厦门大学《新型建筑材料》期末论文
浅谈自密实混凝土
XX 学号：XXXXXXXXXXXXX 指导老师：XXX
摘要 总结了国内外自密实混凝土标准的发展现状,介绍了自密实混
凝土在原材料、配合比计算方法、工作性能表征方法、生产、浇注与养护、应用等方面的相关情况, 对我国自密实混凝发展提出了建议。
关键词 自密实混凝土 原材料 性能 配合比设计 生产 应用 Abstract The differences of our self-compacting concrete
standards in such aspects as constituent materials, mixing ratio calculation method, working performance characterization methods, production and transportation, formwork construction, placing and curing etc are summarized. And our research emphases of the compiling unified standards of self-compacting concrete are proposed.
Key words self-compacting concrete, constituent materials,
properties，mixdesign, production, application
0 前言
自密实混凝土(Self - Compacting Concrete ,简称SCC)是指具有高流动度且不离析、不泌水, 能在免振捣的情况下, 完全依靠自身重力作用, 充满模板内空间, 达到充分密实和获得最佳性能的混凝土。自密实混凝土作为一种绿色高性能混凝土, 在施工方面具无可比拟的优越性, 其研究与应用在世界范围内广泛展开。本文将通过总结和比较国内外自密实混凝土相关标准规范,根据本人参加全国大学生混凝土设计大赛的实验情况和经历对自密实混凝土做出简要的介绍。
1 自密实混凝土的发展与应用
自密实混凝土在日本东京大学由冈村甫教授( H a jime Okam ura)研制成功,
并很快成为一种实用的、施工性能非常优良的混凝土。在日本, 到20世纪90年代
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中期已生产自密实免振捣混凝土80万m3。在我国, 冯乃谦教授于1987 年就提出了流态混凝土概念, 奠定了我国这一领域研究的基础。从20世纪80年代末开始, 我国高强混凝土开始应用, 到90年代中期, 在研制高性能混凝土及高性能外加剂的基础上, 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。目前, 自密实混凝土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, 特别是在一些截面尺寸小的薄壁结构、密集配筋结构等工程施工中显示出明显的优越性。在一些复杂结构中, 加固建筑, 以及大体积复杂结构中都有应用。尤其是最近一些国家标志性建筑比如国家大剧院,国家体育场, 新北京南站都大量使用了自密实混凝土。
对自密实混凝土的基本理论研究工作, 如配制方法、施工技术、质量控制和混凝土硬化后的基本物理力学性能、耐久性能研究方面取得相当成就, 同时, 出现了自密实混凝土与其它技术(如纤维增强混凝土、自应力混凝土、钢管混凝土) 相结合使用的趋势。甚至出现了一些可持续发展的新型自密实混凝土材料, 自密实轻集料混凝土、自密实再生骨料混凝土、自密实废弃轮胎混凝土等。
2 自密实混凝土的组成材料及其影响
2.1 粗骨料
（1）粗骨料宜采用连续级配或2个单粒径级配的石子，最大粒径不宜大于20mm。 （2）粗骨料形状指数（反应粗骨料的颗粒球度指标）越大，说明其粒形越好，针片状含量越少，所配制的自密实混凝土拌合物的粘度越小、流动性越好，工作性能越好。
（3）当采用单粒径级配组合时，10～20mm大石子含量过大更容易产生沉降，增大混凝土拌合物中粗骨料的分层离析几率，5～10mm石子含量过大，也会造成混凝土拌合物的粘度过小、流动阻力过小，不足以限制大石子的沉降而造成抗离析能力明显下降。一般情况下下，大石子：小石子＝5：5到4:6时，能够使自密实混凝土较优获得流变性能和工作性能。
2.2 细骨料
（1）骨料宜选用第二级配区的中砂。
（2）砂率越大, 混凝土拌合物的流动性增大、粘聚性减小, 流动性损失越小。从抗压强度发展来看, 无论是早期强度还是后期强度, 砂率越高, 抗压强度下降越大。因此, 配制自密实混凝土时, 选择合适的砂率应从混凝土流动性、粘聚性、强度等几个方面综合平衡考虑。
(3) 根据实验情况所得，砂率一般控制在45% ～ 50%,砂体积分数控制在0.42～0.47。
