自密實(shí)混凝土介紹及工程應(yīng)用

1、自密實(shí)混凝土王康昊自密實(shí)混凝土簡(jiǎn)介12443自密實(shí)混凝土制作 自密實(shí)混凝土工程應(yīng)用 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比 1.普通混凝土在澆筑過(guò)程中，由于一些客觀原因，不能保證混凝土完全密實(shí)，導(dǎo)致混凝土耐久性不良。 2.在配筋稠密且復(fù)雜的工程，或者是在一些特種薄壁結(jié)構(gòu)、高細(xì)結(jié)構(gòu)、淺埋暗挖工程、隧道和地下結(jié)構(gòu)中，混凝土振搗密實(shí)困難。 3.商品混凝土的發(fā)展，對(duì)新拌混凝土的大流動(dòng)性及在運(yùn)輸、澆筑過(guò)程中較長(zhǎng)的保塑性提出了新的要求。 4.環(huán)保節(jié)能，傳統(tǒng)混凝土振搗施工不但產(chǎn)生噪音污染，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)工，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣。自密實(shí)混凝土產(chǎn)生的背景海上承臺(tái)樁芯混凝土澆筑日本明石海峽大橋某工程剪力墻配筋實(shí) 例 自密實(shí)混凝土（S

2、elf Compacting Concrete 簡(jiǎn)稱(chēng)SCC）是指拌合物具有很高的流動(dòng)性并且在澆筑過(guò)程中不離析、不泌水，能夠不經(jīng)振搗而充滿(mǎn)模板和包裹鋼筋的混凝土。在傳統(tǒng)的坍落度試驗(yàn)中，自密實(shí)混凝土在達(dá)到260mm以上坍落度、600mm以上擴(kuò)展度的同時(shí)，無(wú)離析、泌水現(xiàn)象發(fā)生。高流動(dòng)性：保證混凝土能夠繞過(guò)障礙物，充分填充模型的每個(gè)角落。高穩(wěn)定性：保證混凝土質(zhì)量均勻一致，即不泌水，骨料不離析通過(guò)鋼筋間隙能力：保證混凝土穿越鋼筋間隙時(shí)不發(fā)生阻塞自填充性：是流動(dòng)性、穩(wěn)定性和間隙通過(guò)性的最終結(jié)果岡村教授前川教授小沢教授 自密實(shí)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

3、冠以自密實(shí)混凝土的名稱(chēng)，其設(shè)想是從水下不分離混凝土中得到的啟示；1988年夏天在東京大學(xué)土木系混凝土研究室成功配置出第一號(hào)免振自密實(shí)混凝土。自密實(shí)混凝土起源年舉辦地參加國(guó)1998高知15 國(guó)家1999斯德歌爾摩20 國(guó)家2001東京20 國(guó)家2003雷克雅未克31 國(guó)家2005芝加哥34 國(guó)家SCC研討會(huì)自密實(shí)混凝土國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1998年，中建二局南方公司承建的施工高度為352.2m的深圳賽格廣場(chǎng)鋼管混凝土中使用了高拋免振搗自密實(shí)混凝土。錫宜高速公路、京杭運(yùn)河大橋跨滬寧鐵路、京杭大運(yùn)河在施工中采用了C50自密實(shí)微膨脹混凝土。深圳南方國(guó)際廣場(chǎng)的施工中，使用了C100自密實(shí)鋼管混凝土；武漢國(guó)際會(huì)

4、展中心的主樓中庭軸的鋼骨混凝土中使用了C40高保塑自密實(shí)混凝土 1993年來(lái)，國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)越來(lái)越關(guān)注自密實(shí)混凝土方面的研究。中南大學(xué)，清華大學(xué)，原重慶建筑大學(xué)和武漢理工大學(xué)等相繼開(kāi)展自密實(shí)混凝土的配置和性能等研究。沉井連續(xù)墻鋼管柱預(yù)制混凝土水壩擋水墻適用場(chǎng)合自密實(shí)混凝土分類(lèi)粉體型兼用型粘度劑型高性能混凝土建筑混凝土噴射混凝土填埋混凝土由于粉料量的増加，材料的抗分離性提高了由于粘度劑的效果提高了材料的抗分離性粉料量的増加提高了材料的抗分離性、而粘度劑的使用減小了高流動(dòng)混凝土的擴(kuò)展度變化粉料量少，處于分離狀態(tài)的混凝土可塑性狀態(tài)的混凝土自密實(shí)混凝土的工作機(jī)理 按照流變學(xué)理論，新拌混凝土屬于賓漢姆流

