自密实混凝土配合比设计方法研究

ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｒｅａｃｈ ３００ｍｍ．ｔｈｕｓ ＳＣＣ ｃｏｎｆｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｕｃｈ ｐａｓｔｅ ｏｆ ｂｉｎｄｅｒｓ ｈａｓ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｃｏｍｐｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ ｍｏｒｅ
ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｏｕｇｈｔ ｔｏ ｂｅ ｕｓｅｄ．
ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ．
Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｌａｃｋ ｏｆ ｕｎｉｆｉｅｄ ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ＳＣＣ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｎｅｗ ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＳＣＣ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｘｈａｕｓｔｉｖｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ａ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ
Ｂｕｔ ｗｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ
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ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｈｅｌｐｌｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ｆｒｅｓｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｏｒ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｂｌｅｅｄｉｎｇ ｏｃｃｕｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｓｕｐｐｏｓｅｄ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ
ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｏｓａｇｅ ｉＳ ａｂｏｕｔ ５％．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ；ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ； ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发
（４）Ａ ｆｌｏｗ ｔｅｓｔ ｏｆ ｂｉｎｄｉｎｇ ｐａｓｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ｔｒｉａｌ ｍｉｘ ｏｆ ＳＣＣ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｉｓ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｋｉｎｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ａｎｄ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ Ｃａｎ
摘要
自密实混凝土是一种新型高性能混凝土，它具有优良的变形能力和抗离析 性，在浇注过程中能够完全依靠自重作用自由流淌，穿越钢筋间隙填充模板空 间，同时具有足够的粘聚性防止离析泌水，拌合物均匀密实，硬化后具有良好 的力学和耐久性能。
鉴于目前国内尚没有统一的自密实混凝土配合比设计规程，本文作者认真 研读文献，总结已有成果，提出了一种新的自密实混凝土配合比设计方法，并 用试验验证了该方法的合理性和实用性。在水泥和矿物掺合料与减水剂的相容 性问题上进行了初步的试验研究，这对于研究自密实混凝土的配合比设计有一 定指导意义。
ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＳＣＣ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．
（３）Ｔｈｅ ＳＣＣ ｗｉｔｈ ４０ＭＰａ－９０ＭＰａ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｔｈ ａｔ ２８ ｄａｙｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ
ｍｅｔｈｏｄ．
ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ：
（１）Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｎａｍｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ．
ｐａｒａｍｅｔｅｒ （２）Ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ
ｒｅａｃｈｉｎｇ ６０％ｗｈｅｎ ｕｓｅｄ ｓｏｌｅｌｙ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ ｂｌａｓｔ—ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ｉｓ ａｂｏｕｔ ４５％，Ｓｉｌｉｃａ ｆｎｎｌｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｔｙｐｅ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ
ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ，ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｗａｓ ａｌｓｏ ｍａｄｅ ａｎｄ
