自流平混凝土

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Construction,Materials,安徽建筑工业学院无机非金属材料教研室,自流平混凝土,Self-compaction concrete,概述,第一节 组成材料,第二节,成型和密实原理及特点,第三节,工作性能试验及评定方法,第四节,混凝土的生产、运输与浇筑,第五节,自流平砼在工程的应用,概述,普通混凝土施工存在的现象：,在高层建筑的箱基底板及节点处、建筑复杂结构处、隧道的衬砌中,振动棒不易插入,难以振捣成型;,在施工中容易产生漏振、过振,振捣时易引起钢筋、预埋件、预留空洞的移位,在城市施工中,有些工程要求降低施工噪声,有些工程要求大面积浇筑、搭脚手架工作量大且工期要求紧迫,自流平混凝土（SCC，Self-compaction concrete）,：,在浇注时仅靠自身重力无需经任何振捣而达到自动流平、密实成型的混凝土。,它具有高流动性、高抗离析性、高填充性和良好的钢筋间隙通过性能,以及良好的力学性能和耐久性能,减少施工噪音,防止因振捣不善出现的结构离析与质量事故。,第一节 组成材料,由水泥、矿粉、细骨料、粗骨料、膨胀剂、外加剂、水组成,水泥,矿渣微粉,细骨料,粗骨料,膨胀剂,超塑化剂,水,15%18%,8%11%,35%38%,27%30%,2%2.5%,0.33%0.37%,7%7.5%,其组成含量：,水泥,是混凝土中最重要的组分。水泥品种的选择，应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。 水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。,1. 水泥,矿渣微粉等量替代各种用途混凝土及水泥制品中的水泥用量，可以明显的改善混凝土和水泥制品的综合性能。矿渣微粉作为高性能混凝土的新型掺合料，具有改善混凝土各种性能的优点,。,其作用表现为：,提高混凝土强度,、,提高抗海水浸蚀性能,、,提高致密性,、,减少泌水量,、,降低水化热,2. 矿渣微粉,矿渣微粉,由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75的岩石颗粒（砂）称为细骨料。混凝土用砂的质量技术要求分述如下。,天然砂有：,河砂、湖砂、海砂、山砂,河砂、湖砂和海砂由于长期受水流的冲刷作用，颗粒表面比较圆滑，比较洁净，且产源较广，但海砂中常含有贝壳碎片及可容盐等有害杂质。,山砂颗粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有机质等有害杂质较多。,3. 细骨料,粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。,卵石,由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于,5mm,的颗粒，按其产源可分为,河卵石,、,海卵石,、,山卵石,等几种，其中河卵石应用较多。,碎石,由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得,。,4. 粗骨料,普通混凝土由于收缩开裂，往往发生渗漏，降低了它的使用功能和耐久性。在水泥中内掺1.5%-2%的膨胀剂，可大大提高混凝土结构的抗裂防水能力 。,使用方法,：,1、膨胀剂的适应宜掺量为水泥1.5-2%，内掺法。 2、适用于32.5级以上的水泥。,3、制备补偿混凝土时，要求计量准确，膨胀剂与砂、石同时加入搅拌机内，其拌和时间比普通混凝土延长30-60秒。,5. 膨胀剂,又称高效减水剂，,是指能产生具有高流动性更便于浇注的混凝土，但不降低水泥用量和强度的添加剂。,性质：（,1,）,掺量为水泥重量的0.4-1.0%。,（,2,）,减水率可达14-25%。,（,3,）,早期强度可提高40-80%，长期强度,亦有相应提高。,（,4,）,不含氯离子，对钢筋无锈蚀。,（,5,）,适用于各种类型水泥。,6. 