自密实混凝土配合比设计

自密实混凝土的配合比设计

傅沛兴，贺奎

(北京市建筑设计‘研究院，100039北京)

摘要：自密实混凝土不但要求有较大的流动性，而且还要求有较好的粘聚性，因而其施工工作性要同时具备流动性、抗离析性、和间隙通过性。据此，提出了自密实混凝土的配合比设计原则，并着重阐述了骨料的堆积密实型连续级配的原理，论述了配制自密实混凝土胶结材浆体与砂率、石子体系的关系，以利于配制优良的自密实混凝土。

关键词：自密实混凝土；自密实性；抗离析性；自填充性；连续级配

中图分类号：TU 528 文献标识码：A 文章编号：1000—4726(2007)01-0049-04

MⅨDESIGN oF SELF COMPACTING CoNCRETE

FU Peixing．HE Kui

(Beijing Building Construction Research Institute，100039，Beijing，China) Abstract：Flowability，passing ability and anti—segregating are required from a Self Compacting Concrete(SCC) in the flesh state， SO it is not only a highly flowable nature but also a good consistency that SCC should have．In this case，a common principle was introduced for the mix design and the theory of continu—OHS—grading of compact packed aggregates was expounded．The relationship of slurry of cementitious materials，sand factor and carpolite was investigated in order to develop fine SC C．

Key words：self compacting concrete；self compacting ability；anti—segregating；self—filling ability；contin—UOUS grading

自密实混凝土由高性能混凝土发展而来，是高性能混凝土的一个分支。由于自密实?昆凝土可以不用振捣，靠拌合物自重就可以通过钢筋等障碍物填充到模板的各个角落，因而在工业发达国家节约了价格较贵的专业技术工人工资，节约了振捣设备和电力，特别是大大降低了施工噪声污梨q；因而发展很快，在日本及欧洲许多国家，自密实混凝土的浇筑量都已超过全部混凝土施工量的50％以上。

我国近十年来，已经在一些工程上有所应用。我们经一年来试验研究，探讨自密实混凝土配合比的设计方法，供业界参考。

1 自密实混凝土工作性的特点和检测方法

自密实混凝土拌合物不仅要求有较大的流动性，而且还要求有较好的粘聚性。白密实混凝土的胶结材浆体要能充分包裹与分隔砂石的每一个颗粒，使砂、石悬浮在胶结材浆体中。因而自密实混凝土工作性就要求同时具备(1)流动性(2)抗离析性(3)自填充性，这三种性能又称自密实性。

流动性可以用检测普通高性能混凝土拌合物坍落扩展度的方法检测。

抗离析性又称抗离析稳定性，日本和欧洲标准均用两种方法检测。一是用一种特殊的V 形漏斗，装满10 L混凝土拌合物，打开底盖计量流出时间(S)。另一种方法是计量坍落扩展度扩展到平均50 cm的时间(s)。V形漏斗流出时间欧洲规定不大于20 S，日本虽也同样规定一般自密实混凝土不大于20 S，而钢筋净间距小于60 mm时，规定为不大于25 S，意即当钢筋密度大时，拌合物的粘聚性需要大一些。坍落扩展度扩展Nsocm的时间，日本规定一般自密实混凝土为3-15 S，钢筋净间距小于60 mm时为5-20 S，见图1。

图1 V形漏斗

自填充性又称间隙通过性，用箱形试验(欧洲称U形箱)，用一个矩形箱，中间通过隔板分为A、B二室，下端流出19cm高连通口，连通口处垂直放一定间距的钢筋。将A室装满混凝土拌合物，拔开隔板，拌合物即通过钢筋流人B室。停止流动后测两侧混凝土高度差。日本规定高度差小于8 cm为合格，欧洲则规定愈小愈好，(图2)。

图2 箱形实验仪

(a)欧洲型；(b)13本型

2 自密实混凝土配合比设计原则

2．1 自密实混凝土配合比设计应采取绝对体积法。

2．2 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。增粘剂的品种较多，需要做与胶结材适应性试验后进行选用。关于自密实混凝土粉体量日本建筑学会标准规定为1 60 L-230 L，欧洲规范则规定为160L-240L。

2．3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。宜选用当前市场上减水率大于30％的聚羧酸系高效减水剂。

2．4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，欧洲规范限定不大于20 mm，日本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。欧洲与日本的标准均规定粗骨料用量为280 L-350 L。

3 关于级配砂、石与石子用量关系的讨论

配制符合要求的自密实混凝土，砂石的粒型和级配十分重要，国外均采取堆积密实型连续级配。按富勒(Fuller)堆积密实理论，应用于自密实混凝土的粗骨料连续级配宜用理查德(F．E．Richart)的级配公

式[4]，为 (1)

式中，P——通过百分率；

d——筛孔径(mm)；

D——粗骨料最大粒径(mm)。

用(1)式计算粗骨料最大粒径为25 mm和20 mm的骨料最佳级配如表1所示。

表1 骨料连续级配计算表

从表1的数据得出，石子最大粒径为25 mm时，最佳连续级配各粒径石子数量的比例应是：20-25：15-20：10～15：5～10mm约略为17：20：26：37或1：1．2：1．5：2．1。刨去18．51％粉体，砂率为49％。石子最大粒径为20 mm时，最佳连续级配各粒径石子数量比例应是：15-20：10-15：5～10mm约略为25：31：44或1：1．3：1．8。刨去20％粉体，砂率为54％。这样连续级配的石子空隙率，一般为36％左右。

配制混凝土时，用偏粗中砂的砂率，石子最大粒径25 mm时为49％，石子最大粒径为20 mm时为54％。用同样方法计算，则石子最大粒径为15 mm时砂率为61％。

日本建设省提出“新RC计划”认为，最大堆积密实理论对于骨料比表面积与多余的起润滑作用浆体数量的影响考虑不够，提出有利于新拌混凝土流动性的砂率降低值5。如表2所示。

表2 有利于流动性的砂率降低值

为探讨自密实混凝土配合比设计方法，我们作了大量试验，现将部分试验数据列于表3。配比中原材料均为P．042．5水泥、一级粉煤灰、$95磨细矿渣粉、中砂、卵碎石。空气含量为1．5％。试验的砂石均为表1所示连续级配，例如5～25 mm石子，分别为5～10、10-15、1 5～20、20～25 mm，各粒级复配，砂率较49％适当降低。

从表3的数据可以看出自密实混凝土配合比设计相关技术参数。

粉体体积一般在160～240 L之间；浆体体积一般在330～410 L之间；单方石子用量一般在280～360 L之间；鉴于自密实混凝土除流动性外还要求一定粘聚性，故按砂石连续级配求出的砂率，其降低值应略小于表2的数据。

为便于按砂石连续级配的原则合理设计自密实混凝土配合比，表4为单方浆体量与石子量的关系。