5、體，其流變方程為式中： 為剪切應(yīng)力 為屈服剪切應(yīng)力 為塑性粘度 為剪切速度 是阻礙塑性變形的最大能力，由材料之間的附著力和摩擦力引起，它支配了拌合物的變形能力；當(dāng) 時(shí)，混凝土產(chǎn)生流動(dòng)。 是反映流體各平流層之間產(chǎn)生的與流動(dòng)方向反向的阻止其流動(dòng)的粘滯阻力，它支配了拌和物的流動(dòng)能力， 越小，在相同外力作用下流動(dòng)越快。 自密實(shí)混凝土評(píng)價(jià)方法坍落度擴(kuò)展度實(shí)驗(yàn)SCC 通常具有較大的坍落度(240 mm270 mm) ，因此可以用坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)代替坍落度試驗(yàn)做混凝土拌合物初步控制用。 倒坍落度筒試驗(yàn) 牽引球粘度計(jì) L儀流動(dòng)度試驗(yàn) J形環(huán)擴(kuò)展度與坍落擴(kuò)展度差值（mm）通過(guò)能力級(jí)別備注0 250高通過(guò)能力25

6、- 501中等通過(guò)能力 502低通過(guò)能力J 環(huán)試驗(yàn)形容器漏斗坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)V型漏斗試驗(yàn)U型箱試驗(yàn) 混凝土的強(qiáng)度主要決定于三個(gè)方面：（1）膠結(jié)材料硬化后的強(qiáng)度（2）膠結(jié)材料與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度（3）粗骨料的顆粒及骨架強(qiáng)度 自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)主要包括不同齡期和配合比對(duì)抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量的影響。試驗(yàn)1：自密實(shí)混凝土基本力學(xué)性能配合比自密實(shí)混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)2：粉煤灰和膠凝材料對(duì)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度影響粉煤灰摻量對(duì)自密實(shí)高性能混凝土強(qiáng)度影響水泥為P.042.5R水泥為P.032.5膠凝材料用量對(duì)自密實(shí)高性能混凝土強(qiáng)度影響水泥為P.042.5R水泥為P.032.5低強(qiáng)度自密實(shí)混凝土（

7、SDC）與傳統(tǒng)振搗混凝土（TVC*）比較配合比類(lèi)型Type水W水泥C礦粉Slag粉煤灰FA細(xì)骨料Fine Agr.粗骨料Coarse Agr.水灰比W/B外加劑及摻量Admixture Dosage%SDC170180501308808800.472Glenium 6000 SDC1.0% TVC*18020070807929160.486LN800N 1.6抗壓強(qiáng)度Comp. strength（MPa）SDCTVC3d14.917.97d26.329.428d42.238.6低強(qiáng)度自密實(shí)混凝土（SDC）與傳統(tǒng)振搗混凝土（TVC*）比較SDCTVC坍落度 slump (mm)0min23521

8、51hr220100擴(kuò)展度 flow (mm)0min6053751hr600T50 (s)0min71hr10含氣量 (%)0min4.63.5凝結(jié)時(shí)間Setting (h: min)初凝 Initial10: 159: 10終凝 Final13: 0012: 10低強(qiáng)度自密實(shí)混凝土（SDC）與傳統(tǒng)振搗混凝土（TVC*）比較收縮性能Shrinkage property自密實(shí)混凝土的配置 考慮到工作性要求及坍落度經(jīng)時(shí)損失小，應(yīng)優(yōu)先選擇C3A 和堿含量小、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量低的水泥。所選水泥要符合GB175-2007通過(guò)硅酸鹽水泥的要求。 應(yīng)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、密實(shí)、潔凈的骨料。粗骨料針片含量少, 最大粒

