有关自密实混凝土的配合比设计的相关研究

　　摘要：本文首先论述了自密实混凝土的配制原理，然后着重论述了固定砂石体积含量法和改进全计算法，最后论述了C60自密实混凝土的配制过程。

　　关键词：自密实混凝土;配合比;设计

　　Abstract: this paper first discusses the self-compacting concrete the preparation of the principle, and then focuses on the fixed sand content and improve the method of volume calculation method, and finally discusses the C60 preparation process of self-compacting concrete.

　　Keywords: that of self-compacting concrete; Mix; design

　　中图分类号：TU528.7 文献标识码：A 文章编号：

　　1 前言

　　自密实混凝土(SCC)是高性能混凝土(HPC)的一种，是指具有不离析、不泌水，能够不经振捣或少振捣而自动流平，并能够通过钢筋间隙充满模板的混凝土。其与相同强度等级的普通混凝土相比，具有较大的浆骨比、砂率较大、细掺料总量大的特点，有很高的施工性能。但至今为止，国内在自密实混凝土的配制技术上，仍未形成一种统一的设计计算方法，因为对其设计方法进行研究是很有意义的。为此，本文主要对自密实混凝土配合比设计方法进行简要阐述，以供参考。

　　2 自密实混凝土的配制原理

　　配制自密实混凝土的原理是：通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。

　　3 自密实混凝土配合比设计方法

　　自密实混凝土配合比设计方法有：简易配合比设计方法、参数设计法、全计算法、四层体系设计法、逆填配合比设计法、骨料比表面法、固定砂石体积含量法和改进全计算法等。在此详细论述固定砂石体积含量法和改进全计算法。

　　3.1 固定砂石体积含量法

　　3.1.1 该设计法的配合比设计步骤和公式

　　1)含气量：一般为0. 2%;有抗冻性要求时，更高含气量宜为4% ~ 6%;2)粗骨料体积：一般占总体积的28% ~35%，松散体积为50%~ 60%;3)砂含量：砂的最佳体积含量为砂浆体积的40%~ 50%，设定砂浆中砂体积含量为0.42-0.44，得到砂用量和浆体含量;4)净浆的最佳组成：水泥+ 粉煤灰+ 硅灰，可充分利用不同微粒特性，获得最佳性能;5)水胶比体积比一般介于0. 8~ 1. 0 之间，最佳比例需要通过砂浆流动度和V 形漏斗试验来分析确定。

　　3.1.2 固定砂石体积含量法的具体计算步骤

　　1.设每立方米混凝土中石子松堆体积( VOG = 0. 5 m3 ~0. 55 m3) ，根据石子堆积密度(ρOG) 计算每立方米混凝土石子用量：

　　G = ρOG× VOG

　　2.根据石子表观密度(ρG ) 计算每立方米混凝土中石子密实体积(VG) ，由1 m3混凝土密实体积减去石子密实体积，得到砂浆密实体积( Vm) ：

　　VG = G /ρG

　　Vm = 1- VG

　　3.设砂浆中砂体积含量为0. 42~0. 44，根据砂浆密实体积和砂在砂浆中体积含量计算砂的密实体积(VS) ：

　　VS= ( 0. 42~ 0. 44) Vm

　　4.根据砂密实体积和砂表观密度(ρS ) 计算每立方米混凝土中砂子的用量：

　　S= VS×ρS

　　5.从砂浆密实体积中( Vm) 减去砂密实体积( VS ) ，得到胶凝材料浆体密实体积( VP ) ：

　　VP = Vm- VS

　　6.根据混凝土设计强度等级，用强度水胶比公式计算水胶比( W/ B) ，再根据经验估算调整水胶比( W/ B) ：

　　f cu，0= f cu，k + 1. 645σ

　　W / B= Af ce / ( f cu，0+ ABf ce)

　　其中，A、B 均为回归系数，分别为0. 46、0. 07。

　　7.设掺合料在胶凝材料中的体积含量VF (%) ，根据掺合料和水泥的体积比及其各自的表观密度计算出胶凝材料的表观密度(ρB) ：

　　VC( %) = 1-VF

　　ρB = ρF×VF +ρC × VC。

　　8.由胶凝材料的表观密度(ρB) 、水胶比( W/B) ，计算水和胶凝材料的体积比( VW / VB) ，再根据胶凝材料浆体积( VP = Vm -VS= VB+ VW) 分别求出胶凝材料和水的体积(VB，VW) ，再根据各自的表观密度分别计算胶凝材料总量(B) 和水(W)的用量：

