自密实混凝土剖析课件

1/72第三节自密实混凝土武汉理工大学本科课程混凝土高性能化及其工程应用2009年8月15日，广州西塔将C100超高性能免振自密实混凝土一次泵送至440.75米高度的直升飞机停机坪，继前两次试验成功后再创新高度。

1/72第三节自密实混凝土武汉理工大学本科课程混凝土高性2/72自密实混凝土简介12443自密实混凝土制作自密实混凝土工程应用国内外标准对比2/72自密实混凝土简介12443自密实混凝土制作自密实混3/72

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。

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。

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。自密实混凝土产生的背景3/721.普通混凝土在浇筑过程中，4/72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4/72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5/72

自密实混凝土（SelfCompactingConcrete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。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不发生阻塞自填充性：是流动性、稳定性和间隙通过性的最终结果自密实混凝土定义5/72自密实混凝土（SelfCompac6/72冈村教授前川教授小沢教授

自密实混凝土是在1988年由东京大学的冈村教授，前川教授以及小沢教授首次在世界上提出的并冠以自密实混凝土的名称，其设想是从水下不分离混凝土中得到的启示；1988年夏天在东京大学土木系混凝土研究室成功配置出第一号免振自密实混凝土。自密实混凝土起源6/72冈村教授前川教授小沢教授自密实混凝土是在197/72年举办地参加国1998高知15

国家1999斯德歌尔摩20

国家2001东京20

国家2003雷克雅未克31

国家2005芝加哥34

国家SCC研讨会自密实混凝土国内外研究现状7/72年举办地参加国1998高知15国家1999斯德歌尔8/721998年，中建二局南方公司承建的施工高度为352.2m的深圳赛格广场钢管混凝土中使用了高抛免振捣自密实混凝土。锡宜高速公路、京杭运河大桥跨沪宁铁路、京杭大运河在施工中采用了C50自密实微膨胀混凝土。深圳南方国际广场的施工中，使用了C100自密实钢管混凝土；武汉国际会展中心的主楼中庭轴的钢骨混凝土中使用了C40高保塑自密实混凝土自密实混凝土国内外研究现状1993年来，国内的研究机构越来越关注自密实混凝土方面的研究。中南大学，清华大学，原重庆建筑大学和武汉理工大学等相继开展自密实混凝土的配置和性能等研究。8/721998年，中建二局南方公司承建的施工高度为352.9/72■沉井连续墙■钢管柱■预制混凝土■水坝挡水墙适用场合9/72■沉井连续墙■钢管柱■预制混凝土■水坝挡水墙适用场合10/72自密实混凝土分类粉体型兼用型粘度剂型高性能混凝土建筑混凝土喷射混凝土填埋混凝土由于粉料量的増加，材料的抗分离性提高了由于粘度剂的效果提高了材料的抗分离性粉料量的増加提高了材料的抗分离性、而粘度剂的使用减小了高流动混凝土的扩展度变化粉料量少，处于分离状态的混凝土可塑性状态的混凝土10/72自密实混凝土分类粉体型兼用型粘度剂型高性能混凝土建11/72自密实混凝土的工作机理

按照流变学理论，新拌混凝土属于宾汉姆流体，其流变方程为式中：为剪切应力为屈服剪切应力为塑性粘度为剪切速度

是阻碍塑性变形的最大能力，由材料之间的附着力和摩擦力引起，它支配了拌合物的变形能力；当时，混凝土产生流动。是反映流体各平流层之间产生的与流动方向反向的阻止其流动的粘滞阻力，它支配了拌和物的流动能力，越小，在相同外力作用下流动越快。

11/72自密实混凝土的工作机理按照流变学理论12/72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(240mm～270mm)，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

■牵引球粘度计

■L仪流动度试验

12/72自密实混凝土评价方法■坍落度扩展度实验■倒坍落度筒13/72J形环扩展度与坍落扩展度差值（mm）通过能力级别备注0–250高通过能力25-501中等通过能力>502低通过能力J环试验自密实混凝土评价方法13/72J形环扩展度与坍落扩展度差值（mm）通过能力级别备14/72■Ｕ形容器■Ｖ漏斗自密实混凝土评价方法14/72■Ｕ形容器■Ｖ漏斗自密实混凝土评价方法15/72坍落扩展度试验V型漏斗试验U型箱试验15/72坍落扩展度试验V型漏斗试验U型箱试验16/72

