自密实混凝土大赛设计书

第五届高强度混凝土设计大赛

队名：

队员：

一、设计依据：

1．GJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》

2．JGJ55-2011《自密实混凝土应用技术规程》

3．50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》

4．BJT46-90《粉煤灰混凝土应用技术规程》

5．JGJ28-86《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》

7．GJ52-79《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》

8．GJ53-79《普通混凝土碎石或卵石质量标准及检验方法》

9. GB50204-2011《混凝土结构工程施工质量验收规范》

10.赵铁军教授的《双掺高性能混凝土配合比实验研究》

二、设计要求

1.自密实混凝土配合比设计原则

(1)自密实混凝土配合比设计应采取绝对体积法。

(2) 自密实混凝土要求拌合物在保持大流动性的同时增加粘聚性。国内外一般均采取增加胶结材与惰性粉体量的方法，也可以采取掺用一部分增粘剂的方法。关于自密实混凝土粉体量欧洲规范则规定为160L-240L浆体用量320L-400L。

(3)在增加胶结材浆体粘性的同时，还要保持大流动性，就需要选择优质高效减水剂。宜选用减水率大于30％的聚羧酸系高效减水剂。

(4 )要选用粒型与级配较优的粗细骨料，并限定粗骨料的最大粒径。关于粗骨料最大粒径，规范规定粗骨料最大粒径为20 mm或25mm。

在增加粉体量的同时，粗骨料用量也相应减少。规范规定粗骨料用量为280 L-350 L。

2.自密实混凝土用料选择

(1)水泥

水泥的主要问题是与外加剂的相容性、标准稠度用水量和强度问题，水泥与外加剂是否相适应，决定着能否配制出某个强度等级的自密实混凝土，因此应选用较稳定的水泥。规范建议使用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，也可使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。

（2）粗骨料

宜选用4.75~20mm连续级配的碎（卵）石或 4.75～10mm和10～20mm两个单粒级配碎（卵）石。石子的孔隙率应低于40%。最大粒径可选择25mm，应严格控制针片状含量<8%。

（3）细骨料

宜选用2区中砂或中粗砂。细砂的使用易导致外加剂用量的增加，成本提高，所配制的自密实混凝土粘性较大，粘性较低时易发生泌浆、抓底等问题；粗砂的使用易导致粉体用量较高，成本增加

(4) 矿物掺合料

粉煤灰是自密实混凝土最常用的活性掺合料，具有“活性效应”、“界面效应”、“微填充效应”和“减水效应”。在自密实混凝土中，要求充分发挥这些效应，一是要求活性掺合料的颗粒与水泥颗粒在微观上应形成级配体系；二是球形玻璃体含量要求高，因为球

形玻璃体掺合料的减水效应显著，需水量比可大大降低。

矿粉的火山灰效应高，因此能改善自密实混凝土硬化后的孔结构和强度；矿渣由于细度较高，能显著提高自密实混凝土拌和物的流动速度，改善其流变性能，且对改善自密实混凝土的早期孔结构有一定作用。

利用粉煤灰和矿粉的物理效应、填充效应和火山灰效应，不但能提高混凝土的工作性，而且能增强硬化后混凝土的耐久性。

(5) 外加剂

自密实混凝土具备的高流动性、抗离析性、间隙通过性和填充性这四个方面都需要以外加剂的手段来实现，因此对外加剂的主要要求为：a) 与水泥的相容性好; b) 减水率大；c) 缓凝、保塑。高性能减水剂的主要成分几乎都是聚合物电解质类，它们对水泥和混凝土具有高的分散作用，能较好地保持混凝土的坍落度，适宜的减水剂能改善固液两相之间的摩擦，改善拌合物体系剪切阻力，为使新拌混凝土具有较小的屈服值，主要技术途径是采用高效减水剂。掺这类外加剂可以使混凝土拌合物的流动性大大提高，或者在保持相同流动性的情况下大幅度减少混凝土拌合物的用水量，同时可使混凝土具有高耐久性。一般选用聚羧酸类高效减水剂。

3.根据大赛提供原材料选择符合条件的材料

材料设计参数

水泥：密度3140kg/m3

强度标号42.5

强度富余系数 1.10

石子：类型碎石

级配单粒级配（人工配合使之连续级配）

最大粒径20 mm

表观密度2700kg/m3

砂：细度模数范围中砂

表观密度2650kg/m3

减水剂：聚羧酸减水剂

比例掺量 1.5%

减水率30%

粉煤灰：级别一级

表观密度2300kg/m3

矿粉：级别 S95级矿粉

表观密度2500kg/m3

四、配合比设计（自密实性能设计和强度设计）

采用绝对体积法进行配合比设计，先进行工作性能设计后校核强度。

初期配合比计算

1、单位体积粗骨料用量（V g）

根据坍落度拓展度要求，自密实等级Ⅱ级，单位体积粗骨料量取

320L ，满足推荐值0.30m 3～0.33m 3。V g =320L ，m g =864kg 。 2、确定单位体积用水量（V w ）、水粉比（W/P ）和粉体体积（V p ）

单位体积用水量取180 L ，水粉比取0.9，通过V p = V w /(W/P ）计算得到粉体体积V p =200 L,满足推荐值0.16m 3～0.23m 3。则浆体用量360L ，满足推荐值0.32m 3～0.4m 3。 3、确定含气量（V a ）

根据经验设定自密实混凝土的含气量为1.5%，即15L 。 4、计算单位体积细骨料（V s ）和砂率（S p ）

细骨料中含2%的粉体，可用绝对体积法计算V s ，公式如下： V g +V p + V w +V a +(1−2%) V s =1000 代入数值即可，V s =290L ，m s =768 kg S p =

Mp

Ms Ms

=0.47 符合自密实混凝土砂率要求。

5、单位体积胶凝材料用量（V b ）

V b = V p −2%V s =194L

6、确定水灰比（W/C ）和理论水泥用量（m co ）

自密实混凝土强度要求：强度等级 C45

按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55进行水灰比的设计计算, 规程规定混凝土强度保证率必须达到95%，此时对应的保证率系数t=1.645,由下式得：

ƒcu.h= ƒcu.k+1.645×5.0=54Mpa

水泥实际强度ƒce 可按下式求得： ƒce=K C ׃ce.k=46 Mpa 此处富余系数K C =1.10