自密实、泵送混凝土.ppt

自密实混凝土的工作性,自密实混凝土的配制,自密实混凝土的性能,1,自密实混凝土,自密实混凝土（Self Compacting Concrete 简称SCC）是指拌合物具有很高的流动性并且在浇筑过程中不离析、不泌水，能够不经振捣而充满模板和包裹钢筋的混凝土。在传统的坍落度试验中，自密实混凝土在达到260mm以上坍落度、600mm以上扩展度的同时，无离析、泌水现象发生。,2,自密实混凝土概述,2.在配筋稠密且复杂的工程，或者是在一些特种薄壁结构、高细结构、浅埋暗挖工程、隧道和地下结构中，混凝土振捣密实困难。,自密实混凝土产生的背景,3,1.普通混凝土在浇筑过程中，由于一些客观原因，不能保证混凝土完全密实，导致混凝土耐久性不良。,3.商品混凝土的发展，对新拌混凝土的大流动性及在运输、浇筑过程中较长的保塑性提出了新的要求。,4.环保节能，传统混凝土振捣施工不但产生噪音污染，而且费时费工，工人劳动强度大，工作环境恶劣。,海上承台桩芯混凝土浇筑,日本明石海峡大桥,某工程剪力墙配筋,实 例,4,沉井连续墙,钢管柱,预制混凝土,水坝挡水墙,适用场合,5,自密实混凝土的工作性,6,自密实混凝土的工作性特点主要是具有良好的穿透性能、充填性能和抗离析性能。,高流动性：保证混凝土能够绕过障碍物，充分填充模型的每个角落。,高稳定性：保证混凝土质量均匀一致，即不泌水，骨料不离析,通过钢筋间隙能力：保证混凝土穿越钢筋间隙时流入而不离析或阻 1 塞的能力,自填充性：是流动性、稳定性和间隙通过性的最终结果,自密实混凝土评价方法,坍落度扩展度实验 SCC 通常具有较大的坍落度(240 mm270 mm) ，因此可以用坍落扩展度试验代替坍落度试验做混凝土拌合物初步控制用。,倒坍落度筒试验,L仪流动度试验,7,L仪流动度试验 分别在距离开口5cm和10cm处设置红外线或者超声波传感器，测量物料流过这两点的时间，计算物料的流动速度，说明混凝土粘度；流动停止后，测量垂直部分下沉值和水平铺展值，即L-坍落度和L-流动值，说明混凝土的剪应力和粘度。,J 环试验,8,漏斗,V型漏斗试验,9,硬化混凝土的性能取决于新拌混凝土的质量、施工过程振捣密实程度、养护条件及龄期等。自密实混凝土由于具有优异的工作性能，在相同的条件下，其硬化混凝土的力学性能将得到保证。,自密实混凝土性能,10,自密实混凝土的力学性能试验主要包括不同龄期和配合比对抗压强度、劈裂强度、抗折强度、弹性模量的影响。,矿物掺合料,骨料,水泥,原材料,自密实混凝土的配制,考虑到工作性要求及坍落度经时损失小，应优先选择C3A 和碱含量小、标准稠度需水量低的水泥。所选水泥要符合GB175-2007通过硅酸盐水泥的要求。,应选择质地坚硬、密实、洁净的骨料。粗骨料针片含量少, 最大粒径一般在16mm20mm范围。细骨料宜选用级配良好的中砂，砂中所含小于0.125 mm 的细粉对SCC 流变性能非常重要,一般要求不低于10 %。,石粉：石灰石、白云石、花岗岩等的磨细粉, 用于改善和保持SCC 的工作性。 粉煤灰：火山灰质掺合料，能够改善SCC 的流动性，有利于硬化混凝土的耐久性。 磨细矿渣：火山灰质掺合料，能改善和保持SCC 的工作性，有利于硬化混凝土的耐久性。 微硅粉：高活性火山灰质掺合料，用于改善SCC 的流变性能和抗离析能力,提高硬化混凝土的强度和耐久性。,11,高效减水剂：,聚羧酸,如今、所有的大流动性混凝土都使用聚羧酸系外加剂。,12,自密实混凝土的配制,砂率 减小砂浆与粗骨料之间的相互分离作用,还可通过增加混凝土砂率的办法加以实现,但砂率值过大会影响SCC 的弹性模量和抗压强度,一般宜控制在40 %45 %。,掺合料用量 可以按净浆和砂浆流动度试验确定不同种类掺合料的具体用量,也可根据实际情况和经验选取合理值,可大于胶凝材料总量的30 %。