自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟_第1頁(yè)
自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟_第2頁(yè)
自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟_第3頁(yè)
自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟_第4頁(yè)
自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟_第5頁(yè)
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自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟自密實(shí)混凝土具有很高的流動(dòng)性而不離析、不泌水,能不經(jīng)振搗或少振搗而自動(dòng)流平并充滿模型和包裹鋼筋的混凝土。由于自密實(shí)混凝土對(duì)振搗的消除,顯著降低了普通振搗混凝土施工中的噪音污染,明顯改善混凝土的施工性,降低勞動(dòng)成本;節(jié)約振搗機(jī)具和能耗,從而減少機(jī)械費(fèi)用及人工費(fèi)用,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。且在生產(chǎn)中需大量添加粉煤灰、?;郀t礦渣等工業(yè)廢料,又有利于資源得到有效的利用。1原材料的選擇1.1水泥配制自密實(shí)混凝土一般采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定。而對(duì)于有溫控要求的大體積自密實(shí)混凝土需要選用礦渣硅酸鹽水泥、中熱或低熱水泥,水泥需具有較低的需水性,并能與所用的高效減水劑有較好的相容性。1.2摻和料自密實(shí)混凝土中摻加摻和料主要目的是改善混凝土的工作性、提高混凝土耐久性和降低混凝土水化熱??蛇x用粉煤灰、粒化高爐礦渣粉等作為礦物摻和料。粉煤灰應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定,自密實(shí)混凝土優(yōu)先使用I級(jí)粉煤灰,也可以使用II級(jí)粉煤灰,但要控制需水量比不超過(guò)100%。?;郀t礦渣粉應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》的規(guī)定,自密實(shí)混凝土宜使用S95級(jí)礦渣粉。1.3骨料粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配或2個(gè)及以上單粒徑級(jí)配搭配使用,最大公稱粒徑不宜大于20mm;對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密的豎向構(gòu)件、復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)以及有特殊要求的工程,粗骨料的最大粒徑不宜大于16mm。粗骨料中的針片狀顆粒含量對(duì)自密實(shí)混凝土間隙通過(guò)性影響較大,其含量不宜超過(guò)8%,粗骨料含泥量及泥塊含量應(yīng)分別小于1.0%,0.5%。細(xì)骨料宜采用級(jí)配II區(qū)的中砂,天然砂的含泥量、泥塊含量以及人工砂的石粉含量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。1.4外加劑外加劑性能應(yīng)符合GB8076-2008《混凝土外加劑》和GB50119-2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定。外加劑應(yīng)具有較大的減水率、較好的緩凝保塑性。對(duì)于有抗凍要求的自密實(shí)混凝土需摻加引氣劑,其摻量應(yīng)控制含氣量不超過(guò)5%為限,含氣量過(guò)大不僅會(huì)嚴(yán)重降低混凝土強(qiáng)度,而且會(huì)影響到自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性。自密實(shí)混凝土拌合物因流動(dòng)度大常有離析現(xiàn)象,一般在外加劑中摻加增稠劑來(lái)解決,增稠劑應(yīng)用最多的有纖維素醚和甲基纖維素兩種。2自密實(shí)混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法自密實(shí)混凝土拌合物除應(yīng)滿足普通混凝土拌合物工作性外,還應(yīng)滿足自密實(shí)性能要求。自密實(shí)混凝土自密實(shí)性能包括:填充性能、抗離析性能、間隙通過(guò)性能。其中填充性能是自密實(shí)混凝土拌合物的必檢項(xiàng)目,對(duì)高流動(dòng)高填充性的自密實(shí)混凝土,應(yīng)有抗離析性能要求。填充性能:用坍落擴(kuò)展度和擴(kuò)展時(shí)間T500檢測(cè)與判別。填充性能是自密實(shí)混凝土拌合物控制性指標(biāo),按施工難易程度分為3個(gè)性能等級(jí),①無(wú)配筋或少配筋的混凝土結(jié)構(gòu)物、泵送澆筑施工的工程、截面較小無(wú)需水平長(zhǎng)距離流動(dòng)的豎向結(jié)構(gòu)物,坍落擴(kuò)展度要求在550~655mm;②一般的普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),坍落擴(kuò)展度要求在660~755mm,擴(kuò)展時(shí)間T500不小于2s;③結(jié)構(gòu)緊密的豎向構(gòu)件、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu),粗骨料最大粒徑不大于16mm,坍落擴(kuò)展度要求在760~850mm,擴(kuò)展時(shí)間T500不大于2s??