混凝土的强度主要决定于三个方面：（1）胶结材料硬化后的强度（2）胶结材料与骨料的粘结强度（3）粗骨料的颗粒及骨架强度

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。试验1：自密实混凝土基本力学性能配合比自密实混凝土力学性能16/72混凝土的强度主要决定于三个方面：17/7217/7218/7218/7219/7219/7220/72试验2：粉煤灰和胶凝材料对自密实混凝土强度影响粉煤灰掺量对自密实高性能混凝土强度影响20/72试验2：粉煤灰和胶凝材料对自密实混凝土强度影响粉煤21/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.521/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.522/72胶凝材料用量对自密实高性能混凝土强度影响22/72胶凝材料用量对自密实高性能混凝土强度影响23/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.523/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.524/72自密实混凝土配合比设计方法设计方法依据自密实性能减水剂用量水泥用量拌合水用量骨料级配骨料用量自密实性能的影响因素2424/72自密实混凝土配合比设计方法设计方法依据自密实性能减25/72自密实混凝土配合比设计方法1.1粗骨料的影响

在粗骨料最大粒径与障碍物间距相差较多时，影响砼流动性能的主要因素为粗骨料在砼中所占的体积比例，粗骨料的粒形和粒径对砼的流动性能并无明显影响。但如果障碍物间距与粗骨料最大粒径接近的话，则需考虑粗骨料的粒形、粒径和级配的影响。因此在自密实砼配合比设计时，应控制粗骨料的用量和最大粒径。2525/72自密实混凝土配合比设计方法1.1粗骨料的影响2526/72自密实混凝土配合比设计方法1.2流动性和抗离析性的平衡当砼的流动性增大时，抗离析性将随之减小，而自密实砼的特点是具有高流动性并且具有较好的抗离析性能。

所以通过控制用水量、外加剂用量使自密实砼的流动性和抗离析性达到平衡是自密实砼配合比设计的关键。2626/72自密实混凝土配合比设计方法1.2流动性和抗离析性27/72自密实混凝土配合比设计方法1.3固液两相物质的相互作用砼粗骨料砂浆砂水泥浆水粉体材料2727/72自密实混凝土配合比设计方法1.3固液两相物质的相互28/72自密实混凝土配合比设计方法1.3.1粗骨料与砂浆具有良好流变性能的混凝土拌合物因具备两个要素：较小的骨料体积含量和具有足够黏度的砂浆。

自密实砼粗骨料松堆体积含量因控制在0.500~0.550m³/m³2828/72自密实混凝土配合比设计方法1.3.1粗骨料与砂浆229/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.2砂和水泥浆试验表明，砂浆的体积砂率超过42%时，堵塞随体积砂率的增加而增加；当砂浆的体积砂率达到44%时，堵塞几率为100%，所以砂浆的体积砂率不能超过44%。虽体积砂率小于42%时完全不堵塞，但砂浆的收缩随体积砂率的减小而增大，故一般情况下体积砂率也不宜低于42%。2929/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.2砂和水泥30/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.3粉体材料和水两者的关系即为水粉比（体积比）。水粉比大时浆体浓度小，砼有较好的流动性，但黏聚性较差且硬化后砼的强度较低。为了保证耐久性和自密实性，可以通过使用矿物掺合料来调节砼拌合物的黏度和硬化后的强度。3030/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.3粉体材料31/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.4高效减水剂的影响

3131/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.4高效减水剂的32/72自密实混凝土的配置

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16mm～20mm范围。细骨料宜选用级配良好的中砂，砂中所含小于0.125mm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。原材料：水泥骨料矿物掺合料原材料：水泥32/72自密实混凝土的配置考虑到工作性要求及33/72外加剂(高效减水剂)自密实混凝土的配置聚羧酸如今、所有的大流动性混凝土都使用聚羧酸系外加剂。原材料33/72外加剂(高效减水剂)自密实混凝土的配置聚羧酸如今34/72自密实混凝土的配置外加剂(粘度剂)主要成分自密实混凝土种类粘度剂型兼用型纤维素系水溶性高分子○○乙二醇系水溶性高分子○○丙烯基系水溶性高分子○－多糖類聚合物（β聚糖）－○水溶性多糖类（韦兰胶质）－○原材料34/72自密实混凝土的配置外加剂(粘度剂)主要成分自密实35/72自密实混凝土的配置配合比浆骨比