,水灰比 水灰比按混凝土强度、耐久性选择确定,一般在0.4 以下,且用水量不宜超过200 kg/m3 。,13,自密实混凝土的配制,配合比,配合比,浆骨比 SCC需要一定的胶结料浆体含量,一般为3240 %，另外采用较小的粗骨料体积含量，以减少粗大颗粒在狭窄空间内频繁接触发生堆集堵塞的概率(如图) 。但对混凝土而言,过小的粗骨料体积含量会产生较大的收缩，因此，确定最佳浆骨比是配合比设计的关键。,14,自密实混凝土的配制,设计的基本参数：,15,自密实混凝土的配制,试配中存在的问题：,16,自密实混凝土的配制,混凝土的可泵性,泵送混凝土的浇筑,泵送混凝土的配合比设计,17,泵送混凝土,定义：混凝土拌合物的坍落度不低于100mm并用泵送施工的混凝土。,18,泵送混凝土概述,特点：采用混凝土泵输送混凝土拌合物，可一次连续完成垂直和水平运输，而且可以进行浇筑，因而生产效率高，节约劳动力，特备适用于狭窄和有障碍的施工现场以及大体积混凝土结构（如高层建筑）。,1、粗骨料被包裹，使输送管道内壁形成砂浆润滑层，混凝土拌合物在管道中被压送。 2、当混凝土泵送时，输送管道除直管外，还有弯管、锥形管和软管等。当混凝土拌合物通过上述非直管和软管时，位置将产生变化。此时如果水泥砂浆量不足，则混凝土拌合物变形不够，便会产生堵塞现象。,19,混凝土泵送过程,混凝土的可泵性,可泵性主要表现为：流动性和内聚性 流动性是能够泵送的主要性能； 内聚性是抵抗分层离析的能力，即使在振动状态下和在压力条件下也不容易发生水与骨料的分离。,20,泵送混凝土须满足： 强度和耐久性等要求； 满足泵送工艺要求，即要求混凝土有较好的可泵性：混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等性质。,泵送基本要求：,（）混凝土与管壁的摩擦阻力要小，泵送压力合适 输送的距离和单位时间内输送量受到限制； 混凝土承受的压力加大，混凝土质量会发生改变。,21,（）泵送过程中不得有离析现象 粗骨料在砂浆中则处于非悬浮状态，骨料相互接触，摩擦阻力增大，超过泵送压力时，将引起堵管。,（）在泵送过程中（压力条件下）混凝土质量不得发生明显变化 主要存在因压力条件导致泌水和骨料吸水造成混凝土水分的迁移以及含气量的改变引起拌和物性质的变化，主要有如下两种情况： 本来泵压足够，但浆体保水差、骨料吸水率大，在压力条件下，水分向前方迁移和骨料内部迁移，使混凝土浆体流动性降低、润滑层水分丧失而干涩、含气量降低，局部混凝土受到挤压密实，引起摩擦阻力加大，超过泵送压力，引起堵管； 本来因输送距离和摩擦阻力原因造成泵压不足，同时浆体流动性不足，拌和物移动速度过缓，混凝土承受压力时间过长，持续压力条件下，保水性好的混凝土虽然无水分迁移但含气量引起损失，使局部混凝土受到挤压而密实并丧失流动性，摩擦阻力进一步加大，泵压更为不足，引起堵管。,22,泵送失败的两个主要原因是摩擦阻力大和离析。,三、混凝土配合比与可泵性的关系,混凝土的可泵性和混凝土与管壁间的摩擦、压力条件下浆体性能及混凝土质量变化等有关，与混凝土组成材料及其配合比有关。 1、坍落度 坍落度大的混凝土，流动性好，在不离析（骨料不聚集、浆体不分离）、少泌水（水分不游离）的条件下，混凝土黏度合适（不粘管壁），具有粘着系数和速度系数小的性质，压送就比较容易。 2、胶凝材料用量 胶凝材料用量增加、水胶比降低，一般均引起粘着系数和速度系数随之增大，但过少（水胶比大）时，容易发生离析、泌水造成拌和物不均匀而引起堵管。,23,3、砂率 砂率过高，需要足够的浆体才能提供合适的润滑层，否则粘着系数和速度系数会加大，降低砂率可以提供适当的浆体包裹量，但过低则容易发生离析，可以供适当数量的细粉料，粉煤灰、引气剂用量以增加浆体体积含量，保证混凝土有足够的和易性。 