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C30自密实混凝土的配合比设计 高德辉;宋小软;单文超;何世钦;朱忠锋;93-96
【作者】高德辉； 宋小软；单文超； 何世钦；朱忠锋；
【机构】 北方工业大学建筑工程学院；
【摘要】 采用北京石景山地区的原材料利用体积法进行C30自密实混凝土的初步配合比设计。通过试验明确所用胶凝材料和外加剂的相容性,进而确定外加剂的掺量。然后根据试配所表现的工作度进行配合比的调整及分析,最后考虑强度指标确定C30自密实混凝土的配合比。为了得到工作性能满足要求的自密实混凝土,具体介绍了对初步配合比的调整过程,为今后配制满足工作性能的自密实混凝土提供参考。
【关键词】 自密实混凝土； 流动性； 扩展度； 配合比设计；
0引言
自密实混凝土(Self-Consolidating Concrete 简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。
自密实混凝土拥有众多优点：卓越的流动性和自填充性能，并且不离析、不泌水，能够保证混凝土良好的密实性；施工过程中无需振捣，避免了振捣对模板产生的磨损，并且没有振捣噪音，能够改善工作环境和安全性；成型后的混凝土有优异的耐久性，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够改善混凝土的表面质量[1]。
自密实混凝土具有砂率较高，胶凝材料掺量较大，高效减水剂用量较大等特点，这些特点使得自密实混凝土与普通混凝土的配合比设计大不相同。再加上自密实混凝土对原材料的要求比较严格，各种原材料因地域性不同所表现出来的材料组成和性质有着天壤之别。所以，针对于某一地区的原材料性能合理地进行自密实混凝土的配合比设计有重要的意义[2]。
本文通过试验测定所选用的北京石景山地区的各种原材料性能，进而使用体积法进行C30自密实混凝土的初步配合比设计，最后通过试验确定适用于本地区原材料的C30自密实混凝土配合比。
1原材料选择
水泥：北京金隅牌P.O.42.5，表观密度3.1g/cm3。
粉煤灰：石景山2级粉煤灰，表观密度2.3 g/cm3。
细骨料：河砂，2区中砂，表观密度2.67 g/cm3，细度模数为2.4。
粗骨料：豆石，5～20mm连续级配，表观密度2.7 g/cm3。
外加剂：北京华实水木科技有限公司生产的聚羧酸系高性能减水剂。
水：石景山区自来水。
2初步配合比设计
对各原材料的物理性质及其所需指标确定后，利用体积法进行初步配合比的设计[3]。
2.1确定单位体积粗骨料体积用量（Vg）
根据单位体积粗骨料量与自密实等级关系（见表1），按照实际浇筑环境的要求确定要配制的混凝土自密实性能等级，此处选取Vg=0.32，即单位体积粗骨料体积用量为320L，相应质量为810.0kg。
3配合比的调整及分析
按上述所得初步配合比进行试配，结果显示按此配比配制的自密实混凝土工作性能不太理想（坍落度扩展度550mm）且黏性较大（如图2所示）。一般，此种情况下应首先考虑增加减水剂的掺量而不是增加水的掺量。虽然增加水的掺量可以较明显的改善工作性能，但是随着水掺量的增加水灰比将变大，混凝土强度将大幅降低。加入减水剂可以在保证强度的前提下改善自密实混凝土的工作性能。试验中，在加入适量减水剂后满足了工作性能的要求但是又出现了离析泌水现象，产生原因可能是粉体用量过少、砂用量过多导致的屈服极限增大，流动性能不佳，所以再次通过降低砂率增加粉体用量对初步配合比进行调配[3]。砂率对于自密实混凝土拌合物的工作性影响很大：砂率过大，可能无法保证混凝土拌合物的流动性；砂率过小，混凝土拌合物的黏聚性和稳定性可能会达不到要求[8]。砂浆在粗骨料间起润滑和滚珠作用可以减少粗骨料之间的摩擦。在一定范围内随着砂率的增大，混凝土拌合物的流动性提高[9]，国内外很多资料表明砂率在42%~55%范围内时自密实混凝土的流动性较好。调配过程及结果见表2所示。
由表2可知：配合比2和3相比粉煤灰替代量由75%降到70%，两种配比下28天强度仅相差0.9Mpa，由于粉煤灰的掺入会使混凝土的后期强度增加，所以配合比2和3的混凝土强度终将相差不大。但随着粉煤灰掺量由75%降至70%，其坍落度扩展度由630mm提升到650mm，可知在一定范围内粉煤灰掺量的降低改善了混凝土的工作性能。配合比5和6相比减水剂由1.6%增加到1.8%(此处为减水剂质量占粉体质量的百分比)，其28天强度仅相差0.4Mpa，而其坍落度扩展度由650mm增加到710mm，说明少量的增加减水剂对混凝土的强度影响不大却可以大大地改善自密实混凝土的工作性能。
综合考虑工作性能和强度指标，最终择选第6组配合比作为此次C30自密实混凝土的最终配合比，具体指标见表3所示，图3所示为此组拌合物的坍落度扩展度，达到了710mm。
4结语
与以强度为首要目标来进行配合比设计的普通混凝土不同，自密实混凝土是以获得较优越的工作性能作为配合比设计的首要目标，在此基础之上，再考虑强度是否能达到设计要求。在普通混凝土的设计方法中[10]，仅注重对强度的计算，故而水胶比和水灰比这两个指标应用较为广泛，但是对于混凝土的工作性能而言起决定作用的一般是其材料体积构成。所以，对于更加注重工作性能的自密实混凝土，建议最好从体积入手进行配合比设计，同时兼顾其强度指标。对于自密实混凝土高效减水剂的掺量的确定，建议在配合比设计前可以进行水泥净浆流动性试验来明确所用胶凝材料与减水剂的相容性。
参考文献
[1] 周虎,安雪晖,金锋.低水泥用量自密实混凝土配合比设计试验研究[J].混凝土.2005(1).
[2] 陈波,刘清,何原野.乌鲁木齐地区C30自密实混凝土配合比正交试验研究[J].工业建筑.2013(3):93-96.
[3] 安雪晖,黄绵松,大内雅博等.自密实混凝土技术手册[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2008.
[4] JGJ55-2011,《普通混凝土配合比设计规程》[S].北京:中国建筑工业出版社.
[5] 覃维祖.粉煤灰在混凝土中的应用[J].粉煤灰综合利用.2000(3):1-7.
[6] 张凤生.粉煤灰混凝土超量取代法配合比设计[J].混凝土与水泥制品.1985(3):13-14.
[7] GB/T8077-2000,《混凝土外加剂匀质性试验方法》[S].北京:中国标准出版社.
[8] 张晓平,赵学明,张浦阳.低强度自密实混凝土优化配合比优化配合比试验研究[J].混凝土.2013(5):124-126.
[9] 徐杰,叶燕华,朱铁梅,薛洲海.砂率对自密实混凝土工作性能的影响.[J]混凝土.2013(4):101-115.
[10] 丁威等.《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)简介[J].混凝土世界.2011(12):76-79.
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