超塑化剂,日常生活用水即可,7. 水,第二节 成型和密实原理及特点,1. 成型及密实原理,新拌混凝土混合料可以看成是(粗、细)集料悬浮于水泥浆中的混合体系,按流变学理论,属宾汉姆流体，其流变方程为：,式中：,剪切应力,屈服剪切应力,粘度系数,0,是阻止塑性变形的最大应力,它支配了拌和物的变形性能,是由于材料之间的附着力和摩擦力引起的,当,在外力作用下混凝土拌合物内部产生的剪切应力,0,时,混凝土产生流动,是流体各平流层之间产生的与流动方向相反的粘滞阻力,反映了混凝土拌合物内部阻止其流动的一种性能。越小,在相同外力作用下流动速度越快,振动,密实成型的原理,为,:,振源不断地做功,一方面破坏了水泥水化初期形成的凝聚结构,胶体粒子扩散层中的弱结合水在振动的干扰之下解吸附,变成自由水,混合料呈现塑性性质,胶体由凝胶转变为溶胶;另一方面,振动所做的功破坏了粗颗粒之间的粘结力和机械啮合力,大大降低了内阻,使混合料易于流动,。,而对于自流平混凝土,，其原理为：,成型和密实过程同时发生,并且依靠混合料自身的高流动性填充外部与内部空隙,，从而达到密实与成型的效果。,为满足上述条件则需要求,:,（1）,混合料必须具备较低的屈服剪切应力和塑性粘度,（2）,混合料在密实成型的过程中必须保持均匀、无离析、无泌水现象。,2.1 高流动性,流动性是表征自流平混凝土工作性能的重要性能指标之一,它指分散体系中克服内阻力而产生变形的性能。,决定流动性的两个参数：,（1）,屈服应力,（2）粘度系数,2. 特点,屈服应力,是阻碍浆体进行塑性流动的最大剪切应力,，,在新拌混凝土的分散体系中剪切应力,的,组成,部分,:,（1）,粗集料与砂浆相对流动产生的剪应力,（2）,粗集料由于自身重力作用而产生的剪应力,（3）,粗集料间相对移动所产生的剪应力等。,混凝土屈服应力既是混凝土开始流动的前提,又是混凝土不离析的重要条件。,剪应力的大小取决于,：,分散体系中固、液相比率,即水灰比的大小。,措施：（1）,设计合适的水灰比,但,胶结料用量不能太少,低于450kg/m3时,几乎无法保证混凝土成型的质量,一般不宜少于500kg/m3。,（2）,掺入一定量的,活性,混合材,如,掺加细度小、级配好的粉煤灰或矿渣,，,可以减小浆体的剪切应力,增大流动性。,自流平混凝土拌和物需要高的流动性而不发生离析,，从而则需要使混凝土拌合物具有较高的稳定性。,在自流平混凝土配合比设计中,如何调整用水量与超塑化剂用量,使流动性和抗分散性达到平衡是关键。,2.2 稳定性,堵塞的原因：,当混凝土拌和物流动通过钢筋间隙时,粗集料的相互作用引起其相对位置的改变,正是相对位移存在不仅引起浆体中粗集料之间的压应力,而且引起剪应力。剪应力的增大使混凝土拌和物发生塞流,无法通过钢筋间隙。,解决办法：,增大砂率,砂率低于45%,容易产生缺陷,一般为50%左右。,2.3,通过钢筋和模板中的任何间隙时,不产生阻塞,第三节 工作性能试验及评定方法,自流平混凝土的工作性能包括,流动性,、,粘,性,及,钢筋间隙通过性,、,抗离析性。,3.1流动性试验,对于自流平混凝土,坍落度的大小难以确切地表示混凝土流动性的高低。因为同样坍落度的混合料,其扩展度却有较大的差别,因此一般选用扩展度作为其流动性指标,采用的实验方法是坍落度桶法、倒坍落度桶法,（1）坍落度桶法,将混凝土装入坍落度桶，测试坍落度桶提起后混凝土流动至50cm时间（T50）和最终扩展度（D）。流动时间反映混凝土的流动能力和塑性屈服能力。一般要求T50约36s，D值在650750mm之间,将坍落度筒倒置，底部加封盖，装满混凝土并抹平，迅速滑开底盖，用秒表计量混凝土流空的时间，并同时测定坍落度、扩展度和中边差，以此来判断SCC的工作性。一般要求坍落度250280mm，流动时间815s，扩展度6070cm,（2）倒坍落度桶法,采用Orimet仪测量，,其原理为:高流动性混凝土拌合物不发生离析的条件下,在自重作用下从竖管中流出,流出速度主要受拌合物粘度系数的影响。测定竖管中混凝土全部流出的时间t,得出混凝土拌合物所需的流出速度V0= VL/t (l/s),V0值越大,则粘度系数越小,反之则大。