4、粗骨料的影响 骨料粒径大小、颗粒形状、级配、吸水性能对混凝土可泵性影响很大，应选择空隙率小、针片状含量少、级配合理、吸水率小的骨料。 5、细骨料的影响 泵送混凝土用细骨料应尤其注意0.3mm和0.15mm筛通过的细砂含量，应分别在15%和5%以上。这部分砂对浆体的流动性、离析和泌水、黏度性能、含气量等影响作用极大，极易影响混凝土的可泵性。,24,可泵性试验 压力泌水试验 仪器：压力泌水仪 活塞压力3.0MPa 活塞公称直径125mm 混凝土容积1.66L，,25,试验步骤：将混凝土拌合物装入试料筒内，用捣棒由外向中心均匀插捣25次，将压力泌水仪按规定安装完毕。尽快给混凝土加压至3.0Mpa，立刻打开泌水管阀门，同时开始计时，并保持恒压，泌出的水直接导入量筒。加压10s后读取泌水量V10，加压140s后读取泌水量V140。 结果评定：Bp=V10/V140*100% Bp为压力泌水率 结果以三次试验的平均值表示，精确至0.1%,26,四、影响混凝土可泵性的原材料因素,1、水泥 混凝土拌和物中石子本身并无流动性，它必须均匀分散在水泥浆体中通过水泥浆体带动一起向前移动，石子随浆体的移动受的阻力与浆体在拌和物中的充盈度有关，在拌和物中，水泥浆填充骨料颗粒间的空隙并包裹着骨料，在骨料表面形成浆体层，浆体层的厚度越大（前提是浆体与骨料不易分离），则骨料移动的阻力就会越小，同时，浆体量大，骨料相对减少，混凝土流动性增大，在泵送管道内壁形成的薄浆层可起到润滑层的作用，使泵送阻力降低，便于泵送。,27,水泥浆体的含量对混凝土泵送特别重要，国内外对泵送混凝土的最小水泥用量都有明确的规定，其规定的实质应是保证拌和物中的最低浆体含量，即保证填充骨料空隙、包裹骨料的浆体体积含量。我国规定泵送混凝土的最小水泥用量宜为300kg/ m3。 水泥品种、细度、矿物组成与掺合料等对达到同样流动性的混凝土需水性、保持流动性的能力、泌水特性、稠度影响差异较大，是影响可泵性的主要因素。,28,2、骨料 控制粗骨料最大粒径与输送管径之比，主要是防止混凝土泵送时管道堵塞。 粗骨料的粒径越小，孔隙率就越大，从而也增加了细骨料的体积，加大了水泥的用量，所以也不能无原则减小骨料粒径。,粗骨料的最大粒径与输送管径之比表,29,粗骨料宜采用连续级配，其针状颗粒含量不宜大于10%；良好的石子级配可用较少的用水量控制流动性好、离析泌水少的拌合料，并能在相应的成型条件下，得到均匀密实的混凝土，同时达到节约水泥的效果。 混凝土拌和物的流动性通过填充完砂石间的空隙而富余的包裹骨料表面的水泥浆体层来实现。砂率的变动会使骨料的总表面积和空隙率发生改变，因此，对拌和物的和易性、流动性有明显的影响，尤其是采用棱角系数大、吸水率大的砂的情况下，影响明显。,30,浆体量一定的情况下，砂率过大，骨料的总表面积和空隙率均增大，骨料间的浆体层减薄，流动性差，拌和物干稠；砂率过小，砂子不足以填充粗骨料间的空隙而需额外的浆体补充，骨料表面的裹浆层变薄，石子间内摩擦阻力增大，降低拌和物的流动性，严重影响拌和物的粘聚性和保水性，使粗骨料离析、浆体流失甚至溃散。合理的砂率可以使相同浆体量达到最大的坍落度、流动性，或达到相同坍落度、流动性时胶凝材料用量最少。 配合比相同的条件下，骨料平均粒径增大，质量相同的骨料颗粒总数减少，则同样数量的浆体对骨料的裹浆层变厚，流动性改善；随着骨料最大粒径的减小，浆体含量需要增加。,31,颗粒形状和表面状态也极容易影响可泵性，颗粒圆润、表面光滑的石子，空隙率小、表面积小，填充空隙和包裹颗粒所需的浆体较少，相同浆体量时，裹浆层和管道润滑层厚，流动性大、摩擦阻力小，对可泵性有利，但对骨料与浆体的粘结有所削弱而使强度有所降低。 