C50自密实混凝土的配制设计.docx

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1、C50自密实混凝土的配制摘 要自密实混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性,施工噪音小,速度快。更重要的是它依靠自重,不需要振捣即可充满模板和包裹钢筋,流动性好,具有良好的施工性能和填充性能,而且在外加剂的作用下,能保证骨料不离析。但近年来高强自密实混凝土（SCC）得到了大量应用，本文根据2014年第三届全国大学生混凝土材料设计大赛的主题“C50自密实混凝土”，结合德阳地区原材料和工业废渣粉煤灰配制自密实混凝土，以新拌混凝土的坍落度、扩展度为考核指标,采用单因素试验法进行了大量试验,得出了粉煤灰掺量、砂率以及高效减水剂掺量对拌合物工作性能和强度影响的主次关系。最后综合平衡,对试验结果进行分析,

2、成功配制出了坍落度、扩展度满足配制强度要求的高流态免振捣的C50自密实混凝土，并得到了理想的配合比。关键词 自密实混凝土 配合比设计 配制AbstractSelf-compacting concrete has good mechanical properties and durability after hardening, construction noise is small, fast. More important is that it depends on weight, dont need vibration can be full of formwork and reinfor

3、cement, good liquidity, has a good construction performance and filling properties, and under the action of admixture, can guarantee the aggregate segregation. But in recent years, high strength self-compacting concrete (SCC), resulting in a large number of applications, in this paper, based on the

4、third session of the national college students concrete material design competition 2014 C50 self-compacting concrete, the theme of the combination of deyang area the self-compacting concrete raw materials and industrial slag, fly ash, with fresh concrete slump, extension degree as evaluation index,

5、 the single factor experiment method is used for a large number of experiments, it is concluded that the dosage of fly ash, sand ratio, and high efficiency water reducing agent dosage influence on working performance and strength of mixture of progression. Finally comprehensive balance, analyze the

6、test results, successfully out of the slump could satisfy the requirement of mixture strength, extension degree high flow ofnon-vibrating C50 self-compacting concrete, and the proportion of the ideal.Keywords Self-compacting concrete Design of mix proportion preparation目 录第一章 自密实混凝土简介1第二章 国内外研究现状22.

7、1.国外发展现状22.2国内发展现状32.3自密实混凝土应用展望4第三章 自密实混凝土原材料概述63.1胶凝材料63.1.1水泥63.1.2矿物掺合料63.2细骨料砂73.3粗骨料石子83.4拌和及养护用水93.5外加剂9第四章 C50自密实混凝土的配制114.1 C50自密实混凝土配合比设计114.2 C50自密实混凝土性能试验164.2.1第一次试验164.2.2第二次试验214.2.3第三次试验234.2.4第四次试验254.2.5第五次试验29结论32致谢33参考文献3445第一章 自密实混凝土简介自密实混凝土（self-compacting concrete）以称自流平混凝土（sel

8、f-leveling concrete）或免振捣混凝土（vibration free concrete）是一种高技术混凝土，它具有很高的流动性、粘聚性和抗离析能力，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、并完成脱气等过程凝结硬化的混凝土，是近20年迅速发展起来的基于混凝土结构耐久性设计原理提出的新概念混凝土，是高性能混凝土的一个重要分支和发展方向。自密实混凝土首先由日本东京大学的冈村甫教授研制成功，自密实混凝土拌合物具有足够的塑性粘度，粗细骨料能够悬浮于胶凝材料浆体中不离析、不泌水。在重力作用、不用或基本不用振捣的条件下，能够流动、穿过钢筋间隙密实，填充所有空隙，即使存在致密钢

9、筋也能完全填充模板，同时获得良好的均质性。具有足够的黏聚性，硬化后具有良好的力学和耐久性能。由于自密实混凝土不需要振捣，仅仅靠自重就可以通过钢筋等障碍物充填到结构的各个部位大大节约了人力、电力。还降低了旋工振捣噪声污染，因而自密实混凝土很快成为一种实用的、施工性能非常优良的混凝土。我国自20世纪90年代初开始引进自密实混凝土施工技术，到目前为止，已经将自密实混凝土应用于各类工业与民用建筑、道路、桥梁、隧道及水下工程。自密实混凝土的配制可以大量掺用粉煤灰、磨细矿渣等工业废料，不仅降低了工程费用、提高了施工速度和劳动生产率、以及混凝土工程的质量，同时有利于生态环境的保护，而且施工过程中，自密实混凝