SCC需要一定的胶结料浆体含量,一般为33～40%，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35/72自密实混凝土的配置配合比浆骨比36/72自密实混凝土的配置配合比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200kg/m3。36/72自密实混凝土的配置配合比砂率掺合料用量水灰比37/72自密实混凝土的配置设计的基本参数37/72自密实混凝土的配置设计的基本参数38/72自密实混凝土的配置试配中存在的问题问题原因分析充填性能不足1.流动性不足2.粘性过大3.骨料用量过多流动性不足1.外加剂用量不足2.体积水粉比过大3.原材料性能不佳4.配合比设计不当粘性过大1.体积水粉量过低2.外加剂用量不足3.细骨料过细抗离析性不足1.体积水粉比过大问题原因分析泌水、抓底1.外加剂适应性不佳2.粉体及颗粒级配不佳3.配合比设计不当SCC保塑时间短1.外加剂掺量过低2.外加剂保塑性能力差外加剂用量过高1.外加剂与水泥适应性问题2.粉煤灰中含碳量过高3.砂中细粉含量过高38/72自密实混凝土的配置试配中存在的问题问题原因分析充填39/72国内外标准对比《自密实混凝土设计与施工指南》CCES02-2004（中国土木工程学会）《自密实混凝土应用技术规程》CECS203-2006（中国工程建设标准化协会）国内标准2004规程中，对外加剂的要求：28d收缩率比不宜大于100%。若有必要，可掺加增塑剂。胶凝材料总用量范围可为：450-550kg/m3。2006规程中，对于某些低强度等级的自密实混凝土，仅靠增加粉体量不能满足浆体粘性时，可通过试验确认后适当增加增稠剂。单位体积粉体量0.16-0.23m3。2个规程推荐的单位体积混凝土中的粗骨料用量：2006:0.28-0.35m3的绝对体积；2004：0.5-0.6m3的松散体积。

单方混凝土中的出骨料均在950kg/m3以下

粗骨料的最大粒径在20mm以下39/72国内外标准对比《自密实混凝土设计与施工指南》CCE40/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规范欧洲规范法国规范自密实等级划分标准1级钢筋的最小净间距为35～60mm钢筋的最小净间距为35～60mm未提出分级概念未提出分级概念2级钢筋的最小净间距为60～200mm钢筋的最小净间距为60～200mm3级钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土骨料最大粒径25mm20或25mm20mm10~20mm单位体积粗骨料量1级0.28~0.30m30.28~0.30m30.28~0.35m3（未分级）未分级，也为提出明确界限2级0.30~0.33m30.30~0.33m340/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规41/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规范欧洲规范法国规范单位体积用水量155~180kg155~175kg不超过200kg未提出明确界限水粉比0.80~1.150.85~1.150.8~1.10未提出明确界限单位体积粉体体积0.16~0.23m30.16~0.19m30.16~0.24m3约500kg/m3单位体积浆体量0.32~0.40m3无无0.33~0.40m3骨料中粉体界限小于0.075mm小于0.075mm小于0.125mm小于0.080mm设计方法提出明确的设计方法提出明确的设计方法只给出参数，未明确提出设计方法只给出参数，未明确提出设计方法41/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规42/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规范欧洲规范法国规范U型箱试验(SCC自填充性)300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）高差30mm以内（单一障碍形式）采用L型箱试验检测V型漏斗试验（SCC抗离析性）1级：10~25s2级：7~25s3级：4~25s（改进，增加静置1mins环节）1级：10~25s2级：7~20s3级：7~20s初始：6~12s静置5mins：6~15s采用抗离析试验检测T50（SCC抗离析性）1级：5~20s2级：3~20s3级：3~20s1级：5~20s2级：3~15s3级：3~15s2~5s无坍落扩展度试验（SCC流动性能）1级：650~750mm2级：600~700mm3级：550~650mm1级：650~750mm2级：600~700mm3级：500~650mm650~800mm600~750mm42/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本43/72自密实混凝土应用应用实例上海泓邦国际大厦MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)水泥种类粉煤灰外加剂単位量(kg/m3)WCFASGSP25284552.52級RHEOPLUS251864051008209104.143/72自密实混凝土应用应用实例上海泓邦国际大厦MS(m44/72自密实混凝土应用应用实例三峡大坝发电站配合比扩展度