9、徑一般在16mm20mm范圍。細(xì)骨料宜選用級(jí)配良好的中砂，砂中所含小于0.125 mm 的細(xì)粉對(duì)SCC 流變性能非常重要,一般要求不低于10 %。 石粉：石灰石、白云石、花崗巖等的磨細(xì)粉, 用于改善和保持SCC 的工作性。 粉煤灰：火山灰質(zhì)摻合料，能夠改善SCC 的流動(dòng)性，有利于硬化混凝土的耐久性。 磨細(xì)礦渣：火山灰質(zhì)摻合料，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(qiáng)度和耐久性。原材料：水泥骨料 礦物摻合料原材料：水泥外加劑(高效減水劑)自密實(shí)混凝土的配置 聚羧酸如今、所有的大流動(dòng)性混凝土都

10、使用聚羧酸系外加劑。原材料自密實(shí)混凝土的配置 外加劑(粘度劑)主要成分自密實(shí)混凝土種類(lèi)粘度劑型兼用型纖維素系水溶性高分子乙二醇系水溶性高分子丙烯基系水溶性高分子多糖類(lèi)聚合物（聚糖）水溶性多糖類(lèi)（韋蘭膠質(zhì)）原材料自密實(shí)混凝土的配置 配合比漿骨比 SCC需要一定的膠結(jié)料漿體含量,一般為3340 %，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(duì)混凝土而言,過(guò)小的粗骨料體積含量會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，因此，確定最佳漿骨比是配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵自密實(shí)混凝土的配置配合比砂率 減小砂漿與粗骨料之間的相互分離作用,還可通過(guò)增加混凝土砂率的辦法加以實(shí)現(xiàn),但砂率值過(guò)大會(huì)

11、影響SCC 的彈性模量和抗壓強(qiáng)度,一般宜控制在40 %45 %。摻合料用量 可以按凈漿和砂漿流動(dòng)度試驗(yàn)確定不同種類(lèi)摻合料的具體用量,也可根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)選取合理值,可大于膠凝材料總量的30 %。 水灰比 水灰比按混凝土強(qiáng)度、耐久性選擇確定,一般在0.4 以下,且用水量不宜超過(guò)200 kg/m3 。 自密實(shí)混凝土的配置設(shè)計(jì)的基本參數(shù)自密實(shí)混凝土的配置試配中存在的問(wèn)題問(wèn)題原因分析充填性能不足1.流動(dòng)性不足2.粘性過(guò)大3.骨料用量過(guò)多流動(dòng)性不足1.外加劑用量不足2.體積水粉比過(guò)大3.原材料性能不佳4.配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)粘性過(guò)大1.體積水粉量過(guò)低2.外加劑用量不足3.細(xì)骨料過(guò)細(xì)抗離析性不足1.體積水粉比

12、過(guò)大問(wèn)題原因分析泌水、抓底1.外加劑適應(yīng)性不佳2.粉體及顆粒級(jí)配不佳3.配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)SCC保塑時(shí)間短1.外加劑摻量過(guò)低2.外加劑保塑性能力差外加劑用量過(guò)高1.外加劑與水泥適應(yīng)性問(wèn)題2.粉煤灰中含碳量過(guò)高3.砂中細(xì)粉含量過(guò)高國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南CCES02-2004（中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)）自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程CECS203-2006（中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) 2004規(guī)程中，對(duì)外加劑的要求：28d收縮率比不宜大于100%。若有必要，可摻加增塑劑。膠凝材料總用量范圍可為： 450-550kg/m3。 2006規(guī)程中，對(duì)于某些低強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土，僅靠增加粉體量不能