闺x析性能:用離析率判別??闺x析性能是自密實(shí)混凝土拌合物自密實(shí)性能可選指標(biāo),按流動(dòng)距離和鋼筋密集程度分為2個(gè)性能等級(jí),①混凝土流動(dòng)距離小于5m、鋼筋凈距大于80mm的薄板和豎向結(jié)構(gòu),離析率不大于20%;②混凝土流動(dòng)距離大于5m、鋼筋凈距大于80mm的豎向結(jié)構(gòu),離析率不大于15%;當(dāng)混凝土流動(dòng)距離大于5m、鋼筋凈距小于80mm的豎向結(jié)構(gòu),離析率宜小于10%。3自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)原則配制自密實(shí)混凝土主要平衡高流動(dòng)性和抗離析性之間的矛盾,通過(guò)試驗(yàn)正確選擇砂、石體積是自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)指標(biāo)。自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)原則主要包括以下4條:和易性要求:自密實(shí)混凝土不僅具有流動(dòng)性、粘聚性和保水性,而且要具有自密實(shí)性。強(qiáng)度要求:符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)。耐久性要求:自密實(shí)混凝土由于膠凝材料和用水量較大,導(dǎo)致收縮也大,因此必須處理好自密實(shí)性、力學(xué)性和體積穩(wěn)定性等方面的關(guān)系。經(jīng)濟(jì)性要求:在確保和易性、強(qiáng)度和耐久性要求的前提下,盡量減少水泥和外加劑用量。4自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟4.1確定單方混凝土中粗骨料和細(xì)骨料用量配制自密實(shí)混凝土配合比時(shí),在水膠比、用水量與膠凝材料用量確定的情況下,粗骨料的體積是影響混凝土拌合物和易性的重要因素。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)成果表明,中低強(qiáng)度自密實(shí)混凝土每方用量中粗骨料密實(shí)體積宜控制在0.28~0.35m3。粗骨料體積含量過(guò)小時(shí),會(huì)顯著降低混凝土彈性模量等力學(xué)性能;粗骨料體積含量過(guò)大時(shí),則會(huì)顯著降低混凝土拌合物的和易性,不能滿足自密實(shí)性能的要求。除粗骨料外,自密實(shí)混凝土中的砂漿性質(zhì)對(duì)混凝土拌合物和易性起到關(guān)鍵作用。而砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)能顯著影響砂漿的稠度,從而影響到混凝土拌合物的和易性。通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì),中低強(qiáng)度自密實(shí)混凝土砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)在0.42~0.45之間為宜。過(guò)大會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和影響混凝土自密實(shí)性能;過(guò)小則會(huì)造成混凝土收縮,體積穩(wěn)定性差。1)粗骨料用量確定選定每立方米混凝土中粗骨料體積,測(cè)定粗骨料的表觀密度,可求出每方混凝土中粗骨料用量。計(jì)算公式為:Mg=ρg·Vg(1)式中:Mg——每方混凝土中粗骨料用量,kg;ρg——粗骨料的表觀密度,kg/m3;Vg——每方混凝土中粗骨料體積,m3。2)細(xì)骨料用量確定砂漿體積用下式計(jì)算:Vm=1-Vg(2)式中:Vm——每方混凝土中砂漿體積,m3;Vg——每方混凝土中粗骨料體積,m3。選定砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)θs,測(cè)定細(xì)骨料的表觀密度ρs,可求出每方混凝土中砂的體積Vs和質(zhì)量Ms。計(jì)算公式:Vs=Vm·θs(3)Ms=ρs·Vs(4)式(3)、式(4)中:VS——每方混凝土中砂的體積,m3;Vm——每方混凝土中砂漿體積,m3;θs——砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù),取值在0.42~0.45;Ms——每方混凝土中砂的質(zhì)量,kg;ρs——細(xì)骨料的表觀密度,kg/m3。4.2計(jì)算自密實(shí)混凝土配制強(qiáng)度及水膠比根據(jù)自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí),按照J(rèn)GJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的規(guī)定選取混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,可得出自密實(shí)混凝土配制強(qiáng)度,計(jì)算公式如下:fcu,o=fcu,k+1.645σ(5)式中:fcu,o——混凝土配制強(qiáng)度,MPa;fcu,k——混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí),MPa;σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,MPa。