(cm)GLENIUM

SP8

(C×%)W/B

(%)s/a

(%)単位量(kg/m3)CFAWSG１(5-10mm)G2

(10-20mm)155-650.50.4051350881758958190255-650.60.4048300100160883546364355-650.60.43482799316089555436944/72自密实混凝土应用应用实例三峡大坝发电站配合比扩展度45/72应用实例台北金融中心101大楼MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)设计基准强度MPa设计含气量(%)外加剂単位量(kg/m3)WC矿粉硅粉SG1930.855.5C70

2.0RHEOBUILDSP8S(B)T(C×1.2%)16034015030957760自密实混凝土应用45/72应用实例台北金融中心101大楼MS(mm)W/B46/72应用实例世博演艺中心MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)水泥种类粉煤灰种类外加剂単位量(kg/m3)WCFASG矿粉20324742.52級SP-8N(C×2.37%)16535070800900100自密实混凝土应用46/72应用实例世博演艺中心MS(mm)W/B(%)s47/72应用实例辰山植物园MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)水泥种类粉煤灰种类外加剂単位量(kg/m3)WCFASG矿粉374552.52級RHEOPLUS25(C×4.92%)16536040770101050自密实混凝土应用47/72应用实例辰山植物园MS(mm)W/B(%)s/48/72目标就地取材,总胶<380kg/m3，初始和１小时后扩展度>600mm(SDC)，±10kg水或±0.1%外加剂掺量的情况下，混凝土基本稳定，不离析、不泌水,硬化混凝土性能优于或与普通混凝土相当。混凝土性能成本低于通过提高胶凝材料用量来配制的同一应用目的的自密实混凝土，比同强度等级的普通混凝土高10%左右。低强度自密实混凝土SmartDynamicConcrete(SDC)48/72目标低强度自密实混凝土SmartDynamic49/7249配合比类型Type水W水泥C矿粉Slag粉煤灰FA细骨料FineAgr.粗骨料CoarseAgr.水／灰比W/B外加剂及掺量Admixture＆Dosage%SDC170180501308808800.472Glenium®6000SDC－1.0%TVC*18020070807929160.486LN800N－1.6％SDCTVC坍落度slump(mm)0min2352151hr220100扩展度flow(mm)0min6053751hr600——T50(s)0min7——1hr10——含气量(%)0min4.63.5凝结时间Setting

(h:min)初凝Initial10:159:10终凝Final13:0012:10抗压强度Comp.strength（MPa）SDCTVC3d14.917.97d26.329.428d42.238.6低强度自密实混凝土(SDC)TVC*：传统振捣混凝土49/7249配合比类型水水泥矿粉粉煤灰细骨料粗骨料水／灰比50/7250SDCTVC

弹性模量（GPa）Staticmodulusofelasticity34.8534.08抗渗等级Impermeabilitygrade1719

耐久性系数（％）Durabilitycoefficient67.4673.44碳化渗透深度(mm)Carbonationdepth3d5.53.67d8.86.614d10.58.028d12.29.7气孔AirvoidsA(%)1.522.1α(1/in)395201Spacingfactor(in)0.040.04低强度自密实混凝土(SDC)50/7250SDCTVC弹性模量（GPa）34.51/7251收缩性能Shrinkageproperty低强度自密实混凝土(SDC)51/7251收缩性能Shrinkageproperty低52/7252水W水泥C细砂FRS中砂MRS机制砂MS碎石A粉煤灰FA矿粉SG外加剂Admx1#160200300565-92080100Rheoplus3250.85%2#170200350515-92080100Glenium6000SDC1.3%3#170200300-56592080100SDC1.6%低强度自密实混凝土(SDC)上海探索实例52/7252水水泥细砂中砂机制砂碎石粉煤灰矿粉外加剂Ad53/72抗压强度(Mpa)3D7D28D56D1#23.230.341.258.02#19.330.039.855.43#21.430.240.754.1性能试验结果轴心抗压强度，MPa33.1静弹性模量，GPa37.1劈裂抗拉强度，MPa4.1028d碳化性能，mm2.7其它性能数据低强度自密实混凝土(SDC)53/72抗压强度(Mpa)3D7D28D56D1#23.54/72高速铁路无砟轨道调整层高抗裂

