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C30自密實混凝土的配合比設計 高德輝;宋小軟;單文超;何世欽;朱忠鋒;93-96
【作者】高德輝； 宋小軟；單文超； 何世欽；朱忠鋒；
【機構】 北方工業大學建築工程學院；
【摘要】 採用北京石景山地區的原材料利用體積法進行C30自密實混凝土的初步配合比設計。通過試驗明確所用膠凝材料和外加劑的相容性,進而確定外加劑的摻量。然後根據試配所表現的工作度進行配合比的調整及分析,最後考慮強度指標確定C30自密實混凝土的配合比。為了得到工作性能滿足要求的自密實混凝土,具體介紹了對初步配合比的調整過程,為今後配製滿足工作性能的自密實混凝土提供參考。
【關鍵詞】 自密實混凝土； 流動性； 擴展度； 配合比設計；
0引言
自密實混凝土(Self-Consolidating Concrete 簡稱SCC)是指在自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在緻密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質性，並且不需要附加振動的混凝土。
自密實混凝土擁有眾多優點：卓越的流動性和自填充性能，並且不離析、不泌水，能夠保證混凝土良好的密實性；施工過程中無需振搗，避免了振搗對模板產生的磨損，並且沒有振搗噪音，能夠改善工作環境和安全性；成型後的混凝土有優異的耐久性，不會出現表面氣泡或蜂窩麻面，不需要進行表面修補，能夠改善混凝土的表面質量[1]。
自密實混凝土具有砂率較高，膠凝材料摻量較大，高效減水劑用量較大等特點，這些特點使得自密實混凝土與普通混凝土的配合比設計大不相同。再加上自密實混凝土對原材料的要求比較嚴格，各種原材料因地域性不同所表現出來的材料組成和性質有著天壤之別。所以，針對於某一地區的原材料性能合理地進行自密實混凝土的配合比設計有重要的意義[2]。
本文通過試驗測定所選用的北京石景山地區的各種原材料性能，進而使用體積法進行C30自密實混凝土的初步配合比設計，最後通過試驗確定適用於本地區原材料的C30自密實混凝土配合比。
1原材料選擇
水泥：北京金隅牌P.O.42.5，表觀密度3.1g/cm3。
粉煤灰：石景山2級粉煤灰，表觀密度2.3 g/cm3。
細骨料：河砂，2區中砂，表觀密度2.67 g/cm3，細度模數為2.4。
粗骨料：豆石，5～20mm連續級配，表觀密度2.7 g/cm3。
外加劑：北京華實水木科技有限公司生產的聚羧酸系高性能減水劑。
水：石景山區自來水。
2初步配合比設計
對各原材料的物理性質及其所需指標確定後，利用體積法進行初步配合比的設計[3]。
2.1確定單位體積粗骨料體積用量（Vg）
根據單位體積粗骨料量與自密實等級關係（見表1），按照實際澆築環境的要求確定要配製的混凝土自密實性能等級，此處選取Vg=0.32，即單位體積粗骨料體積用量為320L，相應質量為810.0kg。
3配合比的調整及分析
按上述所得初步配合比進行試配，結果顯示按此配比配製的自密實混凝土工作性能不太理想（坍落度擴展度550mm）且黏性較大（如圖2所示）。一般，此種情況下應首先考慮增加減水劑的摻量而不是增加水的摻量。雖然增加水的摻量可以較明顯的改善工作性能，但是隨著水摻量的增加水灰比將變大，混凝土強度將大幅降低。加入減水劑可以在保證強度的前提下改善自密實混凝土的工作性能。試驗中，在加入適量減水劑後滿足了工作性能的要求但是又出現了離析泌水現象，產生原因可能是粉體用量過少、砂用量過多導致的屈服極限增大，流動性能不佳，所以再次通過降低砂率增加粉體用量對初步配合比進行調配[3]。砂率對於自密實混凝土拌合物的工作性影響很大：砂率過大，可能無法保證混凝土拌合物的流動性；砂率過小，混凝土拌合物的黏聚性和穩定性可能會達不到要求[8]。砂漿在粗骨料間起潤滑和滾珠作用可以減少粗骨料之間的摩擦。在一定範圍內隨著砂率的增大，混凝土拌合物的流動性提高[9]，國內外很多資料表明砂率在42%~55%範圍內時自密實混凝土的流動性較好。調配過程及結果見表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%，兩種配比下28天強度僅相差0.9Mpa，由於粉煤灰的摻入會使混凝土的後期強度增加，所以配合比2和3的混凝土強度終將相差不大。但隨著粉煤灰摻量由75%降至70%，其坍落度擴展度由630mm提升到650mm，可知在一定範圍內粉煤灰摻量的降低改善了混凝土的工作性能。配合比5和6相比減水劑由1.6%增加到1.8%(此處為減水劑質量佔粉體質量的百分比)，其28天強度僅相差0.4Mpa，而其坍落度擴展度由650mm增加到710mm，說明少量的增加減水劑對混凝土的強度影響不大卻可以大大地改善自密實混凝土的工作性能。
綜合考慮工作性能和強度指標，最終擇選第6組配合比作為此次C30自密實混凝土的最終配合比，具體指標見表3所示，圖3所示為此組拌合物的坍落度擴展度，達到了710mm。
4結語
與以強度為首要目標來進行配合比設計的普通混凝土不同，自密實混凝土是以獲得較優越的工作性能作為配合比設計的首要目標，在此基礎之上，再考慮強度是否能達到設計要求。在普通混凝土的設計方法中[10]，僅注重對強度的計算，故而水膠比和水灰比這兩個指標應用較為廣泛，但是對於混凝土的工作性能而言起決定作用的一般是其材料體積構成。所以，對於更加註重工作性能的自密實混凝土，建議最好從體積入手進行配合比設計，同時兼顧其強度指標。對於自密實混凝土高效減水劑的摻量的確定，建議在配合比設計前可以進行水泥淨漿流動性試驗來明確所用膠凝材料與減水劑的相容性。
參考文獻
[1] 周虎,安雪暉,金鋒.低水泥用量自密實混凝土配合比設計試驗研究[J].混凝土.2005(1).
[2] 陳波,劉清,何原野.烏魯木齊地區C30自密實混凝土配合比正交試驗研究[J].工業建築.2013(3):93-96.
[3] 安雪暉,黃綿松,大內雅博等.自密實混凝土技術手冊[M].北京:中國水利水電出版社,知識產權出版社,2008.
[4] JGJ55-2011,《普通混凝土配合比設計規程》[S].北京:中國建築工業出版社.
[5] 覃維祖.粉煤灰在混凝土中的應用[J].粉煤灰綜合利用.2000(3):1-7.
[6] 張鳳生.粉煤灰混凝土超量取代法配合比設計[J].混凝土與水泥製品.1985(3):13-14.
[7] GB/T8077-2000,《混凝土外加劑勻質性試驗方法》[S].北京:中國標準出版社.
[8] 張曉平,趙學明,張浦陽.低強度自密實混凝土優化配合比優化配合比試驗研究[J].混凝土.2013(5):124-126.
[9] 徐傑,葉燕華,朱鐵梅,薛洲海.砂率對自密實混凝土工作性能的影響.[J]混凝土.2013(4):101-115.
[10] 丁威等.《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ55-2011)簡介[J].混凝土世界.2011(12):76-79.
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