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2.3 胶凝材料
（1）在自密实混凝土中,胶结材含量过低不利于新拌混凝土的工作性,胶结材含量大于500kg/ m3 时,坍落度损失减少。考虑到对混凝土强度和耐久性的影响,将胶结材控制在450kg/ m3 ～550kg/ m3 较为合适。
（2）在水泥混凝土系统中,粉煤灰和矿渣的掺入,改善了混凝土拌合物的工作度。随着掺合料的增加,新拌混凝土的塑性粘度η值变小,钢筋间隙通过能力和填充性越来越好。与粉煤灰相比,矿渣和硅灰调节混凝土拌合物粘性系数的能力较差。 （3）混凝土中掺加粉煤灰和矿渣有效降低了氯离子扩散系数,硅灰作用最为显著。水泥用量越少,粉煤灰和磨细矿渣掺量越大,混凝土碳化速度越快。
（4）当复合掺合料掺量大于50 % ,混凝土抗碳化能力急剧下降。由于硅灰巨大的比表面积和高的火山灰效应,增加硅灰掺量,混凝土抗碳化能力增加。在标准养护制度下,随着龄期的延长,混凝土的碳化速度下降。养护环境相对湿度对混凝土耐久性能造成很大的影响。自然养护使水泥和掺合料无法很好水化,矿物掺合料的潜在活性不能发挥,对提高混凝土抗碳化能力效果不理想。 （5）粉煤灰和磨细矿渣复合掺量越多,混凝土收缩值越小。
2.4 外加剂
（1）减水剂
高效减水剂是配置自密实混凝土必不可少的成分。由于自密实混凝土要求具
有较大的流动性，良好的粘聚性等，所以需要选择减水率较高，保水性较好的优质高效减水剂。近年来，出现的聚羧酸高效减水剂具有掺量低，减水率高，混凝土强度增长快，混凝土拌合物塌落度损失小，拌合物粘滞阻力小等优点，而且相对于其他类型的高效减水剂，聚羧酸高效减水剂可以明显改善混凝土的收缩性能，所以在一定程度上弥补自密实混凝土往往收缩较大的缺陷。因此，配置自密实混凝土宜优先选用聚羧酸系高性能减水剂。根据实验数据来看，聚羧酸减水剂（固含量为20%）掺量一般在0.6%～1.5%（以胶凝材料质量计）。
（2）增粘剂
在混凝土中加入增粘剂会增加混凝土的粘性, 但有可能会导致混凝土通过钢
筋间隙的能力降低 ，由此可见, 选择增粘剂时, 合适的粘度是重要的。
3 自密实混凝土配合比设计方法
自密实混凝土设计宜采用绝对体积法，且必须考虑建筑物的结构条件、施工条件、环境条件和经济性。一般而言, 填充性、强度和耐久性是自密实混凝土配比设计的基本要求。
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3.1 自密实混凝土设计规范
目前SCC的配合比设计主要有三个标准: JGJ /T 283 － 2012，CECS 203 － 2006，CCES 02 － 2004。各标准设计过程各有特色，设计时互有借鉴和验证。其共同点为: 各标准中仅配制强度fcu，o的计算方法相同，依据GJ 55 －2011 计算; 另外使用除粉煤灰和矿渣微粉外的其他矿物掺合料如硅灰等时，未给定影响系数。CCES 02 的设计方法和步骤与JGJ /T 283 大致相同，区别在于: 计算粗骨料质量采用松散体积( 0． 5～ 0． 6m3 ) 和堆积密度计算。CECS 203 的优势在于给出了很多关键参数的取值范围，有利于计算结果的复核，但对配合比设计的经验要求较高，如用水量、水粉比均需依据经验选择。水粉比的选择会在一定程度上限制水胶比的范围，可通过先计算水胶比，然后根据选择的用水量，得出胶凝材料总量后，再计算水粉比这样的方法弥补，且水粉比较低时，可通过掺加惰性掺合料来弥补粉料。
综合以上分析可以看出，自密实混凝土的配合比设计方法各有千秋，因此，设计时可以采用一种方法为主，然后相互借鉴、验证或比较，从而计算出更合理的配合比，提高设计的科学合理性，减少试拌次数，有效提高实验效率。
3.2 试拌混凝土调整方法
各种调整方法及检测性能见表1。
3.3 自密实混凝土设计举例
根据本人参加第三届全国大学生混凝土材料设计大赛为例，大赛主题为C50自
密实混凝土，要求扩展度为650mm～750mm,J环差值为25～50mm，环境要求为抗渗，抗冻融环境。
根据大赛题目要求，经综合分析，最终决定复掺30%II级粉煤灰和20%S95矿粉，增加密实度，提高抗渗性能抗冻性能，外掺1.0%苏博特聚羧酸高性能减水剂(固含量为23.8%)，此减水剂具有引气作用，提高抗冻性能。 最终各材料配合比如下（按照15L体积）： 水泥：II级粉煤灰：S95矿粉:砂子：石子： = 外加剂：
关键参数：水胶比：0.34 砂体积分数：0.425 砂率：48.7%
石子体积分数：0.31 外加剂掺量：1.0%
最终实验效果：扩展度730mm，J环差值10mm，粘聚性好，无泌水，无离析，非圆角。
表1 自密实混凝土试拌调整方法
Table 1 Test properties and methods for adjusting SCC
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