10、土可以在自重作用下自动进入钢筋密集或狭窄复杂的断面，实现了施工现场无振捣噪音，鉴于其减少了噪音对环境的污染，为此可进行夜间施工。总之，针对传统混凝土振动密实施工工艺所存在的问题，利用自密实混凝土都可以得到比较圆满的解决，因此，这种新型、绿色的高性能结构材料在建筑上的研究和应用已在世界范围内逐步形成了一种趋势。为保证自密实混凝土具有良好的工作性，且完全符合自密实混凝土的工作性要求，可通过采用优化配合比的方式来改善其工作性能，以达到自密实性。目前常用的配台比设计方法一般采用掺加一定比例的矿物掺合料和外加剂。第二章 国内外研究现状2.1.国外发展现状 20世纪80年代，日本出现了由于建筑工人的逐渐减

11、少而导致质量下降的问题，结构的耐久性也不断下降，为了解决这些问题，日本东京大学冈村甫教授最早提出“免振捣的高耐久性混凝土”，并由前川教授和小沢教授做了相应的基础研究。1996年在美国德克萨斯大学讲学时，冈村甫教授称该混凝土为自密实高性能混凝土（SCHPC），之所以称为高性能，是因为自密实混凝土具有很高的施工性能，能保证混凝土在不利的浇筑条件下也能密实成型，同时因使用大量的矿物细掺料而降低混凝土的升温，并提高其抗裂能力，从而可提高混凝土的耐久性。其关键技术是通过掺加高效减水剂和矿物掺合料，在低水胶比的条件下，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。至1994

12、年底，日本已有28个建筑公司掌握了SCC的技术。从日本1992-1993年各学会、技术刊物等发表的SCC在土木工程中应用实例来看，SCC特别适合于浇筑量大、浇筑高度大、钢筋密集、有特殊形状等的工程。期间在木场公园大桥斜拉桥主塔中采用了SCC650m3。明石海峡大桥是当时世界上跨度最大(主跨1990 m)的悬索桥。该桥2个锚碇分别用了24万m3和15万m3 的25MPa的SCC。该桥采用SCC使锚旋施工从2年半缩短为2年，缩短工期20%。同时，还有低水化热SCC用于大体积混凝土结构的报道，如大坝廊道、地下结构的底板。到2004年日本SCC总用量已超过250万m3，且正在逐年增加中。 因SCC在某

13、些方面的优越性，SCC技术迅速从日本传到其它国家与地区，尤其在西欧得到广泛关注并迅速推广。法国于1995年开始研制SCC，目前已成功应用于自流平地坪、地下隧道及自应力管等工程，荷兰、瑞典、瑞士、德国、新加坡等国家也相继研制成功并获得应用。荷兰自1999年开始将SCC用于预制建筑构件的生产，到目前为止已超过50%的预制厂应用SCC。到2000年时，瑞典已有19座高速公路桥梁采用了SCC。 1998年竣工的瑞士水利电力项目Cleuson Dixence中，隧道长15850m，斜井共3920m长，总共使用了73000m3的SCC填充在岩石与钢衬之间，作为混凝土衬砌;1999年开工的Loetschbe

14、rg 铁路隧道长34642m，共使用了800000m3的SCC。德国许多预制行业均应用SCC，发现可降低造价约3.5%-6.8%，并颁布了SCC技术规范。丹麦在众多地铁和隧道工程中应用了SCC。 随着日本不断有采用SCC成功的工程实例，美国也开始注意该项技术，美国西雅图双联广场是至今为止SCC应用于实际结构中强度最高的广场，该工程混凝土设计强度为79MPa，但实测28d强度为119MPa，且此工程中62层的双联广场钢管混凝土柱，由于采用了超高强的SCC，降低了结构成本约30%，这一工程是SCC在重要结构工程上应用的杰出范例。 2.2国内发展现状我国从 20 世纪 90 年代初期也开始了自密实混

