過程中結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫控制。收縮性能

141耐久性研究3.3抗裂性能自密實飾面清水混凝土普通混凝土普通砼平板抗裂局部收縮性能

抗氯離子滲透小于1000標準要求值/C42656d電通量實測值/C

試驗結(jié)果顯示，C50自密實飾面清水混凝土的電通量小于1000C，僅為426C，表明該混凝土抗氯離子滲透性能好，具有良好的耐久性。142耐久性研究3.3抗裂性能收縮性能

抗氯離子滲透小于1000標準要求值/C42656d電通量實測值/C

試驗結(jié)果顯示，C50自密實飾面清水混凝土的電通量小于1000C，僅為426C，表明該混凝土抗氯離子滲透性能好，具有良好的耐久性。抗碳化性能3d碳化14d碳化深度測量3d碳化深度測量28d碳化試件7d碳化深度測量28d碳化深度測量143耐久性研究3.3抗氯離子滲透抗裂性能收縮性能

抗碳化性能3d碳化14d碳化深度測量3d碳化深度測量28d碳化試件7d碳化深度測量28d碳化深度測量抗凍性能

檢測結(jié)果表明，自密實飾面清水混凝土滿足非凍融環(huán)境下耐久性混凝土凍融指標要求，其56d質(zhì)量損失率僅為1.34%。0.49--凍融耐久性系數(shù)K1.34≤5凍融重量損失率P/％27.10≤60凍融動彈模量損失率/％--≤25凍融抗壓強度損失率/％200200凍融循環(huán)次數(shù)快凍56試驗結(jié)果標準要求值檢測項目凍融方法齡期/dC50自密實飾面清水混凝土抗凍性能檢測結(jié)果144

試驗結(jié)果表明，自密實飾面清水混凝土混凝土的各項耐久性能良好。耐久性研究3.3抗氯離子滲透抗裂性能收縮性能

抗碳化性能抗凍性能

檢測結(jié)果表明，自密實飾面清水混凝土滿足非凍融環(huán)境下耐久性混凝土凍融指標要求，其56d質(zhì)量損失率僅為1.34%。0.49--凍融耐久性系數(shù)K1.34≤5凍融重量損失率P/％27.10≤60凍融動彈模量損失率/％--≤25凍融抗壓強度損失率/％200200凍融循環(huán)次數(shù)快凍56試驗結(jié)果標準要求值檢測項目凍融方法齡期/dC50自密實飾面清水混凝土抗凍性能檢測結(jié)果145U型箱加嚴試驗4.1四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)U型箱及自制鋼筋網(wǎng)U型箱加嚴試驗檢測146147試驗?zāi)Ｐ图颁摻罹W(wǎng)模擬試驗混凝土澆筑模擬試驗時混凝土的流動情況四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)實體模擬試驗4.2根據(jù)工程實際情況，選取工程鋼筋最為密集的主筋部分做模擬澆筑試驗。實體模擬試驗4.2四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)從拆模情況觀察，混凝土均勻充滿模型的各個角落，沒有形成缺陷；混凝土模擬構(gòu)件水平部位上表面有少量氣泡，表面顏色基本均勻一致；模擬試驗構(gòu)件經(jīng)自然養(yǎng)護28d后鉆芯取樣觀察，內(nèi)部混凝土均勻密實，鉆芯取樣試件經(jīng)檢查，混凝土抗壓強度達61.6MPa，滿足構(gòu)件力學(xué)性能要求。148現(xiàn)場模擬澆筑4.3四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)選取工程結(jié)構(gòu)鋼筋最為密集的部分按照1：1尺寸進行現(xiàn)場模擬澆筑試驗，觀察實體模型混凝土的自密實性能，檢驗自密實飾面清水混凝土攪拌站大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的實際操作性能。實體模擬澆筑試驗鋼筋綁扎模型實體模型拆模后情況實體模型超聲波無損檢測實體模擬澆筑149自密實飾面清水混凝土澆筑及實施效果4.4四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)150三跨剛構(gòu)拱橋飾面清水混凝土實施效果檢測布點混凝土入泵混凝土澆注質(zhì)量控制技術(shù)4.6四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)原材料選擇：“三同”原則同一廠家、同一產(chǎn)地、同一品種配合比設(shè)計：外加劑、增粘劑、礦物摻合料、耐久性質(zhì)量控制技術(shù)生產(chǎn)和運輸：攪拌時間90～120s混凝土計量偏差±1%生產(chǎn)到澆筑90min內(nèi)完成局部缺陷修補：氣泡部位修復(fù)錯臺修復(fù)漏漿部位修復(fù)混凝土養(yǎng)護：養(yǎng)護劑養(yǎng)護，灑水養(yǎng)護時間不少于7d151實施效果4.7四、工程應(yīng)用及質(zhì)量控制技術(shù)自密實飾面清水混凝土應(yīng)用于武廣客運專線新建武漢站工程，實現(xiàn)了國內(nèi)首例“橋建合一”站房異型連續(xù)剛構(gòu)拱橋飾面清水混凝土效果，14萬㎡空間不可展曲面橋梁混凝土，表面色澤一致、外型整齊美觀、細部精美，充分展現(xiàn)了大型公共建筑渾厚、質(zhì)樸、大氣之美。152（3）鋼纖維自密實混凝土的制備與性能自密實混凝土工作度評價方法指標坍落度筒試驗：坍落度250mm~275mm，擴展度600mm~700mm，擴展速度8~20s；連通箱試驗：高差＜70mm；“L”型箱試驗：最大流動距離＞1000mm。圖3.3“L”型箱圖3.2連通箱分層度試驗：粗集料均勻性：5.0%≤FCD≤8.5%鋼纖維均勻性：分散系數(shù)β≥0.9圖3.4分層度儀不同工作性能的鋼纖維自密實混凝土試件圖3.5粗骨料與鋼纖維分布表觀圖鋼纖維自密實混凝土的分層特性粗集料受力分析示意圖普通集料在自密實混凝土中易沉降輕集料在自密實混凝土中易上?。讳摾w維的亂向分布易受到粗集料分層運動的干擾；增加砂漿塑性粘度、降低與粗集料的密度差。(3)工作度控制方法通過理論分析與試驗研究，控制方法制定為：粗集料最大粒徑控制：20mm粗集料體積用量：0.35~0.38m3砂漿中砂體積含量：0.42～0.44