,3.2 粘性试验,Orimet仪示意图,用,U型仪试验测定,测量原理：,向,U型仪,两腔内分别加入混凝土拌合物，若抗离析性欠佳,先装入的那一腔混凝粗集料会下沉,左右两腔混凝土的粗集料相对含量会有较大差别，用G表示，G越大，则表明其抗离析性越差。,3.3 抗离析性试验,U型仪,示意图,立筒和水平槽交接处留有,高,80mm的开口,设置螺纹钢筋,开口处装有活门,活门处钢筋净距只有45mm,水平槽边缘有间距为100mm的刻度,3.4 钢筋间隙通过性试验,L型流动测定仪示意图,立筒,水平槽,工作过程,：,将混凝土装满立筒后,打开活门,混凝土通过钢筋流出,测定拌合物流动速度(流动距离/流至该距离的时间)、立筒内混凝土坍落的高度和水平槽尾混凝土高度。,通过这两个指标,可以定量测定拌合物的充填性、间隙通过性以及流动性,能够综合评定自流平混凝土的流变性能。,流动速度可以准确的反应拌合物的钢筋间隙通过性和流动性,试验中,：,v150应该大于50mm/s (即通过时间不多于3s),v400应该大于33mm/s(通过时间不多于12s),若低于此值,则表明拌合物的粘性阻力较大,钢筋间隙通过性较差,达不到自流平混凝土的要求。,第四节 混凝土的生产、运输与浇筑,原材料采购,进货检验,原材料标识、储存,配合比设计,签订合同,生产任务通知书,开盘鉴定,混凝土搅拌,混凝土运输,泵送混凝土,混凝土养护、成型,质量检查检验,不合格品控制,顾客检验,纠正、预防措施,混凝土生产过程工艺流程图,原料堆场,原材料运输,配料,原料仓,搅拌及砼装运,砼运输,砼浇筑,浇筑,生产自密实混凝土的工艺措施,1.坍落度损失较大,影响损失的因素：,水泥中的C3A、C4AF含量,、,减水剂的品种,、,掺入方法,等因素,预防措施,：,高效减水剂采用分次添加的方法;加入少量的缓凝剂;开发新品种的高效减水剂或用部分矿物外加剂取代高效减水剂。,集料含水量的不同会影响砼的性能，若砂子处于表面干燥状态,刚搅拌好的混凝土,内部会产生很多气泡,使水分显著上浮,底部则产生分层和沉降。,采用,水泥裹砂工艺,，就是在集料表面包上一层低水灰比的水泥浆,形成一种皮壳状态,以提高混凝土的各种性能。,大量试验表明,造壳搅拌的砂子,其表面含水量以15%25%较为合适。,2. 泌水和离析,第五节 自流平砼在工程的应用,鉴于自流平砼这种特有的这种超高流动性，故其一般应用于：,桥梁,水下工程,复杂建筑结构处,以及一些对噪音有限制的城市居民区等。,1. 桥梁的应用,润扬长江大桥北起扬州南绕城公路，跨经,长江世业洲,，南迄于沪宁高速公路,，连接镇江、扬州两座历史文,化名城，全长35.66km，大桥设计使用寿命为100年，,2000年10月20日开工建设，2005年4月30日建成通车。,北锚碇,北锚碇基础填芯施工由于基坑内支撑体系的阻挡，内衬墙混凝土浇筑时顶面无法振捣，,因而使用,自密实,砼,北锚碇基础,结构,青岛海湾大桥,起自青岛主城区海尔路经红岛到黄岛，全41.58米,，,投资100亿，历时4年,设计使用年限100年，于2011年6月30日全线通车,大桥作用示意图,施工现场,以,广明高速顺德水道特大桥28号主墩,浇筑为例,28号主墩为顺德水道特大桥东岸主墩，承台设计底标高-9m，顶标高-4m。水中承台采用钢板桩围堰施工，设计防水位+4.5m，钢板桩顶面高出设防水面1m，用以防船舶过往掀起的波浪，钢板桩底标高为-21.5m，故钢板桩采用拼接27m桩长。,2. 水下施工,钢板桩围堰围撑水上加工拼装,在围囹内撑下放到设计位置后钢板桩插打施工,插打施工完成后的钢板桩,礼炮声中混凝土泵送车开始泵送首盘混凝土,3. 复杂建筑自流平砼施工,华西增地空中新农村大楼,设计高度328米、74层,，,拥有目前亚洲最大360度的空中旋转餐厅。大楼内设35部电梯，速度在10米/秒以上，处于国内第一位,，还有当今世界上最先进的各种监控、消防等设备。,这座大楼在浇筑地基时由于其钢构复杂，不易振捣，故采用自流平混凝土来进行浇筑,天下第一村,思考题,1.,什么是自流平混凝土？,2.,普通混凝土振动,密实成型的原理,是什么？,3.,影响自流平混凝土坍落度损失大的因素及预防措施？,