15、凝土的研究。实际上，清华大学冯乃谦教授早在1987 年就提出流态混凝土概念，奠定了这一研究的基础。90 年代清华大学开始进行自密实混凝土的研究。现在，随着混凝土外加剂的不断研发以及广泛应用，越来越多的高强混凝土脱离了单纯高强的范畴,而转向高耐久性、大流动性、超高度泵送、自密实不振捣等高性能混凝土。从 1993 年开始在北京、深圳、南京、济南、长沙等城市陆续开始使用自密实混凝土。从 1995年起至 2001，浇筑量已超过 4 万立方米，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，同时也解决了施工中需熟练工人充分地振捣、施工扰民问题、缩短了建设工期等，延长了构筑物的使用寿命2,5。

16、在最近，几年发展非常迅速，北京、深圳、南京、济南、民沙等城市陆续有了自密实混凝上的应用报道，应用领域也从房屋建筑扩大到水工、桥梁、隧道等大型工程。北京恒基中心过街通道工程，由于采用暗挖二次衬砌工艺，混凝土浇筑施工作业面很小，混凝土振捣密实成型十分困难，给施工带来一定难度，同时混凝土施工质量也得不到保证。采用自密实混凝土施工，不仅解决了施工难题，确保混凝土质量并保证了工程进度3；江苏润扬民江大桥E1 标北锚锭基础内衬墙采用自密实混凝土浇筑，自 2002 年 5 月中旬开始至 10 月结束，混凝土标号为C30,混凝土用量约 1 万立方米。混凝土搅拌在强制式拌合站进行，通过混凝土搅拌车将自密实混凝土

17、运送至施工现场，然后通过泵送或溜槽直接入仓，混凝土通过自身重力而填满整个仓面，整个过程没有进行人工振捣。2d后拆模，混凝土表面平整、光滑，没有蜂窝或麻面，证明自密实混凝土施工质量良好。在长江三峡左岸左厂坝引水工程中，压力钢管直径达 12.4m，由于底部配筋密集，普通混凝土不易振捣，采用自密实混凝土浇筑，总用量逾万立方米，整个浇筑过程迅速、方便，工程质量得到了三峡监理中心西北勘测设计院的认可，取得了很好的技术、经济效益；福建省漳州市万松关隧道，二次衬砌混凝土设计总量为 25000 立方米，设计衬砌断面为圆拱形，衬砌厚度为 3550cm，浇筑最大高度为 8.5m 混凝土中配筋密集，施工时工作面小、

18、振捣困难，采用自密实混凝土浇筑获得了良好的使用效果。国家体育场“鸟巢”的外面由不规则的钢结构构件组成,里面的混凝土结构与钢结构相互独立, 在混凝土看台和钢结构外罩之间的空间里设计有很多倾斜的混凝土柱子支撑建筑。柱子形状各异且与空间曲形环梁相互交织。按照传统施工方法,通过振捣棒振捣密实混凝土是很困难的。施工方采用高流态自密实混凝土,采取高压顶升、从钢管底部注入混凝土,由底向上顶升逐步填充。工程工期提高一倍多。拆模后,混凝土表面外观良好,达到了清水混凝土的水平并且通过检柱内无任何质量缺陷,检测结论合格。国家大剧院是国家文化标志性建筑,是国家最高表演艺术中心。国家大剧院工程屋盖设计为椭圆形壳体钢结构

19、。环绕于 202 区主体结构一周的混凝土环梁是大剧院球形屋盖的承重基础。总长 560 m、高度 2m、宽度 8m-9m,环梁混凝土强度等级为C50,总浇筑方量约为 4500m3,全部采用商品混凝土一次性泵送浇筑,不留施工缝。由于环梁内钢筋密集且预埋管件甚多,又属大体积混凝土。因此施工难度极大。根据论证,最终选用了C50 自密实混凝土,采用了合理的施工工艺,顺利解决了技术难题50。上海世界博览会演艺中心结构由长 1.4 m,宽 0.8 m,高 10-12m 的 108 根钢立柱组成，立柱内设横隔板，混凝土浇注施工难度大。为确保混凝土浇注工作的顺利进行，根据箱型柱结构要求，混凝土只能由柱模及箱型钢

