自密实混凝土的制备及应用(定稿)

丁庆军教授博导武汉理工大学电话：[phone]E-mail：[e-mail]自密实混凝土的研究与应用提纲自密实混凝土工程应用自密实混凝土的制备及性能国内外检测及评价标准自密实混凝土特点第一部分自密实混凝土特点自密实混凝土（SCC）定义:具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇注时依靠自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。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，其研究与应用实践在世界范围内广泛展开。1AddYourText近几年，自密实混凝土在我国得到迅速发展，其应用领域也从房屋建筑扩大到水工、桥梁、隧道等大型工程。2定义沉井连续墙预制混凝土高层建筑核电工程应用领域■水坝挡水墙钢管柱钢管混凝土拱桥大跨度悬索桥自密实混凝土在国外应用范围十分广泛,如英国、美国、加拿大和日本等国,使用量已占混凝土全部产量的30%～40%。自密实混凝土是在1988年由东京大学的冈村教授，前川教授以及小沢教授首次在世界上提出的并冠以自密实混凝土的名称。自密实混凝土起源与发展0500100015002000250030001992199419961998200020022004SCC年用量（×103m3）年份在2004年的时候，日本自密实混凝土总使用量已超过250万立方米，并且在混凝土制品中的应用有逐年增加之势。目前，日本正在致力于将自密实混凝土从特种混凝土发展成普通混凝土。欧美各国也在大力推广自密实混凝土，美国西雅图双联广场自密实混凝土设计强度为79MPa，实测28d强度达到了119MPa，91d强度145MPa。由于采用了超高强的自密实混凝土，从而降低结构成本30%。法国于1995年开始研制免振捣自密实混凝土，目前已成功应用于自流平地坪、地下隧道及自应力管等工程挪威、德国也相继研制成功自密实混凝土并应用于实际工程，比较典型的有MillenniumPoint大厦和Zurich铁路隧道等著名工程，并且德国预制行业报道应用自密实混凝土可降低造阶3.5%～6.8%，同时颁布了自密实混凝土技术规范丹麦在地铁和隧道工程中也有应用自密实混凝土的报道意大利Ferrara商业中心的SCC板浇注SCC—澳门观光塔SCC表面平整普通混凝土自密实混凝土自密实混凝土与普通混凝土自密实混凝土的优点1.加快施工速度，缩短施工周期，降低成本十二月四月十月八月六月250m高层建筑，日本东京，2001年2.降低噪音、减少人工3.完成普通混凝土无法满足的任务Height:420m香港国际金融中心4.解决因混凝土振捣不充分引起的工程质量问题漳州战备大桥目前国内外对自密实混凝土的研究集中在以下方面：（1）新型矿物掺合料制备自密实混凝土及其工作性能；（2）混凝土的耐久性提升，如收缩抗裂性等。（3）自密实+清水高性能混凝土（4）减缩增韧高效减水保朔自密实清水混凝土外加剂由于自密实混凝土使用大量的外加剂水胶底和较高的胶凝材料掺量和砂率，因此，自密实混凝土收缩大，容易产生有害裂缝。自密实混凝土存在问题自密实混凝土评价方法■坍落度扩展度实验SCC通常具有较大的坍落度(240mm～270mm)，因此可以用坍落扩展度试验代替坍落度试验做混凝土拌合物初步控制用。■倒坍落度筒试验■牵引球粘度计■L仪流动度试验04.11.2004■Ｕ形容器■Ｖ漏斗J形环扩展度与坍落扩展度差值通过能力级别备注0–250高通过能力25-501中等通过能力502低通过能力J形环法J型环尺寸第二部分自密实混凝土的检测及评价2.1国外自密实混凝土规范制订情况添加标题《SpecificationandGuidelinesForSelf-CompactingConcrete》2002《EuropeanSelf-CompactingConcreteGuidelines》2005BSEN206-9-2010《AdditionalRulesforSelf-compactingConcrete》JASS5T-402流動化コンクリート指針2004；JSCE-D101高流動化コンクリート施工指針1997日本英国欧洲日本、英国、欧洲等国家均已制定了相应的标准规范2.2我国自密实混凝土标准编制状况CECS203-2006自密实混凝土应用技术规程（中国工程建设标准化协会）CCES02-2004自密实混凝土设计与施工指南（中国土木学会）协会标准及学会标准DBJ13-55-2004自密实高性能混凝土技术规程（福建）DB29-197-2010自密实混凝土应用技术规程（天津）地方标准标准不统一JGJ/T283-2012自密实混凝土应用技术规程（建设部）《规程》日本规范欧洲规范法国规范自密实等级划分标准1级钢筋的最小净间距为35～60mm钢筋的最小净间距为35～60mm未提出分级概念未提出分级概念2级钢筋的最小净间距为60～200mm钢筋的最小净间距为60～200mm3级钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土骨料最大粒径20mm20或25mm20mm10~20mm单位体积粗骨料量1级0.28~0.30m30.28~0.30m30.28~0.35m3（未分级）未分级，也为提出明确界限2级0.30~0.33m30.30~0.33m33级0.32~0.35m30.32~0.35m3国内外标准对比（1）《规程》日本规范欧洲规范法国规范单位体积用水量155~180kg155~175kg不超过200kg未提出明确界限单位体积粉体体积0.16~0.23m30.16~0.19m30.16~0.24m3约500kg/m3单位体积浆体量0.32~0.40m3无无0.33~0.40m3骨料中粉体界限小于0.075mm小于0.075mm小于0.125mm小于0.080mm设计方法提出明确的设计方法提出明确的设计方法只给出参数，未明确提出设计方法只给出参数，未明确提出设计方法国内外标准对比（2）《规程》日本规范欧洲规范法国规范U型箱试验（SCC自填充性）300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）高差30mm以内（单一障碍形式）采用L型箱试验检测V型漏斗试验（SCC抗离析性）1级：10~25s2级：7~25s3级：4~25s（改进，增加静置1mins环节）1级：10~25s2级：7~20s3级：7~20s初始：6~12s静置5mins：6~15s采用抗离析试验检测T500（SCC抗离析性）1级：5~20s2级：3~20s3级：3~20s1级：5~20s2级：3~15s3级：3~15s2~5s无坍落扩展度试验（SCC流动性能）1级：650~750mm2级：600~700mm3级：550~650mm1级：650~750mm2级：600~700mm3级：500~650mm650~800mm600~750mm国内外标准对比（3）国内外自密实混凝土标准编制差异区别协会标准欧洲指南水泥符合欧洲现行相关标准的水泥。符合我国现行水泥相关产品标准协会标准对水泥的种类、使用场合进行规定。矿物掺合料按水化活性分为活性和惰性掺合料，规定石灰石、白云石、花岗岩等惰性掺合料可用于自密实混凝土。欧洲指南协会标准仅对粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料进行说明欧洲指南对矿物掺合料的性能指标与我国协会标准规定的差别较大。区别符合产品标准，最大粒径不得大于20mm；轻骨料等人工骨料可配制自密实混凝土。协会标准对粗骨料指术要求较严，但未对轻骨料等人工骨料进行补充欧洲指南粗骨料协会标准区别除最大粒径不得大于20mm外，还规定针片状含量、石子空隙率、含泥量等指标。区别1.欧洲标准未对砂的级配进行规定，更强调细颗粒含量。规定可使用混合砂。2.国内标准更强调砂级配、含泥量及泥块含量，但未规定可使用混合砂。欧洲指南1.强调细骨料中细度小于0.125mm的细颗粒应算入粉体部分。2.可采用混合砂配制自密实混凝土。协会标准1.强调采用中砂2.含泥量及泥块含量4.