礦物摻合料的選擇與摻量：20～50％

鋼纖維的參數(shù)選擇與摻量：≤1.5%組分均勻性試驗研究采用工作控制方法配制鋼纖維自密實混凝土，檢測其流動性、填充性與穿過鋼筋能力合格后，垂直澆注3根鋼纖維自密實混凝土圓柱，第1根用于粗集料均勻性試驗：澆注完成后長時間靜置，終凝之前拆模，做分段濕篩分試驗，評價粗集料的均勻性；第2根用于鋼纖維分布均勻性試驗：垂直澆注，7天后拆模，用路面切割機沿直徑軸線方向切開，分段后用分散系數(shù)法評價其亂向分布均勻性；第3根用于分段強度均勻性試驗。

鋼纖維增強普通集料自密實混凝土表觀觀察全貌上段中段下段(1)粗集料均勻性：粗集料在不同高度均勻分布，F(xiàn)CD為6.7%（5.0%≤FCD≤8.5%）(2)鋼纖維分散均勻性：分散系數(shù)為0.95;(3)強度均勻性試驗：80.2MPa~83.7MPa

鋼纖維自密實混凝土經(jīng)過攪拌、澆注與長時間靜置后，在重力、浮力和砂漿塑性粘度的作用下，實現(xiàn)動態(tài)平衡、靜態(tài)平衡，并驗證了工作度控制方法的有效性與實用性。鋼纖維自密實混凝土的收縮性能自密實混凝土膠凝材料用量大，因而收縮量大，體積穩(wěn)定性差。除了利用膨脹劑，利用鋼纖維自身的體積穩(wěn)定性及其與基體混凝土足夠的粘結(jié)強度可減小收縮落差，有效控制混凝土的收縮。干海子大橋干海子特大橋是雅（安）瀘（沽）高速公路控制性工程，大橋墩高最高度為110m，矮墩部分采用混凝土樁基圓柱式橋墩。為目前世界上同類橋梁之首。鋼管內(nèi)灌注鋼纖維自密實微膨脹鋼管混凝土，以提高鋼管混凝土的抗彎拉能力。借助于鋼管的套箍與鋼纖維的增韌作用，使其具有良好的抗折、抗拉、抗沖擊和抗疲勞等力學(xué)性能以及優(yōu)異的耐久性?；炷猎牧希?）膠凝材料：水泥：P.O.42.5R水泥，密度3.15g/cm3，28d實測強度51.2MPa；粉煤灰：Ⅰ級粉煤灰，需水量比92%，比表380m2/kg；硅灰：SiO2含量94.6%，比表面積20000m2/kg，密度2.2g/cm3；（2）膨脹劑：鋼管混凝土專用膨脹劑HCSA；（3）集料：粗集料采用粒徑5~20mm碎石；細集料采用連續(xù)級配中粗河砂，細度模數(shù)為2.7，含泥量小于1%；（4）鋼纖維：多錨點型（DM）:碳鋼冷拔鋼絲，尺寸Ф0.5×30mm，長徑比60，抗拉強度＞1000MPa；（5）減水劑：減水率32%。緩凝保塑高效減水劑的研制超長距離泵送：要有足夠的保持塑性的時間；避免氣膜：需要復(fù)摻引氣量低、減水率高的緩凝減水保塑劑；技術(shù)方案：復(fù)合緩凝保塑和消泡、引氣成分。聚羧酸減水劑的聚合物平均分子量在11000~15000，其分子結(jié)構(gòu)中羧酸基與酯基的摩爾比（m/n）為1.9~2.1。功能組分：葡萄糖酸鈉、有機硅、竹本油脂、聚醚減縮等按一定比例復(fù)合而制成的水劑，其固含量為30~36%。C70微膨脹鋼纖維自密實鋼管混凝土材料用量/kg/m3減縮減水劑%鋼纖維水泥粉煤灰硅灰膨脹劑砂粗骨料水4042090304075810041682.2表1混凝土配合比坍落度/mm擴展度/mm3h坍落度/mm3h擴展度/mm含氣量/%7d強度/MPa28d強度/MPa28d抗折/MPa2506202305502.065.583.19.8表2混凝土工作和力學(xué)性能

3d7d14d21d28d56d90d180d360d0.81.32.11.91.61.51.51.41.4C70微膨脹鋼纖維鋼管混凝土限制膨脹率（×10-4）鋼管約束條件下砼膨脹率測定

鋼纖維自密實微膨脹鋼管混凝土施工視頻（冒漿）C60鋼纖維自密實橋面鋪裝混凝土(干海子大橋)材料用量/kg/m3減縮減水劑%鋼纖維水泥粉煤灰砂粗骨料增粘聚合物水40400100758100425g1602.2表1混凝土配合比坍落度/mm擴展度/mm3h坍落度/mm3h擴展度/mm7d強度/MPa28d強度/MPa28d抗折/MPa25063023055050.564.18.8表2混凝土工作和力學(xué)性能武漢市后湖大橋水泥水砂石子粉煤灰UEA-HPC100(增粘)430160697100390404.95表12-1后湖大橋施工時所用C50