20、板上口注入，并经由每层隔板上仅有的300 mm 的圆孔自然流淌到底层。每层落差(即隔板间距)达 4 m，总高度达 12 m 以上，无法振捣，应用自密实混凝土进行浇注较好的达到了设计施工要求。 由于我国对于自密实混凝土的研究多局限于材料配制及素混凝土的软科学性能方面，缺少对自密实混凝土的配筋结构安全性能、耐久性能研究等；同时，由于混凝土生产以及建筑施工管理水平有待提高，外加剂的开发水平较低，粗骨料生产方式较为落后，对自密实混凝土尚缺乏可靠的评价方法等，在我国对自密实混凝土的研究和应用存在很大局限，有许多问题丞待研究解决。但是可以预见，免振捣自密实混凝土技术的发展将为混凝土施工带来划时代的变革。2

21、.3自密实混凝土应用展望 由于自密实混凝土的诸多优点, 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行更深入的研究:（1）早期收缩问题。由于自密实混凝土水胶比较低、胶凝材料用量较高, 使得混凝土早期的收缩较大, 尤其是早期的自收缩。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。（2） 配合比设计方法。自密实混凝土对工作性要求较高, 配合比计算涉及的因素较多, 至今没有形成统一的设计计算方法。随着计算机的普及, 在大量试验的基础上, 考虑各种因素对SCC 的工作性和力学性能的影响, 以及经济性, 应

22、用计算机进行配合比优化设计将成为可能。（3）物理力学性能和耐久性能的认识。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, SCC 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。（4） 自密实混凝土的抗震性能。这是混凝土结构设计中的一个重要问题, 值得更深入的研究。如果在其中掺入纤维增强材料制成纤维增强自密实混凝土, 将会在结构抗震中发挥重要作用。（5） 经济性问题。自密实混凝土的材料成本要略高于普通混凝土, 这也成为应用 SCC 的主要障碍。但是 SCC 具有普通混凝土无法比拟的优良性能, 应将 SCC 与环境保护、生态保护和可持续发展

23、结合起来综合考察其经济指标, 尽快推动 SCC 在我国的广泛应用。 第三章 自密实混凝土原材料概述3.1胶凝材料3.1.1水泥自密实混凝土对水泥无特殊要求，采用普通硅酸盐水泥即可。对采用早强硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥配制自密实混凝土目前尚缺乏经验。本文采用成都都江堰拉法基公司生产的42.5R普通硅酸盐水泥，水泥标准执行 GB175-2007。水泥性能见表 3.1-1。水泥性能见表 3.1-1项目标准值实测值细度80mm方孔筛10.0%8.7%三氧化硫3.5%2.03%安定性合格合格氧化镁5.0%1.04%烧失量5.0%1.05%表观密度3100kg/m33.1.2矿物掺合料掺合料是自密实混凝土不

24、可缺少的组成部分之一，一般常用的有粉煤灰、磨细矿渣、硅粉、矿粉等。利用它们的物理效应、填充效应和火山灰效应，不但能提高新拌混凝土的工作性能，而且能增强硬化后混凝土的耐久性。 粉煤灰是自密实混凝土最常用的活性掺合料，具有“活性效应”“界面效应”“微填充效应”和“减水效应”。在自密实混凝土中，新拌浆体中的水有两部分:一部分水填充在颗粒间的空隙中，对混凝土的流动性没有贡献；另一部分存在于混凝土颗粒表层并在其颗粒表面形成水膜层，混凝土的流动性就取决于水膜层的厚度。在自密实混凝土中掺入粉煤灰，它们较小的颗粒粒径与水泥颗粒在微观上形成级配体系，将原来填充在空隙之中的水置换出来成为自由水。粉煤灰具有良好颗粒