自密实混凝土研究54/72高速铁路无砟轨道调整层高抗裂

自密实混凝土研究55/72一、背景意义1、武汉城市圈城际铁路概括武汉城市圈示意图55/72一、背景意义1、武汉城市圈城际铁路概括武汉城市圈示56/721、武汉城市圈城际铁路概况武汉城市圈城际铁路武汉-黄石城际铁路武汉-孝感城际铁路武汉-咸宁城际铁路武汉-黄冈城际铁路武汉城市圈四条城际铁路，目前处于施工图设计阶段，其中武汉至黄石、武汉至孝感、武汉至咸宁城际铁路已于2009年3月开工建设，预计2010年底将开展无砟轨道施工56/721、武汉城市圈城际铁路概况武汉城市圈城际铁路武汉-57/722、无砟轨道总体结构设计无砟轨道结构方案为带挡肩的新型单元板式无砟轨道结构，轨道结构由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土（自流平混凝土调整层）、限位挡台、中间隔离层（土工布）和钢筋混凝土底座等部分组成。总体结构横断面图57/722、无砟轨道总体结构设计无砟轨道结构方案为带挡肩的58/722、无砟轨道总体结构设计轨道板采用分块单元结构布置轨道板采用单元分块式结构，在路基、桥梁和隧道地段轨道板间采用不连接的分块式结构。底座板在每块轨道板范围内设置两个限位挡台（凹槽结构），底座板与自流平混凝土层间设置中间隔离层轨道板实物图58/722、无砟轨道总体结构设计轨道板采用分块单元结构布置59/723、自流平混凝土结构设计

自流平混凝土结构设计具体指标结构尺寸设计研究自流平混凝土的长度，与轨道板的长度对齐自流平混凝土的宽度，根据灌注工艺的需要，通过现场试验确定，一般可较轨道板边宽出150mm范围内自流平混凝土的厚度，根据现场灌注情况，初步定为90mm受力分析研究自流平混凝土强度为C40，底座为钢筋混凝土结构，列车荷载取轮载300KN，采用有限元初步计算自流平混凝土的配筋由于自流平混凝土主要受列车荷载引起弯曲应力，根据以上计算分析结果，自流平混凝土与轨道板分离时受到的受弯曲应力为0.45MPa，自流平混凝土与轨道板为一整体时受到的受弯曲应力为2.2MPa，其内部配筋采用单层结构配筋进行设计，根据结构配筋计算，可采用Φ10@200mm的钢筋网片59/723、自流平混凝土结构设计自流平混凝土结构设计具体60/724、自密实混凝土体系的特点板式无砟轨道CA砂浆出现了许多质量问题，如脱空、积水、开裂、掉块、剥离CA砂浆属引进技术，无自主知识产权自密实混凝土体系可形成国内自主知识产权自密实混凝土体系除应用于国内外，争取在国外应用（俄罗斯寒冷地区），课题会进一步研究寒冷地区高速铁路用自密实混凝土为什么要用自密实混凝土体系替代CA砂浆层？60/724、自密实混凝土体系的特点板式无砟轨道CA砂浆出现61/72二、内容介绍

间隙通过性

韧性指数

碱骨料反应

硫酸盐侵蚀自密实混凝土的性能工作性能物理力学性能抗裂性能耐久性能流动性抗离析性填充性抗压强度抗拉强度弹性模量平板法椭圆环法碳化抗渗冻融循环61/72二、内容介绍间隙通过性韧性指数62/721、评价指标1、拌合物技术要求与检测方法性能项目京沪指标成灌指标武汉城际铁路检测方法流动性坍落扩展度，mm600-750700±50600-750坍落筒检测一小时扩展度损失，mm未明确列出0～400-40扩展时间T50，s2-6-2-6抗离析性泌水率B，%0-0J环障碍高差BJ，mm﹤18-﹤18J环检测填充性间隙通过性泌水率B，%0-用可灌性仪取代L型仪L型仪，H2/H1≥0.9水平流动时间T700L，s10-18可灌性可灌性仪，H2/H1--0.6-0.8可灌性仪水平流动时间T1000L，s-15-25含气量含气量，%≤5.02～4≤5.0GB/T50080★红色字体为京沪高铁指标，绿色为成灌指标，蓝色字体为武汉城际指标，紫色字体为添加项62/721、评价指标1、拌合物技术要求与检测方法性能项目京63/722、硬化混凝土性能与检测方法性能