小于0.075mm算入粉体部分细骨料区别欧洲指南•应选用高性能减水剂，并规定使用的增粘剂、引气剂及强塑化剂应符合现行外加剂相关标准。协会标准•应选用高效减水剂，宜选用聚羧酸系减水剂；可使用增粘剂。外加剂•我国还未制定增粘剂、引气剂等相关国家标准。区别除可使用普通混凝土拌合用水，还可使用混凝土搅拌站回收水，但要考虑水中固体颗粒含量和其他化学成分。欧洲指南协会标准使用普通混凝土拌合用水区别不大拌合水04.11.200428水泥考虑到工作性要求及坍落度经时损失小，应优先选择C3A和碱含量小、标准稠度需水量低的水泥：P.Ⅰ\P.Ⅱ\P.O\P.S\P.F，标号：42.5~52.5。骨料应选择质地坚硬、密实、洁净的骨料。粗骨料针片含量少,最大粒径一般在16mm～20mm范围。细骨料宜选用级配良好的中砂，砂中所含小于0.125mm的细粉对SCC流变性能非常重要,一般要求不低于10%。矿物掺合料石粉：石灰石磨细粉，细度＞500m2/kg，用于改善和保持SCC的工作性。粉煤灰：Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，能够改善SCC的流动性，有利于硬化混凝土的耐久性。磨细矿渣：S95级，能改善和保持SCC的工作性，有利于硬化混凝土的耐久性。微硅粉：高活性火山灰质掺合料，用于改善SCC的流变性能和抗离析能力,提高硬化混凝土的强度和耐久性。（1）原材料04.11.200429HCH2CC=OxCH2CC=OyOMO(EO)aMeMeMeHHCH2CC=OxCH2CC=OyOMO(EO)aMeMeMeH聚羧酸如今、所有的大流动性混凝土都使用聚羧酸系外加剂。外加剂(高效减水剂)04.11.200430主要成分自密实混凝土种类增粘缓凝纤维素系水溶性高分子√√丙烯基系水溶性高分子√－多糖類聚合物（β聚糖）－√水溶性多糖类（韦兰胶质）－√硅粉√-超细沸石粉√-外加剂(增粘、缓凝)04.11.200431浆骨比SCC需要一定的胶结料浆体含量,一般为33～40%，另外采用较小的粗骨料体积含量，以减少粗大颗粒在狭窄空间内频繁接触发生堆集堵塞的概率(如图)。但对混凝土而言,过小的粗骨料体积含量会产生较大的收缩，因此，确定最佳浆骨比是配合比设计的关键。04.11.200432砂率减小砂浆与粗骨料之间的相互分离作用,还可通过增加混凝土砂率的办法加以实现,但砂率值过大会影响SCC的弹性模量和抗压强度,一般宜控制在40%～45%。掺合料用量可以按净浆和砂浆流动度试验确定不同种类掺合料的具体用量,也可根据实际情况和经验选取合理值，用量为胶凝材料总量的10~70%。水灰比水灰比按混凝土强度、耐久性选择确定,一般在0.4以下,且用水量不宜超过200kg/m3。（2）试验方法•2.1拌合物工作性能与检测方法检测性能性能指标测试方法测试值性能等级性能指标填充性坍落扩展度坍落扩展度SF1550mm~650mmSF2660mm~750mmSF3760mm~850mmT500扩展时间VS2s≤T500间隙通过性J环扩展度坍落扩展度与有环条件下的扩展度差值PA125mm＜PA1≤50mmPA20mm≤PA2≤25mm抗离析性筛析法浮浆百分比SR1≤20%SR2≤15%跳桌法离析率ƒm≤10%自密实混凝土坍落扩展度检测底板自密实混凝土坍落扩展度检测•2.2硬化混凝土力学性能检测方法自密实混凝土硬化混凝土的力学性能、耐久性性能评定方法与普通混凝土基本相同。其力学性能应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）检测，耐久性能按现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009），并按现行国家标准《混凝土强度检测评定标准》（GB/T50107-2010）进行合格评定。2.3混凝土收缩性能检测方法（1）干燥收缩测量方法（2）自收缩测试方法•2.4混凝土孔结构测试方法硬化混凝土孔隙结构分析仪待测试试样测试结果•2.5钢筋锈蚀性能测试常用电化学检测方法比较corricorricorricorricorricorricorri比较项自然