25、级配和光滑致密的圆形颗粒表面，它们包裹在粗糙的水泥颗粒和骨料表面具有“滚珠润滑”作用，增加混凝土的流动性。同时,粉煤灰具有很高的表面能而吸附减水剂分子，在水泥颗粒之间形成静电斥力使混凝土流态化。粉煤灰的应用改善了新拌混凝土的离析泌水。使自密实混凝土具有良好的流动性，同时又不泌水离析的关键在于混凝土胶凝料浆体具有适当的塑性粘度，塑性粘度的增加能使骨料间摩擦阻力减小，减小骨料起拱堆集从而有效抑制离析。粉煤灰颗粒小具有良好的物理填充效应并且其巨大的表面积产生出较大的内表面力可以显著提高混凝土的粘聚性，能够防止混凝土的离析和泌水。粉煤灰的加入，增加了硬化后混凝土的后期强度。一般而言，单掺一种矿物质掺合

26、料，混凝土的早期强度随掺量的增加而降低但后期强度会有较大幅度增长。一般在粉煤灰混凝土中加入硅灰来增加混凝土的早期强度。此外，粉煤灰的加入使水泥石的结构密实、水泥石与骨料之间的界面结构得到改善，从而降低混凝土内部收缩程度，使混凝土抗渗、抗冻能力及耐化学腐蚀能力提高。磨细矿渣的火山灰效应高，因此能改善自密实混凝土硬化后的孔结构和强度；矿渣由于细度较高，能显著提高自密实混凝土拌合物的流动速度，改善其流变性能，且对改善自密实混凝土的早期孔结构有一定作用。 本次实验采用德阳明鸿商品混凝土站提供的II级粉煤灰，表观密度2100kg/m3；各项指标均符合现行国家标准。3.2细骨料砂自密实混凝土采用的细集料细

27、度模数较可取的区间为2.53.2；相对碎石而言，砂在混凝土中存在着双重效应，一是圆形颗粒的滚动减水效应，这对流动性有利，但对强度贡献不如碎石；二是比表面积大吸水率高的需水效应，这两种相互矛盾的效应，就决定了在配制自密实高性能混凝土时，需根据水泥、掺合料、外加剂等综合情况，通过实验选择砂率。天然砂的含泥量、泥块含量应符合表3.2-1的规定。细骨料的其他性能及试验方法应符合现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ52-2006）的规定。表3.2-1 天然砂的泥含量和泥块含量项目泥含量泥块含量指标（%）3.01.0本次实验所采用的细骨料是由德阳明鸿商品混凝土站提供的级配为II区中砂。

28、经我们做筛分试验所得结果如表3.2-2所示和表3.2-3所示。砂的表观密度为2710kg/m3，砂的堆积密度为1610kg/m3，孔隙率为40%。砂的含水率基本为零，是因为所用的砂全部放在烘箱中于（1055）下烘干至恒重，并在烘箱中冷却至室温。细骨料的表观密度、筛分试验均按照建设用砂（GB/T14684-2011）和 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ52-2006）进行测试。表3.2-2 砂I筛分试验结果筛孔尺寸/mm4.752.361.180.600.300.15底盘合计筛余量/g16.092.579.088.5122.070.528.5497.0表3.2-2-1 分计筛余和累计

29、筛余计算结果分计筛余率/%a1a2a3a4a5a63.2%18.5%15.8%17.7%24.4%14.1%累计筛余率/%A1A2A3A4A5A63.2%21.7%37.5%55.2%79.6%93.7%细度模数：2.81表3.2-3 砂II筛分试验结果筛孔尺寸/mm4.752.361.180.600.300.15底盘合计筛余量/g14.586.585.587.0125.570.525.5495.0表3.2-2-1 分计筛余和累计筛余计算结果分计筛余率/%a1a2a3a4a5a62.9%17.3%17.1%17.4%25.1%14.1%累计筛余率/%A1A2A3A4A5A62.9%20.2%3

30、7.3%54.7%79.8%93.9%细度模数：2.80筛分试验过程中采用两次平行试验，两次试验所得的细度模数之差为0.01，故符合试验要求，所以砂的细度模数为2.81，属于中砂。3.3粗骨料石子由于自密实混凝土还常常用钢筋密列及薄壁的结构，因此粗骨料底最大粒径不应超过规范规定的钢筋最小间距 25mm，一般以小于 20mm 为宜，并且粗骨料宜采用连续级配或2个及以上单粒径级配搭配使用。就粗骨料颗粒形状而言，应尽可能选用圆棱角状的，并应不含或极少含针状、片状颗粒及粘土、石粉等杂质。粗骨料的针片状颗粒含量、泥含量及泥块含量，应符合表3.3-1的规定，其他性能及试验方法应符合现行行业标准普通混凝土用