　　VW / VB= ( W/ B)×ρB×10- 3

　　VP = VB + VW

　　B=ρB×VB

　　W=ρw×Vw

　　9.根据胶凝材料中掺合料的体积含量(根据国外资料和相关试验数据宜选用30%~ 60%)，分别求出每立方米混凝土中掺合料和水泥的用量。

　　F= [ρw×VF/ρF ×VF/ ρC ×VC] ×B

　　C= B-F

　　3.2 改进的全计算法

　　由于全计算法无法满足自密实混凝土的要求，因此需要对其进行改进。而改进的全计算法是根据自密实混凝土的提点，结合固定砂石体积含量法的特点对全计算法进行了改进。其具体计算步骤如下：

　　3.2.1 配制强度

　　ρcρf——水泥比重和粉煤灰比重，kg/m3;

　　m(c+f)/ m(w)——胶水比;

　　φ——掺合料(粉煤灰体积掺量百分比)。

　　3.2.6胶凝材料组成及用量

　　m(c+f)= Vw/{m(w)/[ m(c+f)]｝

　　m(c)=( 1-x) m(c+f)，m(f)=xm(c+f)

　　式中：x——掺合料重量掺量;

　　m(c) ——水泥用量;

　　m(f) ——掺合料用量。

　　3.2.7由混凝土流动性、填充性、间隙通过性和抗离析性要求确定高效减水剂的用量。

　　4 C60自密实混凝土配合比方案设计

　　4.1 确定单位体积混凝土粗骨料的用量

　　设定单方混凝土中石子的松堆体积为0.5m3，石子质量1550×0.5=775(kg)，石子的密实体积为775÷2650=0.2925(m3)。

　　4.2 确定含气量

　　查阅资料，取含气量为1.5%，体积为0.0150 m3。

　　4.3 计算砂浆密实体积

　　砂浆密实体积1-0.2925-0.015=0.6925(m3)。

　　4.4 计算砂的密实体积

　　设定砂浆中砂的体积含量为0.42，砂的密实体积为0.6925×0.42=0.2909(m3)。

　　4.5 计算砂的用量

　　所需砂的质量为0.2909×2650=770.885(kg)。

　　4.6 计算浆体的密实体积

　　0.6925-0.2909=0.4016(m3)。

　　4.7 确定粉煤灰掺量

　　取粉煤灰的体积用量为0.35，粉煤灰所占质量分数为0.285，胶凝材料表现密度3100×0.65+2300×0.35=2820(kg/ m3)。

　　4.8 确定水胶比

　　设计强度fcu，o=70MPa，参照其他C60混凝土配合比设计实例，取体积水胶比为0.9，质量水胶比为0.9/2.82=0.32

　　4.9 计算胶凝材料的用量

　　水用量0.4016×0.4737=0.1902 m3

　　胶凝材料用量0.4016-0.1902=0.2114。

　　4.10 计算水泥和粉煤灰用量

　　水泥：0.2114×0.65×3100=425.97kg

　　粉煤灰：0.2114×0.35×2300=170.18 kg

　　4.11 确定减水剂用量(聚羧酸液体减水剂)

　　根据其他配合比设计实例，拟取减水剂所需质量为胶凝材料的1.5%，为8.94kg。

　　5 结束语

　　总之，自密实混凝土的配合比设计方法种类繁多，在具体的实际工程中不能完全照搬照抄，而应根据各种设计方法的针对性和具体的工程实例，来选择适宜的配合比设计方法。实践证明，固定砂石体积含量法和改进全计算法均是一种科学、合理、准确的自密实混凝土配合比设计方法。

　　参考文献：

　　[1]王海娜，王科元，金南国.C35、C50自密实混凝土配合比研究[J].混凝土，2010(07).

　　[2]王立保，郭栋，杨静.浅谈自密实混凝土配合比计算方法[J].山西建筑，2010(08).