自密实混凝土配合比设计要点分析

发表时间:2019/11/11   来源:《防护工程》2019年13期   作者:雍明
[导读] 近年来,随着我国经济的快速发展,建筑工程发展的也十分迅速。
雍  明
        中建二局第二建筑工程有限公司  陕西西安  710086
        摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,建筑工程发展的也十分迅速。而在我国现有的自密实混凝土标准CECS203—2006《自密实混凝土应用技术规程》和JGJ/T283—2012《自密实混凝土应用技术规程》的配合比设计思路的指导下,结合固定砂石体积法的特点,提出了改进的自密实混凝土配合比设计方法,该方法计算步骤简单,使用更方便。通过试验研究比较由该3种配合比设计方法配制的C40,C50,C60自密实混凝土的工作性能和力学性能可知,改进的配合比设计方法在保证了混凝土力学性能的基础上,提高了混凝土的工作性能,而且明显降低了自密实混凝土的成本。
        关键词:自密实混凝土;配合比设计要点
       
       
        引言
        在科技发展的带动下,新技术和新设备在建筑工程领域得到了应用和普及,促进了建筑工程项目施工质量以及施工效率的提高。就以自密实混凝土来说,它是一种新推出的高性能混凝土,具有较强的变形性能、耐久性能等,将其合理应用于建筑工程建设中,能够充分其发挥作用,提高建筑工程结构质量,为顺利完成建筑工程创造条件。所以,科学合理地设计自密实混凝土配合比,制备高质量的自密实混凝土是非常有意义的。
        1概述
        自密实混凝土(Self-CompactingConcrete)是指在混凝土自身重力作用下,不需要另外加以振动可以流动、密实,即使在模板中存在致密钢筋也可以完全填充模板,达到充分密实并获得最佳的性能,属于高性能混凝土的一种。影响新拌自密实混凝土的高充填能力的主要因素是形变能力和抗离析性,一些外加剂如高效减水剂、增稠剂、保塑剂等对新拌混凝土的变形和离析起至关重要的作用。自密实混凝土拌合物中,粗骨料悬浮在砂浆中,在自重的作用下,砂浆包裹粗骨料一起流动,通过钢筋间隙、填充模板,进而形成均匀密实的结构。自密实混凝土拌合物的良好配合比为保证其自密实性,良好的工作性能提供了重要保证,也是进行自密实混凝土设计的重要基础。
        2影响自密实混凝土性能的因素
        自密实混凝土的配合比设计需要充分考虑自密实混凝土流动性、抗离析性、自填充性、浆体用量和体积稳定性之间的相互关系及其矛盾,原材料及其用量是影响其性能的主要因素。自密实混凝土所用原材料与普通混凝土基本相同,主要包括水泥和矿物掺合料组成的胶凝材料、粗细骨料、外加剂、水,每种材料的选择和用量对自密实混凝土配合比设计都有极大的影响。
        2.1骨料的影响
        骨料在混凝土中起着骨架作用,要保持高流动性,需要骨料的颗粒之间保持较好地镶嵌和润滑,因此粗骨料宜采用形状较圆、棱角较少的连续级配碎石;由于粒径过大不易产生滚动,故粗骨料最大粒径不宜超过20mm。细骨料起着填充碎石的作用,采用细度模数为2.5~2.9的II区中砂,易与碎石搭配成良好的骨架;如采用机制砂为细骨料,应注意机制砂中的石粉含量对混凝土工作性能的影响,当石粉含量较大时,添加的高性能减水剂应提高掺量,机制砂细度模数宜控制在2.5左右,确保自密实混凝土的润滑性。
        2.2水泥和矿物掺合料的影响
        水泥的细度对混凝土的用水量有较大的影响,理论上水泥越细需水量就越大,水化充分有利于混凝土的粘聚性和强度,但是并非越细越好,自密实混凝土要求水泥的细度以及熟料中石膏和矿物质的掺量要控制在合理的范围内,使混凝土的保塌性能达到设计施工要求。矿物掺合料的种类和掺量对混凝土的流变性和触变性有较大的影响。粉煤灰具有“玻璃微珠”效应,具有良好的润滑作用,掺加适量的粉煤灰可以降低混凝土的剪切应力和塑性粘度,从而改善SCC拌合物的流变性。