31、砂、石质量及检验方法标准（JGJ52-2006）的规定。表3.3-1 粗骨料的针片状颗粒含量、泥含量及泥块含量项目针片状颗粒含量含泥量泥块含量指标（%）81.00.5本次实验所采用的粗骨料是由德阳明鸿商品混凝土站提供的碎石，510mm粒径的碎石的表观密度为2770kg/m3，1020mm粒径碎石的表观密度为2740 kg/m3，按2:8、3:7、4:6比例进行试验，得到的基本性能见表3.3-2所示。 由于石子的含泥量较大，所用石子全部经清水洗过，烘干后再用。表3.3-2 粗骨料的基本性能粗骨料粒径比表观密度（kg/m3）堆积密度(kg/m3)孔隙率(%)备注2:82740137050%3:72

32、740139049%孔隙率最小4:62730139049%由上表可以看出，510mm的粒径和1020mm的粒径按3:7的比例进行试验是最佳的选择方式。因此，试验中主要采用此搭配的粗骨料。3.4拌和及养护用水自密实混凝土拌合用水和养护用水应符合现行行业标准混凝土用水标准（JGJ63-2006）的规定，污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐超过1%的水不得使用。本次试验采用自来水进行拌和及养护。3.5外加剂效减水剂对高流动混凝土外加剂性能的要求为：有优质的流化性能；保持拌合物流动性的性能、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性；对硬化混凝土力学性质、干缩和徐变无坏影响；耐久性（抗冻、抗渗、抗碳化、抗盐

33、浸）好。同时，由于自密实混凝土拌合物往往有离析的倾向，采取掺抗离析剂或增稠剂来解决。当前的高效减水剂的主要特点是具有高的减水性，同时适当的引气性与控制坍落度，使混凝土具有高的耐久性及工作性能。其主要有以下四大类（1）萘系；（2）多羧酸系；（3）三聚氰胺系；（4）氨基磺酸系。高效减水剂的作用是对水泥有强烈分散作用,从而大大提高水泥拌和物的流动性和混凝土坍落度,同时使用水量显著降低,对新拌混凝土的工作性能和混凝土各龄期强度都有所改善。对于高效减水剂的作用机理现在还没有定论,对高效减水剂与水泥颗粒的相互作用也缺少微观结构的分析。对高效减水剂的原理性解释可以概括有：水泥颗粒对高效减水剂的吸附以及高效减

34、水剂对水泥的分散作用，水泥加水转变成水泥浆后，在微观上是一种絮凝状结构。絮凝状结构中存在一定量的水，当减水剂分子被浆体中的水泥颗粒吸附时就在其表面形成扩散双电层,使水泥颗粒处于高度的分散状态，絮凝体中的水分子被分散出来；水泥颗粒表面的润滑作用，减水剂使得水分子在水泥微粒表面构成一层水膜,阻止水泥颗粒间的直接接触,起到润滑作用。水泥浆中的微小气泡,在静电力的作用下在水泥颗粒间定向排列而类似在水泥微粒间加入许多微珠；高效减水剂与水泥颗粒间的立体吸附层结构。高效减水剂的应用,已经成为混凝土技术发展的一个重要的里程碑,应用它可以配制出流动性满足施工需要且水灰比低的高强混凝土、可自行流动成型密实的自密实

35、混凝土,以及充分满足不同工程特定性能需要和匀质性良好的高性能混凝土。自密实混凝土应用聚羧酸类高效减水剂有如下优点：（l）显著减少混凝土需要的用水量；（2）坍落流动度损失很小；（3）凝结时间短（用于预制构件时）；（4）高早期强度（用于预制构件时）；（5）离析倾向小。故本次试验采用的是由德阳明鸿商品混凝土站提供的绵竹*公司生产的聚羧酸高效减水剂，减水率约25%。第四章 C50自密实混凝土的配制4.1 C50自密实混凝土配合比设计自密实混凝土的配合比应满足拌合物施工性能的要求。因此，与相同强度等级的普通混凝土相比，有较大的浆骨比，即较小的骨料用量，胶凝材料用量一般为400 kg/m3550kg/m3