骨料的吸水率也是影响可泵性的因素，未饱和吸水的骨料在压力条件下会使水分向骨料内部孔隙发生迁移，虽然在压力解除时有部分得到释放，但也会造成影响，极端的例子是在多孔的轻骨料泵送混凝土中，因此，对于吸水率较大的骨料用于施工时应湿润处理，但对抗冻要求高的地区，骨料的吸水率应有所限制。,32,3、外加剂 由于泵送工艺的需要，为了满足适当的浆体含量和适宜的流动性，泵送混凝土用水量通常较大，而从混凝土性能考虑，则需要控制水胶比，需借助外加剂的功效来解决其中的矛盾：降低用水量、改善和易性、增大浆体的流动性。 泵送工艺需要外加剂在混凝土中的功效体现在如下方面： 降低用水量、增大流动性、改善和易性； 改善泌水性能； 改善因水胶比降低而增加的混凝土粘度以降低拌和物摩擦阻力； 延长凝结时间以适应施工操作时间，改善水化； 改善浆体流动性丧失的缺陷，降低坍落度损失。,33,4、水和细粉 水是混凝土拌和物各组成材料间的联络相，也是泵送压力传递的关键介质，主宰混凝土泵送的全过程，但水加的太多，浆体过分稀释不利于泵送而且对混凝土强度及耐久性不利。 如果混凝土中细粉料（胶凝材料和0.3mm以下的细料）对水没有足够的吸附能力和阻力，一部分水在泵送压力下从固体颗粒间的空隙流向阻力较小的区域，造成输送管道内压力传递不均，使水先流失、骨料与浆体分离。 由于细粉料对水的阻力作用，满足可泵性时应保证混凝土中具有合适的数量，实质上是提高浆体的内聚性需要，防止在泵送压力下的脱水作用。脱水具有逐渐增大的反作用，降低混凝土流动性并减少管壁润滑层的流动润滑体，逐渐引起阻力加大导致管道堵塞。,34,六、影响可泵性的拌和物坍落度损失的改善,1、减少温度升高原因的影响。采取措施降低拌和物的温度、使用缓凝型外加剂； 2、控制适宜的初始坍落度。现场工程施工实践证明，很多情况下，配合比适当时，初始坍落度达到一定值（如2022cm）时，拌和物的坍落度损失会减缓，泵送前后的坍落度变化也比较小； 3、采用保坍性能好的与水泥相适应的外加剂； 4、采用合适的外加剂掺加方式，外加剂滞水法掺加可以得到理想结果；,35,泵送混凝土的配合比设计,设计原则 满足强度和耐久性等要求； 满足泵送工艺要求，即要求混凝土有较好的可泵性。 设计思想 泵送混凝土配比设计就是用适宜的外加剂用量（兼顾减水和保坍性能）和适宜水胶比的胶凝材料浆体（不明显离析、泌水，并可以计算出其浆体含量）制得合适的砂浆填充合适含量的骨料的空隙并包裹骨料表面，达到流动性和可泵性的协调。,36,泵送混凝土配合比设计调整： 经过对几次试拌结果分析，调整材料用量，使混凝土拌和物和易性满足要求，配比的设计应遵循如下思路： 1、按照强度和耐久性要求，确定适宜的胶材方案、水胶比； 2、根据坍落度要求和外加剂类别的适宜减水性能，选取适宜的单位用水量和外加剂用量，按照拟定水胶比确定胶凝材料用量； 3、根据粗、细骨料的组成、级配、空隙率情况，结合浆体体积的计算，确定骨料组成。 （一般情况下，可按照假定容重法进行砂率和粗骨料用量的假定估算，对于泵送混凝土，砂率通常应增大，粗骨料应减少。为了便于掌握和分析，建议采用绝对体积法计算。） 4、试拌。,37,根据试拌结果，判断造成拌和物性能缺陷的原因，确定调整方法：,38,1、坍落度偏低，原因可能是：浆体数量不够、浆体流动性不足、级配不合理、假定容重过大。 测定容重和含气量，对配合比的重新设计进行验算，结合拌和物骨料分布情况，确定适宜的砂率调整和粗骨料调整方案； 根据测定的坍落度和浆体流动性情况，结合浆体量的计算，估计需要增加的用水量或外加剂用量； 在试拌的拌和物中，添加额外的用水，达到要求的坍落度并观察浆体的流动状态，反推单位用水量作为调整用水和外加剂掺量调整的参考。,2、浆体流逸、泌水、离析、骨料不裹浆、下沉，测定坍落度时骨料堆积、跑浆，原因可能是：外加剂