自密实高强混凝土的配制原理和配合比设计方法研究

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1、自密实高强混凝土的配制原理和配合比设计方法摘要：该文研究了自密实高强混凝土配合比设计方法．首先针对自密实高强混凝土的工作性能要求．着重探讨分析自密实混凝土配合比设计的主要参数选择，然后根据“最大堆积密实度原理”，提出基于该原理的自密实高强混凝土配合比设计的四层体系设计法。自密实混凝土在钢管混凝土系杆拱桥中的应用成果表明，四层体系设计方法具有理论基础，符合实际工程的需要，简便可行．关键词：普通混凝土；高性能混凝土；自密实混凝土；配合比设计；四层体系设计法属于高性能混凝土范畴的自密实混凝土，也有人称为高流态混凝土，指混凝土拌和

2、物主要靠自重，不需要振捣即可充满模型和包裹钢筋，属于高性能混凝土的一种。该混凝土流动性好，具有良好的施工性能和填充性能，而且骨料不离析，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。日本东京大学阁村甫教授研制室较早提出并研制获得成功，目前，不振捣混凝土的开发与施工已在日本掀起了热潮，并深受社会的关注及好评。在欧美等国家也有过应用不振捣自密实混凝土的详细报道。目前在我国的应用还非常有限，需要进行大量的技术研究和推广应用工作。自密实混凝土配合比和普通混凝土配合比相比有很大差别，至今并无统一的设计方法。普通混凝土配合比设计的基本原理和

3、配制方法要遵照强度原则和耐久性原则，但是高性能混凝土配合比设计时，需着重考虑改善混凝土的内部结构，在确保混凝土强度和耐久性的基础上，使其某一性能有突出表现，以满足某种特殊需要。配制自密实高强混凝土的关键是在保证所需强度和耐久性的前提下，得到可不振捣、必要时可少振捣的高流动性混凝土拌和物，同时得到良好的抗离析性能。1SCC设计理念SCC得以实现的关键技术环节可以归结为两个方面：岗村甫教授于1993年提出的高性能混凝土设计方法和高效减水剂的出现。自密实混凝土的设计理念与常规混凝土最大的差别在于：自密实混凝土在配合比设计上用粉体

4、取代了相当数量的石子，通过高效减水剂的分散和塑化作用，使浆体具有优良的流动性和粘聚性，能够有效地包裹输运石子，从而达到自密实的效果。自密实性能的实现需要使用高效减水剂和大量的粉体材料，因而在大多数人眼中SCC是混凝土中的高端产品，只适合于高强混凝土的应用和异形结构的浇筑。同时，我国目前的SCC技术水平参差不齐，检测方法不统一，性能水平差异大，造成了很多人对SCC性能和性价比的怀疑。SCC技术是一种着眼于混凝土工作性能的技术，需要通过专门的检测方法来保证合格的自密实性能。在保证了自密实性能的基础上，应当针对不同需求的混凝土给

5、出不同的SCC配合比设计解决方案，比如我们可以设计满足不同强度等级要求的SCC，满足不同抗渗等级要求的SCC，满足大体积混凝土施工的低水化热SCC等具有某种特性的SCC，当然我们也可以根据需要设计具有复合特性的SCC。需要特别注意的是，即使是具有相同需求的用户，如果所处地域差异较大，为他们提供的SCC解决方案也是不相同的，应该充分利用当地原材料的特点进行设计从而保证最佳的自密实性能和经济性。2自密实混凝土配合比的设计思路与普通混凝土采用机械振捣时因触变作用令骨料与砂浆之间的屈服剪切应力铂大幅减小，使振动影响区内的混凝土呈液

6、化而流动并密实成型的道理相似，制备自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择搭配和配合比设计，使减小到适宜范围，同时又具有足够的塑性粘度刁，使骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌充分填充模型内的空间，形成密实且均匀的结构。自密实混凝土拌和物的特点是高流动性而无离析，因此流动性和抗离析性是互相矛盾的。如何达到流动性、抗离析性的平衡，是自密实混凝土配合比设计的关键。(1)单位粗集料用量的选择流变性良好的自密实混凝土拌和物配合比应当有关键的两个要素：较小的骨料体积含量和足够粘度的砂浆，尤其粗骨料体积

7、含量是控制新拌流动性混凝土离析的一个重要因素。具有较少粗骨料含量的拌和物对流动堵塞有较高的抵抗力，但粗骨料含量过小的混凝土，会使弹性模量下降，进而产生较大的收缩。因此应当在满足流变性要求的前提下，尽量增加粗骨料用量。但粗骨料用量大时，拌和物间隙通过性能差而易堵塞，如图1所示。试验表明，普通混凝土的粗骨料用量(松堆体积)一般为0．600～0．700／，而自密实混凝土粗骨料的松堆体积为0．500个配合比设计的关键之一。～0．600／时则可解决上述矛盾。上述粗骨料体积含量的确定是整个配合比设计的关键之一。(2)砂率的控制大量的试

8、验表明，自密实混凝土的砂率一般在45％～55％范围内取值比较适宜，粗细骨料比以0．85～1．20较为合适。对于砂率的控制，根据美国混凝土专家P．K．Me—hta和P．C．Aitcin的观点，高性能混凝土同时达到最佳的施工和易性和强度性能，其水泥浆与骨料的体积比应为35：65。(3)试验表明，砂子在砂浆中