36、；砂率较大，即粗骨料用量较小，砂率最大可达 50左右；使用高效减水剂，由于胶凝材料用量大，必须掺用大量矿物细掺料，细掺料总量一般大于胶凝材料总量的 20；对于低强度等级自密实混凝土，根据水胶比强度公式计算出水胶比后，还需通过试配调整水胶比。自密实混凝土配合比的确定是以上各参数和混凝土和混凝土强度、耐久性、施工性、体积稳定性（硬化前的抗离析性、硬化后的弹性模量、收缩、徐变）等诸性质间矛盾的统一。例如，流动性和抗离析性要求粗骨料用量小，但粗骨料用量小时硬化混凝土的弹性模量低，收缩、徐变大；砂率大，有利于施工性和强度而不利于弹性模量；水胶比大，有利于流动性，而不利于强度和耐久性等等。因此，与普通混凝

37、土配合比设计不同的是，需要根据上述矛盾的统一确定粗骨料的最合适用量、砂子在体积中的含量。自密实混凝土配合比计算方法一般有两种：全计算法和固定砂石体积含量法。本文中，C50自密实混凝土配合比设计采用固定砂石体积法，其具体步骤如下：1. 自密实混凝土性能要求本文设计要求为C50自密实混凝土，设计坍落扩展度为660755mm，T5002s，坍落扩展度与J环扩展度差值为2550，粘聚性、保水性、抗离析性、耐久性良好，且经济性能最优。2. 原材料性能水泥：P.O.42.5R，表观密度3100kg/m3。粉煤灰：II级粉煤灰，表观密度2100kg/m3，掺入量为30%。细骨料：河砂，II区细度模数为2.8

38、1中砂，表观密度 2710kg/m3。粗骨料：表观密度分别为2740kg/m3和 2770 kg/m3的1020mm和510mm的粒形良好的碎石，按7:3的比例混合其表观密度为2740 kg/m3，堆积密度为 1390kg/m3 。外加剂：聚羧酸系高效减水剂，固含量28%，减水率为25%。3. 初步配合比设计（1） 确定每立方米混凝土中粗骨料的体积（Vg）可按表4.1-1选用；表4.4-1 每立方米混凝土中粗骨料的体积填充性指标SF1SF2SF3每立方米混凝土中粗骨料的体积（m3）0.320.350.300.330.280.30根据自密实混凝土性能要求选取0.30，每立方米混凝土中粗骨料的质量

39、()：式中：粗骨料的表观密度（kg/m3）。（2） 确定砂浆体积（）：（3） 砂浆中的体积分数（）可取0.420.45，本试验（4） 确定每立方米混凝土中砂的体积（）和质量（）：式中：砂的表观密度(kg/m3)。（5） 确定浆体体积（）:（6） 计算胶凝材料表观密度():式中：矿物掺合料的表观密度(kg/m3)； 水泥的表观密度(kg/m3)； 每立方米混凝土中掺合料占胶凝材料的质量分数（%）。（7） 计算自密实混凝土配制强度（）应按现行行业标准普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2011）的规定进行计算。表4.1-2强度标准差取值C29C20C45C50C554.05.06.0（8） 计算

40、水胶比（），采用普通混凝土配合比计算水胶比的方法进行计算：式中： 胶凝材料28d胶砂抗压强度(MPa);（9） 确定每立方米自密实混凝土中胶凝材料的质量（）可根据自密实混凝土中的浆体体积（）、胶凝材料的表观密度（）、水胶比（）等计算：式中： 每立方米混凝土中引入空气的体积（L）, 可取10L20L；本实验取15L。由于在自密实混凝土配合比的设计中胶凝材料用量宜控制在400 kg/m3550kg/m3，故胶凝材料用量过多，应减少胶凝材料用量。本次试验减少胶凝材料用量的10%。（10） 计算每立方米混凝土中用水的质量（）应根据每立方米混凝土胶凝材料质量（）以及水胶比（）计算：（11） 本次试验实际