13、滿(mǎn)足漿體粘性時(shí)，可通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)后適當(dāng)增加增稠劑。單位體積粉體量0.16-0.23 m3。 2個(gè)規(guī)程推薦的單位體積混凝土中的粗骨料用量：2006: 0.28-0.35 m3的絕對(duì)體積；2004： 0.5-0.6 m3的松散體積。 單方混凝土中的出骨料均在950 kg/m3以下 粗骨料的最大粒徑在20mm以下國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比我國(guó)規(guī)程與國(guó)外規(guī)范對(duì)比規(guī)程日本規(guī)范歐洲規(guī)范法國(guó)規(guī)范自密實(shí)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)鋼筋的最小凈間距為3560mm鋼筋的最小凈間距為3560mm未提出分級(jí)概念未提出分級(jí)概念2級(jí)鋼筋的最小凈間距為60200mm 鋼筋的最小凈間距為60200mm 3級(jí)鋼筋的最小凈間距200mm以上和素混凝土鋼筋

14、的最小凈間距200mm以上和素混凝土骨料最大粒徑25mm20或25mm20mm1020mm單位體積粗骨料量1級(jí)0.280.30m30.280.30m30.280.35m3（未分級(jí)）未分級(jí)，也為提出明確界限 2級(jí)0.300.33m30.300.33m3國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比我國(guó)規(guī)程與國(guó)外規(guī)范對(duì)比規(guī)程日本規(guī)范歐洲規(guī)范法國(guó)規(guī)范單位體積用水量155180kg155175kg不超過(guò)200kg未提出明確界限水粉比0.801.150.851.150.81.10未提出明確界限單位體積粉體體積0.160.23m30.160.19m30.160.24m3約500kg/m3單位體積漿體量0.320.40m3無(wú)無(wú)0.330.

15、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(jì)方法提出明確的設(shè)計(jì)方法提出明確的設(shè)計(jì)方法只給出參數(shù)，未明確提出設(shè)計(jì)方法只給出參數(shù)，未明確提出設(shè)計(jì)方法國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比 我國(guó)規(guī)程與國(guó)外規(guī)范對(duì)比規(guī)程日本規(guī)范歐洲規(guī)范法國(guó)規(guī)范U型箱試驗(yàn)(SCC自填充性)300mm以上（三種障礙形式對(duì)應(yīng)三個(gè)等級(jí)）300mm以上（三種障礙形式對(duì)應(yīng)三個(gè)等級(jí)）高差30mm以?xún)?nèi)（單一障礙形式）采用L型箱試驗(yàn)檢測(cè)V型漏斗試驗(yàn)（SCC抗離析性）1級(jí)：1025s2級(jí)：725s3級(jí)：425s（改進(jìn)，增加靜置1mins環(huán)節(jié)）1級(jí)：1025s2級(jí)：720s3級(jí)：720s初始：612s靜置5mi

16、ns：615s采用抗離析試驗(yàn)檢測(cè)T50（SCC抗離析性）1級(jí)：520s2級(jí)：320s3級(jí)：320s1級(jí)：520s2級(jí)：315s3級(jí)：315s25s無(wú)坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)（SCC流動(dòng)性能）1級(jí)：650750mm2級(jí)：600700mm3級(jí)：550650mm1級(jí)：650750mm2級(jí)：600700mm3級(jí)：500650mm650800mm600750mm自密實(shí)混凝土應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例上海泓邦國(guó)際大廈MS(mm)W/B(%)s/a(%)水泥種類(lèi)粉煤灰外加劑単位量(kg/m3)WCFASGSP25284552.52級(jí)RHEOPLUS251864051008209104.1自密實(shí)混凝土應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例三峽大壩發(fā)電站配合比擴(kuò)展度(cm)GLENIUM SP8 (C%)W/B(%)s/a(%)単位量(kg/m3)CFAWSG(5-10mm)G2(10-20mm)155-650.50.4051350881758958190255-650.60.4048300100160883546364355-650.60.434827993160895554369應(yīng)用實(shí)例臺(tái)北金融中心101大樓MS(mm)W/B(%)s/a(%)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度MPa設(shè)計(jì)含氣量(%)外加劑単位量(kg/m3)WC礦粉硅粉SG1930.855.5C70 2.0RHEOBU