矿渣粉SiO2含量较高,能有效提升混凝土的强度;当矿渣粉的比表面积达到400m2/kg时,其活性得到充分的发挥,加入适量高级别的矿渣粉,能有效改善混凝土的力学性能和耐久性能。
        3自密实混凝土配合比设计方法
        3.1全计算法
        全计算法是自密实混凝土配合比设计中一种非常重要的方法,可以通过定量设计方式,推导出混凝土配制材料关系公式,包括砂石材料比例、单方用水量等。在全计算法中,需要关注的内容包括配制强度设计、用水量设计、水胶比设计以及砂石比例、凝胶材料以及外加剂数量等设计等。大量研究和实践表明,全计算法推导得到配合比设计方案粗骨料比例较大,砂率偏低,可能会降低自密实混凝土流动性,不过能够减少水泥材料用量,节约成本。在运用全计算法对自密实混凝土配合比进行设计时,为了保证设计结果可靠,应该尽量减少水泥和水的用量,增加细骨料比例,严格控制用料配比,结合多功能复合超塑化剂来提升自密实混凝土整体性能。
        3.2粗骨料用量和尺寸的选择
        由于自密实混凝土对流变性能的要求很高,因此自密实混凝土配比中的粗骨料体积含量较小,但过小的粗骨料体积含量会使混凝土的部分力学性能,如弹性模量等显著降低,因此,根据标准给定的粗骨料体积的适宜取值范围(0.28~0.35m3),宜取能够满足自密实性能要求的较大体积用量,且宜选用密实体积率较大的碎石。如果施工条件(如钢筋间隙、混凝土层厚度等)允许,宜复合使用不同尺寸的石子,这样既可减小孔隙砂浆占有量,增加骨料间砂浆的厚度,提高混凝土的工作性能,又最大限度的增加了粗骨料的体积含量,减小了混凝土的体积收缩和出现塑性沉降收缩开裂的可能性。
        3.3简易配合比设计法
        简易配合比设计法基本原理,是向松散堆积骨料间隙中填充胶凝材料浆体,然后运用体积法,就配合比进行合理计算。与其他方法相比,简易配合比设计法最为显著的特点,就是其提出了密实因数概念,能够对自密实混凝土中骨料用量进行有效控制。不过在实际应用中,简易配合比设计法也存在两个方面问题:①没有重视粉煤灰等掺和料对自密实混凝土抗压强度作用,在配合比设计环节缺乏全面考虑,导致混凝土经济性和耐久性难以保障,想要配制高强度混凝土,就必须增加水泥用量,而水泥用量增加又会带来一系列问题。因此,这种方法通常仅适用于低强度自密实混凝土配合比设计;②在自密实混凝土中,胶凝材料需水量与总用水量相等,水泥强度以及流动性则主要受水灰比影响,存在于掺和料中的水仅仅能够保证浆体流动性。从这个角度分析,在混凝土中,水应该被当做一个整体看待,而简易配合比设计法人为分解了水的整体性,将其划分为若干单独作用板块,没有重视矿物掺和料对于水泥基减水剂相容性的改善作用,也没有关注不同类型掺和料在同时使用时存在的叠加效应,使得最终设计结果与实际情况存在着一定误差。
        结语
        总而言之,自密实混凝土作为一种新型混凝土,在提升施工效率、保障施工安全、减少施工成本以及改善混凝土表面质量等方面发挥着非常积极的作用,在建筑工程领域得到了广泛应用,也受到了工程技术人员高度重视。在实际应用中,自密实混凝土的性能容易受到环境温度、搅拌时间、外加剂等影响,不过最大影响因素依然是配合比设计。想要切实保障自密实混凝土性能,需要根据工程实际需求,合理选择配合比设计方法,保证设计结果的合理性和有效性,促进建筑工程施工质量的提高。
        参考文献:
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        [3]韩春雨,刘鑫.自密实混凝土扩展度影响因素分析与评价[J].交通科技与经济,2017(3).
        [4]刘洪学.胶凝材料和砂率对高性能自密实混凝土的影响[J].福建建设科技,2018(4).
        [5]蒋正武,石连富,孙振平.用机制砂配制自密实混凝土的研究[J].建筑材料学报,2017(2).
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