项目京沪指标要求成灌指标武汉城际铁路

执行标准力学性能28d抗压强度，MPaC40≥4040-50GB/T50081-2002抗折强度，MPa--弹性模量，×104N/mm2没有具体数值-3.25-3.45GB50010-2002混凝土结构设计规范抗裂性能平板法---椭圆环法---韧性指数---动态开裂---耐久性能56d电通量，c≤1000-≤100056d抗冻性能F300-F300GBJ82-85碱骨料反应--硫酸盐侵蚀--碳化--收缩性能56d干燥收缩值，×10-6≤400≤300≤300GBJ82-85低温性能动弹性模量---抗压疲劳强度---GBJ82-85★红色字体为京沪高铁指标，绿色为成灌指标，蓝色字体为武汉城际指标，紫色字体为添加项63/722、硬化混凝土性能与检测方法性能项64/722、创新点突破制约高铁寿命的现有调整层材料的技术瓶颈，形成具有自主知识产权的新材料关键技术，把调整层60年寿命提高到100年寿命根据高铁在荷载作用下的受力特点以及我国地域广阔特点，得到调整层在高低温条件下动弹模和动态疲劳寿命特征，为调整层材料的设计，选用，施工提供理论和试验依据通过材料与结构复合技术原理，实现高速铁路调整层高稳定性的设计与应用形成系统的施工规范，标准，在高速铁路上进行大规模应用，并输入到国外64/722、创新点突破制约高铁寿命的现有调整层材料的技术瓶65/721、实验原料粉料A粉料B粉料C粉料D砂子石子外加剂A外加剂B三、现场介绍65/721、实验原料粉料A粉料B粉料C粉料D砂子石子外加剂66/72透明板J环V漏斗L型仪U型箱2、检测装置66/72透明板J环V漏斗L型仪U型箱2、检测装置67/723、实验流程坍落扩展度实验67/723、实验流程坍落扩展度实验68/72J环实验68/72J环实验69/72V漏斗实验69/72V漏斗实验70/72L型仪实验70/72L型仪实验71/724、实验进展泌浆严重骨料堆积钢筋通过能力较好不泌浆71/724、实验进展泌浆严重骨料堆积钢筋通过能力较好不泌浆72/72谢谢TheEnd72/72谢谢TheEnd73/72第三节自密实混凝土武汉理工大学本科课程混凝土高性能化及其工程应用2009年8月15日，广州西塔将C100超高性能免振自密实混凝土一次泵送至440.75米高度的直升飞机停机坪，继前两次试验成功后再创新高度。

1/72第三节自密实混凝土武汉理工大学本科课程混凝土高性74/72自密实混凝土简介12443自密实混凝土制作自密实混凝土工程应用国内外标准对比2/72自密实混凝土简介12443自密实混凝土制作自密实混75/72

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。

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。

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。自密实混凝土产生的背景3/721.普通混凝土在浇筑过程中，76/72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4/72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77/72

自密实混凝土（SelfCompactingConcrete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。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不发生阻塞自填充性：是流动性、稳定性和间隙通过性的最终结果自密实混凝土定义5/72自密实混凝土（SelfCompac78/72冈村教授前川教授小沢教授

自密实混凝土是在1988年由东京大学的冈村教授，前川教授以及小沢教授首次在世界上提出的并冠以自密实混凝土的名称，其设想是从水下不分离混凝土中得到的启示；1988年夏天在东京大学土木系混凝土研究室成功配置出第一号免振自密实混凝土。自密实混凝土起源6/72冈村教授前川教授小沢教授自密实混凝土是在1979/72年举办地参加国1998高知15