自密實(shí)混凝土水膠比與混凝土配制強(qiáng)度以及工程所用的原材料密切相關(guān),可通過(guò)試驗(yàn)建立水膠比與自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度關(guān)系式求得。當(dāng)不具備上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí),也可按下式計(jì)算:式中:W/B——混凝土水膠比;fce——水泥實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度,MPa;β——礦物摻合料摻量質(zhì)量分?jǐn)?shù);y——礦物摻合料膠凝系數(shù);粉煤灰(≤0.3)可取0.4,礦渣(≤0.4)可取0.9;fcu,o——混凝土配制強(qiáng)度,MPa。4.3計(jì)算單方混凝土用水量單方混凝土中水泥漿體積Vp等于1m3混凝土拌合物中砂漿體積Vm減去砂體積Vs求出,計(jì)算式如下:Vp=Vm-Vs(7)單方混凝土用水量按照體積計(jì)算法的公式來(lái)計(jì)算,如下式所示:式中:Vw——單位用水量體積,m3;Vp——水泥漿體積,m3;Vo——拌合物含氣量,可考慮2%的含氣量,m3;ρc,ρm——水泥、礦物摻和料表觀密度,g/cm3;β——礦物摻合料摻量質(zhì)量分?jǐn)?shù);B/W——膠水比,即水膠比的倒數(shù)。根據(jù)求出的單位用水量體積Vw,乘以水的密度(1000kg/m3)算出單方混凝土中的用水量Mw。4.4計(jì)算膠凝材料用量通過(guò)以上公式得出的水膠比和單位用水量,即可求出單方混凝土中膠凝材料總用量,根據(jù)膠凝材料中礦物摻和料的質(zhì)量分?jǐn)?shù),得到單方混凝土中礦物摻和料質(zhì)量和水泥的質(zhì)量。如下式所示:Mb=Mw(W/B)(9)Mm=Mb·β(10)Mc=Mb-Mm(11)式中:Mb——單方混凝土膠凝材料總用量,kg;Mw——單方混凝土用水量,kg;W/B——水膠比;Mm—單方混凝土礦物摻合料用量,kg;β——礦物摻合料摻量質(zhì)量分?jǐn)?shù);Mc——單方混凝土水泥用量,kg。4.5外加劑摻量由于每種外加劑對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響各不相同,試驗(yàn)中可按照經(jīng)驗(yàn)及自密實(shí)混凝土的工作性能來(lái)調(diào)整摻量。4.6自密實(shí)混凝土配合比的試配、調(diào)整根據(jù)上述計(jì)算得到初步混凝土配合比進(jìn)行試拌,檢查拌合物自密實(shí)性能的填充性、間隙通過(guò)性和抗離析性。當(dāng)自密實(shí)性能滿足要求時(shí),需制作28d齡期混凝土抗壓強(qiáng)度試件,如果拌合物自密實(shí)性能不能滿足要求時(shí)應(yīng)加以調(diào)整,應(yīng)在保證水膠比不變的原則下合理調(diào)整膠凝材料用量、外加劑用量或砂的體積分?jǐn)?shù),直到符合要求為止。5自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例5.1自密實(shí)混凝土性能設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度等級(jí):C40坍落擴(kuò)展度:650mm±50mm5.2原材料性能臺(tái)泥重慶水泥廠生產(chǎn)的臺(tái)泥牌P·O42.5級(jí)水泥,實(shí)測(cè)強(qiáng)度為49.0MPa,水泥密度為3.08g/cm3;重慶華珞電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰,粉煤灰密度為2.24g/cm3;粗骨料為碎石,5~20mm連續(xù)級(jí)配,表觀密度2.65g/cm3;細(xì)骨料為河砂,細(xì)度模數(shù)2.70,表觀密度2.65g/cm3;外加劑為江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑;拌合用水為飲用水。5.3初步配合比設(shè)計(jì)按照上文自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和步驟,1m3自密實(shí)混凝土中粗骨料密實(shí)體積取0.32m3,砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)取0.42,粉煤灰摻量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3,減水劑摻量通過(guò)試驗(yàn)確定,經(jīng)過(guò)計(jì)算,得到C40自密實(shí)混凝土初步配合比如下:水膠比為0.34,水泥為368kg/m3,粉煤灰為158kg/m3,石子為848kg/m3,砂子為768kg/m3,單位用水量為179kg/m3,蘇博特聚羧酸高效減水劑摻量為1.2%。5.4試驗(yàn)驗(yàn)證按照上文計(jì)算得到的初步自密實(shí)混凝土配合比進(jìn)行混凝土試拌,測(cè)試拌合物的自密實(shí)性能以及28d齡期硬化抗壓強(qiáng)度,驗(yàn)證結(jié)果表明:混凝土拌合物自密實(shí)性能優(yōu)良,混凝土拌合物坍落擴(kuò)展度為660mm,擴(kuò)展時(shí)間T500為2.3s,離析率為17.5%

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