41、胶凝材料用量（）：（12） 确定新的水胶比（）：（13） 配合比为： （14） 反算出1的原材料用量：（计算过程略）新配合比为：（15） 计算每立方米混凝土中水泥的质量（）和矿物掺合料的质量（），应根据每立方米混凝土中胶凝材料的质量（）和胶凝材料中矿物掺合料的质量分数（）计算：（16） 确定外加剂的品种和用量（）：式中：每立方米混凝土中外加剂的质量（）； 每立方米混凝土中外加剂占胶凝材料总质量的质量百分数（%）。通过试验试拌确定出聚羧酸高效减水剂用量为胶凝材料用量的1.75%。（17） 计算减水剂中的水的质量（）：（18） 确定实际用水量（）；（19） 最终确定配合比可按照表4.1-3所示方法

42、进行表示：表4.1-3 自密实混凝土配合比表示方法自密实混凝土强度等级C50坍落扩展度（mm）660755扩展时间T500(s)2坍落扩展度与J环扩展度差值（mm）25PA50水胶比（质量）0.431水粉比（体积）0.925含气量（%）1.5砂率（%）50.38粗骨料最大粒径（mm）20单位体积粗骨料的体积（）0.3材料用量1用量（kg）25L用量(kg)水W168.874.2218水泥C359.958.9988粉煤灰F154.263.8565细骨料S854.6221.3655粗骨料G841.7721.04421020mm粒径 14.7309510mm粒径6.3133外加剂高效减水剂8.999

43、0.22504.2 C50自密实混凝土性能试验4.2.1第一次试验1原材料性能水 泥：P.O.42.5R 掺合料：粉煤灰 20% 硅灰 10% 细骨料：河砂 中砂 区 粗骨料：卵石 单粒级 1020 外加剂：聚羧酸减水剂 减水率25% 含固量13%2初始配合比配合比为：表4.2-1 自密实混凝土配合比表示方法自密实混凝土强度等级C50坍落扩展度（mm）660755扩展时间T500(s)2坍落扩展度与J环扩展度差值（mm）25PA50水胶比（质量）0.278水粉比（体积）0.759含气量（%）1.5砂率（%）48.42粗骨料最大粒径（mm）20单位体积粗骨料的体积（）0.32材料用量1用量（kg

44、）10L用量(kg)水W109.71.10水泥C298.02.98粉煤灰F85.10.85硅灰42.60.43细骨料S786.97.87粗骨料G838.48.38外加剂高效减水剂9.90.099其他外加剂无3拌自密实混凝土工作性能采用人工拌制的方法，搅拌时间为45分钟对新拌制的自密实混凝土进行以下工作性能测试：（1）坍落扩展度：坍落扩展度试验用来检测新拌混凝土的流动性和抗离析性；自坍落度筒提起至混凝土拌合物停止流动后，测量坍落扩展面最大直径与最大直径呈垂直方向的直径的平均值为坍落扩展度。 （2）T500流动时间：T500流动时间是用来检测新拌混凝土的黏聚性；自坍落度筒提起开始计时，至拌合物坍落

45、扩展面直径达到500mm的时间为T500的时间。（3）J环扩展度：J环扩展度试验用来检测新拌混凝土的流动性和抗离析性；J环扩展度试验中，拌和物停止流动后，扩展面的最大直径和与最大直径呈垂直方向的直径的平均值为J环扩展度。（4）筛分析试验：采用带5 mm方孑L的直径为350mm的标准筛，测试拌合物的筛通过量来反应抗离析性。具体做法是从预拌混凝土中取10 L左右置于桶中，静置15min后将桶上部48蚝左右的混凝土倒入方孑L筛，称混凝土质量,120s后把筛及其中混凝土移走，称量从筛孔流下的水泥浆质量，二者质量之比即为混凝土筛通过率。4自密实混凝土工作性指标测试、调整过程及结果工作性指标规范要求实测情况坍落扩展度（mm）660755620T500(s)24.7坍落扩展度与J环扩展度差值（mm）（255095粘聚性、保水性好好调整情况及分析：调整了用水量：现场用水为1100+491=1591g现象：保水性，粘聚性好，间隙通过性不合格。分析：试验中通过掺入减水剂的同时减少了水和水泥用量，导致减水剂未起到