当代混凝土技术已不再仅仅追寻高韧性,反而是越来越注重工作中性、体积稳定性、耐用性等统一,即不断向性能方面发展。自密实混凝土(Self-CompactingConcrete,通称SCC)做为高性能混凝土的一种,便是因其优异的工作中性能为更高特点的混凝土,已成为高性能混凝土的一个重要发展前景。混凝土混凝土拌合物优良的作业性不但能够满足施工标准,更有利于改善混凝土构造的均质性,使成型后的混凝土更为密实度,降低初始缺点,充分保证混凝土的持续耐久度性能。可以这么说,没有良好的工作中性就不可能有较好的耐用性。自密实混凝土是具有较高的流通性、匀称性和安全性,浇制时无需外力作用振捣力度,可以在自身重量影响下流动性并充斥着模版区域的混凝土。
自密实混凝土混凝土拌合物除应符合一般混凝土混凝土拌合物对凝固时间、黏聚性与透水性等要求外,还要满足自密实性能的需求,即添充性、空隙根据性和抗离析性。
自密实混凝土技术性最早由日本来在20世纪初明确提出,接着迅速传到别的并得到快速发展。在我国主要在2000年之后开始引入研究和应用自密实混凝土的。现阶段自密实混凝土存在的困难主要包括:
(1)自密实混凝土工作性含义比较广泛,测试标准及定量指标不够成熟。
(2)配合比没有标准的操作流程。
(3)对原材料要求严格,胶凝材料用量大,务必掺入混凝土减水剂,成本相对高。
(4)并未可在中低档砂浆强度等级混凝土中广泛运用。
(5)构成上的差别造成性能上和一般混凝土的差别,特别是在是长期的耐久度性能,还需进一步研究等。
1自密实混凝土的构成特性
为进一步提高新拌自密实混凝土的流动性和抗离析水平,粗骨料体积和更高粒度务必减少,粗骨料更高粒度不应超过16~20mm。粗骨料中针、块状颗粒物成分对自密实混凝土空隙行驶稳定性影响很大,也会增加混凝土拌合物的压损,并且对混凝土强度等性能也存在着不良影响,因而自密实混凝土对粗骨料的针、块状颗粒物成分规定较严苛,JGJ/T283—2012《自密实混凝土运用技术规范》所规定的限制值为8%,然而有研究表明当自密实混凝土内含胶凝材料较较少时,粗骨料的针、块状颗粒物成分宜保持在7%之内。
人工砂里面含有适当石灰粉可以改善混凝土工作性,但过量石灰粉会吸咐更多水份,造成混凝土工作中性下降。此外人工砂通常配合比欠佳、颗粒物不光滑、多边角,用以配置自密实混凝土时要提高水灰比。
聚羧酸系高性能外加剂具备掺入量低、减水率高、混凝土抗压强度增长快、混凝土混凝土拌合物塌落度损失小、混凝土拌合物粘滞阻力小等特点,并且相较于其他类别的混凝土减水剂,聚羧酸系高性能外加剂还具备引气作用,能够大大提高混凝土的收缩性能,并在一定程度上填补自密实混凝土收拢比较大的不足。因而聚羧酸系高性能外加剂适用配置自密实混凝土,特别是高强度自密实混凝土。高性能的聚羧酸系减水剂是自密实混凝土调制的关键材料,它有效解决自密实混凝土大流动性和抗离析性间的矛盾,为配置自密实混凝土优化了限制因素。但是若此掺过多也会导致离析泌水率忍不平稳难题,此时应想方设法调节砂浆配合比,不可一味地借助外加剂去解决所有工作性的问题。
低水灰比(不宜大于0.45)、高胶凝材料使用量(400~550kg/m3)、高水灰比(50%上下)是自密实混凝土的构成特性,这也决定了其初期便于干裂、体积稳定性差的问题,为了减轻混凝土太多所带来的水胶比,自密实混凝土一般需掺加不少于胶凝材料总使用量20%的矿物掺合料。
粉体材料即混凝土 超细粉(如煤灰、硅灰石粉、石灰石粉及粒度低于125μm的细沙)用数量的增加有益于料浆充足包囊石料颗粒物,使粗细集料悬浮于料浆中,做到自密实性能。但是对低砂浆强度等级的自密实混凝土,因其水灰比比较大,料浆黏度比较小,单靠提升单位面积浆规模无法满足工作中性能要求,特别是无法满足抗离析性能要求。这时可以通过掺入黏度调理剂(掺入量为胶凝材料的使用量0.1%~0.2%)给予改进,这样会增加料浆的屈服强度和混凝土混凝土拌合物的黏聚性,同时还会对混凝土的流动性产生不利影响,因而黏度调理剂的使用要通过试验明确。