国家1999斯德歌尔摩20

国家2001东京20

国家2003雷克雅未克31

国家2005芝加哥34

国家SCC研讨会自密实混凝土国内外研究现状7/72年举办地参加国1998高知15国家1999斯德歌尔80/721998年，中建二局南方公司承建的施工高度为352.2m的深圳赛格广场钢管混凝土中使用了高抛免振捣自密实混凝土。锡宜高速公路、京杭运河大桥跨沪宁铁路、京杭大运河在施工中采用了C50自密实微膨胀混凝土。深圳南方国际广场的施工中，使用了C100自密实钢管混凝土；武汉国际会展中心的主楼中庭轴的钢骨混凝土中使用了C40高保塑自密实混凝土自密实混凝土国内外研究现状1993年来，国内的研究机构越来越关注自密实混凝土方面的研究。中南大学，清华大学，原重庆建筑大学和武汉理工大学等相继开展自密实混凝土的配置和性能等研究。8/721998年，中建二局南方公司承建的施工高度为352.81/72■沉井连续墙■钢管柱■预制混凝土■水坝挡水墙适用场合9/72■沉井连续墙■钢管柱■预制混凝土■水坝挡水墙适用场合82/72自密实混凝土分类粉体型兼用型粘度剂型高性能混凝土建筑混凝土喷射混凝土填埋混凝土由于粉料量的増加，材料的抗分离性提高了由于粘度剂的效果提高了材料的抗分离性粉料量的増加提高了材料的抗分离性、而粘度剂的使用减小了高流动混凝土的扩展度变化粉料量少，处于分离状态的混凝土可塑性状态的混凝土10/72自密实混凝土分类粉体型兼用型粘度剂型高性能混凝土建83/72自密实混凝土的工作机理

按照流变学理论，新拌混凝土属于宾汉姆流体，其流变方程为式中：为剪切应力为屈服剪切应力为塑性粘度为剪切速度

是阻碍塑性变形的最大能力，由材料之间的附着力和摩擦力引起，它支配了拌合物的变形能力；当时，混凝土产生流动。是反映流体各平流层之间产生的与流动方向反向的阻止其流动的粘滞阻力，它支配了拌和物的流动能力，越小，在相同外力作用下流动越快。

11/72自密实混凝土的工作机理按照流变学理论84/72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(240mm～270mm)，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

■牵引球粘度计

■L仪流动度试验

12/72自密实混凝土评价方法■坍落度扩展度实验■倒坍落度筒85/72J形环扩展度与坍落扩展度差值（mm）通过能力级别备注0–250高通过能力25-501中等通过能力>502低通过能力J环试验自密实混凝土评价方法13/72J形环扩展度与坍落扩展度差值（mm）通过能力级别备86/72■Ｕ形容器■Ｖ漏斗自密实混凝土评价方法14/72■Ｕ形容器■Ｖ漏斗自密实混凝土评价方法87/72坍落扩展度试验V型漏斗试验U型箱试验15/72坍落扩展度试验V型漏斗试验U型箱试验88/72

混凝土的强度主要决定于三个方面：（1）胶结材料硬化后的强度（2）胶结材料与骨料的粘结强度（3）粗骨料的颗粒及骨架强度

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。试验1：自密实混凝土基本力学性能配合比自密实混凝土力学性能16/72混凝土的强度主要决定于三个方面：89/7217/7290/7218/7291/7219/7292/72试验2：粉煤灰和胶凝材料对自密实混凝土强度影响粉煤灰掺量对自密实高性能混凝土强度影响20/72试验2：粉煤灰和胶凝材料对自密实混凝土强度影响粉煤93/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.521/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.594/72胶凝材料用量对自密实高性能混凝土强度影响22/72胶凝材料用量对自密实高性能混凝土强度影响95/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.523/72水泥为P.042.5R水泥为P.032.596/72自密实混凝土配合比设计方法设计方法依据自密实性能减水剂用量水泥用量拌合水用量骨料级配骨料用量自密实性能的影响因素9624/72自密实混凝土配合比设计方法设计方法依据自密实性能减97/72自密实混凝土配合比设计方法1.1粗骨料的影响

在粗骨料最大粒径与障碍物间距相差较多时，影响砼流动性能的主要因素为粗骨料在砼中所占的体积比例，粗骨料的粒形和粒径对砼的流动性能并无明显影响。但如果障碍物间距与粗骨料最大粒径接近的话，则需考虑粗骨料的粒形、粒径和级配的影响。因此在自密实砼配合比设计时，应控制粗骨料的用量和最大粒径。9725/72自密实混凝土配合比设计方法1.1粗骨料的影响2598/72自密实混凝土配合比设计方法1.2流动性和抗离析性的平衡当砼的流动性增大时，抗离析性将随之减小，而自密实砼的特点是具有高流动性并且具有较好的抗离析性能。

所以通过控制用水量、外加剂用量使自密实砼的流动性和抗离析性达到平衡是自密实砼配合比设计的关键。9826/72自密实混凝土配合比设计方法1.2流动性和抗离析性99/72自密实混凝土配合比设计方法1.3固液两相物质的相互作用砼粗骨料砂浆砂水泥浆水粉体材料9927/72自密实混凝土配合比设计方法1.3固液两相物质的相互100/72自密实混凝土配合比设计方法1.3.1粗骨料与砂浆具有良好流变性能的混凝土拌合物因具备两个要素：较小的骨料体积含量和具有足够黏度的砂浆。