ｔｈｉｓ ｗａｓ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＳＣＣ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ｍａｎｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ，ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｃｈｉｖｅｖｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ
经过大量研究得出以下成果和结论： （１）提出一套计算自密实混凝±配合比的参数设计法； （２）在本方法中，参数ａ为粗骨料系数，口为砂拨开系数，Ｙ为掺合料 系数，它们主要提供拌合物的工作性能：水胶比Ｗ／Ｂ主要与混凝土硬化后的强 度和耐久性有关。针对本研究所用原材料，建议口取值０．６３—０．６５，ｐ取值 １．５０一１．６０，ｒ取值根据实际情况和净浆流动度试验结果选定，Ｗ／Ｂ要考虑强度 和耐久性要求： （３）应用参数设计法成功配制出了２８天抗压强度为４０ＭＰａ一９０ＭＰａ的自密 实混凝土； （４）净浆流动度试验可以用来指导自密实混凝土的配合比试验，根据净 浆流动度试验结果可以初步确定高效减水剂和矿物掺合料的种类和用量： （５）一般地，高效减水剂的掺量应使按标准试验方法测得的净浆流动度 达到３００ｍｍ，所配制出的自密实混凝土才有可能满足流动性要求，否则应增加用 量，但如果增加高效减水剂用量仍不能满足要求或因掺量过大造成拌合物离析、 泌水时，就应该设法调整混凝土配合比，不应完全依靠减水剂解决所有的工作 性问题； （６）矿物掺合料的加入改善了水泥与减水剂的相容性，根据净浆流动度 及自密实混凝土配合比试验结果，原状粉煤灰单掺可达６０％，最佳掺量为３０％左 右，磨细矿渣约为４５％，硅灰应与其它掺合料复合使用，掺量约为５％。
ａ、ｐ ａｎｄ ７ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆｃｏａｒｓｅ，ｆｉｎｅ
ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ａｎｄ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ＳＣＣ ａｔ ｆｌｅｓｈ ｓｔａｔｅ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｗ／Ｂ ｉｓ ｍｏｓｔｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ
自密实混凝土是一种在白重作用下无需振捣即能密实成型的高性能混凝土。 自密实混凝土属于高性能混凝土的范畴。高性能混凝土不是一个混凝土品 种，而是表明混凝土性能的一种称谓，是按照具体工程的要求和所处环境条件， 满足特殊组合的性能而均匀、致密的高质量混凝土。我国混凝土专家吴中伟先 生曾给出如下定义：高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高 普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是以耐久性作为 设计的主要指标；针对不同用途要求，对下列性能有重点地予以保证，即耐久 性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性“１。自密实混凝土除了满足上 述高性能混凝土定义中的一般要求外，在施工性上有更高的要求。它突破了传 统振捣混凝土在成型方式上的局囿，完全依靠自身重力（或只需外力轻微振动） 便可自由流淌，穿越钢筋间隙填充模板每个角落，硬化后得到满足要求的强度 和良好的耐久性能。 由于自密实混凝土在浇注过程中无需振捣成型，显著降低了传统振捣混凝土 施工中的噪音污染，大幅度减轻了工人的劳动强度。除此之外，它解决了配筋 密集、结构复杂工程因骨料阻塞造成的空洞等问题，减少了传统混凝土施工因 漏振、过振造成的上下分层蜂窝麻面，提高了混凝土质量和耐久性能。同时由 于配制自密实混凝土需要大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰等工业固体废 弃物，有利于资源的综合利用和生态环境的保护，因此自密实混凝土被誉为“绿 色混凝土”。 国外一些国家如日本、法国等对自密实混凝土的研究起步较早，目前应用也 比较广泛。国内关于自密实混凝土的最早文献是１９９６年刊出的《免振捣自密实 混凝土的研制与应用》。。。近年来，关于自密实混凝土理论研究工作有了长足进 展，己从最初的配制方法、施工技术和质量控制方面转向更深层次的混凝土性 能研究、开发新型外加剂及掺合料、配合比设计、经济性研究等方面。自密实 混凝土的应用范围也在不断扩大，目前已广泛应用于各类工业民用建筑、道路、 桥梁、隧道及水下工程、预制构件中，强度等级涵盖ｃ２０—ｃ１００，并且出现了自 密实混凝土与其它新型高技术混凝土（如纤维增强混凝土、钢管混凝土、活性
ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｆｌｏｗ
ｔｅｓｔ ０ｎ，ｐａｓｔｅ．Ａｓ ｆａｒ ａｓ ｄｅｃｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｗ／Ｂ，ｗｅ ｓｈｏｕｌｄ ｔａｋｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ
ｉｔｓ ｏｗｎ ｗｅｉｇｈｔ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｌａｃｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｇａｐｓ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｌｉｎｇ ｕｐ ｔｈｅ ｆｏｒｍｗｏｒｋ，ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｉｓ ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｅｎｏｕｇｈ ｔｏ ｂｅ ｈａｎｄｌｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｎｙ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｏｒ ｂｌｅｅｄｉｎｇ．ＳＣＣ ｉｎ ｉｔｓ ｆｒｅｓｈ ｓｔａｔｅ ｉｓ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｈａｒｄｅｎｅｄ
ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＳＣＣ ａｆｔｅｒ ｈａｒｄｅｎｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｔｗｏ ｖａｌｕｅｓ