2自密实混凝土工作性
工作中性能是自密实混凝土的关键所在性能,怎样量化分析和保障新拌自密实混凝土工作性能一直是而且还将将会是自密实混凝土研究的重点。
现行标准国家标准要求自密实混凝土的自密实性能包含添充性、空隙根据性和抗离析性,并明确了不同类型的性能等级应用领域,实践应用时应将其中一项或几类指标值作为重要规定,一般不需要每一个指标值都达到了更高的要求,在其中添充性是必控指标值,而空隙根据性和抗离析性可以作为挑选指标值。自密实混凝土的补充性根据坍落扩展度试验和T500实验一同检测,空隙行驶稳定性根据J环拓展实验进行检测,抗离析性根据筛析实验或跳桌试验检测。此外世界各国常见的点评自密实混凝土工作中性能的办法也有L形仪、U形仪、V形布氏漏斗试验等,特殊工程也要进行足尺仿真模拟浇制实验。
由于自密实混凝土混凝土拌合物复杂的工作性,务必以其流变学实体模型下手才能较好地揭露混凝土内各成分相互影响及其自密实混凝土混凝土拌合物工作中的原理,从而建立起新拌混凝土的流变特性与实际工程运用中工作中性参数关联,甚至是对自密实混凝土开展模拟计算、创建虚似实验室。由于电子计算机技术发展,也可以采用神经元网络方式对自密实混凝土工作中性能精准预测。
3自密实混凝土流变特性和配合比
目前还并没有标准化的自密实混凝土配合比方式。一般混凝土的配置原则就是,在符合设计方案强度等其他条件性能指标值前提下,尽可能少胶凝材料拌和的料浆添充最紧密堆积石料间隙。而自密实混凝土的配置原则就是,砂、石石料较均匀的被包囊、飘浮在一定黏度和流动性胶凝材料料浆中。
自密实混凝土的触变性无限接近宾汉姆体,可以用妥协剪应力和可塑性黏度2个主要参数来表现其流变特性。依据流变学基础理论,原材料的变形务必摆脱妥协剪应力,仅有如在原材料内部产生的剪应力超过妥协剪应力时,原材料才可以产生流动性变型。一般混凝土是由另加的振捣力度功效来让混凝土流动,但自密实混凝土仅依靠自身重量来让混凝土流动性,这就需要自密实混凝土自已的妥协剪应力比较小。混凝土的稳定性与黏度有很大关系,黏度过小,混凝土非常容易离析,自密实混凝土务必有很高的可靠性,因此黏度不可以过小;与此同时需在比较小的自身重量相互作用力下产生较大的流动性,黏度还不宜过大。因此,自密实混凝土的屈从剪应力和可塑性黏度务必处在适当的范畴。哥斯达黎加建筑研究院的研究指出,当自密实混凝土的流变学主要参数达到:妥协剪应力30~80Pa、可塑性黏度10~40Pa·s时,能够较切实解决高流动率与性能稳定间的矛盾。
从国内外探究参考文献来看,常规自密实混凝土的配合比计算方式一般有:①固定不动沙石容积法;②全计算法,是否适用于自密实混凝土还有异议;③改善全计算法;④参数法;⑤石料比表面积法;⑥简单配合比方式;⑦正交试验法或“析因法”;⑧工作经验推论法或试配制;⑨容积法等。现行标准行业标准分享的是容积法,实际上与固定沙石容积法比较相近,其他各种设计理论也各有利弊。此外以下这些自密实混凝土配合比方式新颖别致,非常值得详细介绍:①根据流变学特征的自密实混凝土配合比方式。②根据堆积密度基础理论设计方案自密实混凝土砂浆配合比的办法。③匀称试验设计法。
由于没有一定的胶凝材料料浆推动石料流动性,中低档砂浆强度等级的混凝土比较难做到自密实混凝土的性能规定,这严重阻碍了一般砂浆强度等级自密实混凝土的广泛运用。BASF公司利用黏度改性材料,配置出低胶凝材料的使用量一般砂浆强度等级自密实混凝土,称



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