自密实砼粗骨料松堆体积含量因控制在0.500~0.550m³/m³10028/72自密实混凝土配合比设计方法1.3.1粗骨料与砂浆2101/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.2砂和水泥浆试验表明，砂浆的体积砂率超过42%时，堵塞随体积砂率的增加而增加；当砂浆的体积砂率达到44%时，堵塞几率为100%，所以砂浆的体积砂率不能超过44%。虽体积砂率小于42%时完全不堵塞，但砂浆的收缩随体积砂率的减小而增大，故一般情况下体积砂率也不宜低于42%。10129/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.2砂和水泥102/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.3粉体材料和水两者的关系即为水粉比（体积比）。水粉比大时浆体浓度小，砼有较好的流动性，但黏聚性较差且硬化后砼的强度较低。为了保证耐久性和自密实性，可以通过使用矿物掺合料来调节砼拌合物的黏度和硬化后的强度。10230/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.3.3粉体材料103/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.4高效减水剂的影响

10331/724.5自密实混凝土配合比设计方法1.4高效减水剂的104/72自密实混凝土的配置

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16mm～20mm范围。细骨料宜选用级配良好的中砂，砂中所含小于0.125mm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。原材料：水泥骨料矿物掺合料原材料：水泥32/72自密实混凝土的配置考虑到工作性要求及105/72外加剂(高效减水剂)自密实混凝土的配置聚羧酸如今、所有的大流动性混凝土都使用聚羧酸系外加剂。原材料33/72外加剂(高效减水剂)自密实混凝土的配置聚羧酸如今106/72自密实混凝土的配置外加剂(粘度剂)主要成分自密实混凝土种类粘度剂型兼用型纤维素系水溶性高分子○○乙二醇系水溶性高分子○○丙烯基系水溶性高分子○－多糖類聚合物（β聚糖）－○水溶性多糖类（韦兰胶质）－○原材料34/72自密实混凝土的配置外加剂(粘度剂)主要成分自密实107/72自密实混凝土的配置配合比浆骨比

SCC需要一定的胶结料浆体含量,一般为33～40%，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35/72自密实混凝土的配置配合比浆骨比108/72自密实混凝土的配置配合比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200kg/m3。36/72自密实混凝土的配置配合比砂率掺合料用量水灰比109/72自密实混凝土的配置设计的基本参数37/72自密实混凝土的配置设计的基本参数110/72自密实混凝土的配置试配中存在的问题问题原因分析充填性能不足1.流动性不足2.粘性过大3.骨料用量过多流动性不足1.外加剂用量不足2.体积水粉比过大3.原材料性能不佳4.配合比设计不当粘性过大1.体积水粉量过低2.外加剂用量不足3.细骨料过细抗离析性不足1.体积水粉比过大问题原因分析泌水、抓底1.外加剂适应性不佳2.粉体及颗粒级配不佳3.配合比设计不当SCC保塑时间短1.外加剂掺量过低2.外加剂保塑性能力差外加剂用量过高1.外加剂与水泥适应性问题2.粉煤灰中含碳量过高3.砂中细粉含量过高38/72自密实混凝土的配置试配中存在的问题问题原因分析充填111/72国内外标准对比《自密实混凝土设计与施工指南》CCES02-2004（中国土木工程学会）《自密实混凝土应用技术规程》CECS203-2006（中国工程建设标准化协会）国内标准2004规程中，对外加剂的要求：28d收缩率比不宜大于100%。若有必要，可掺加增塑剂。胶凝材料总用量范围可为：450-550kg/m3。2006规程中，对于某些低强度等级的自密实混凝土，仅靠增加粉体量不能满足浆体粘性时，可通过试验确认后适当增加增稠剂。单位体积粉体量0.16-0.23m3。2个规程推荐的单位体积混凝土中的粗骨料用量：2006:0.28-0.35m3的绝对体积；2004：0.5-0.6m3的松散体积。

单方混凝土中的出骨料均在950kg/m3以下

粗骨料的最大粒径在20mm以下39/72国内外标准对比《自密实混凝土设计与施工指南》CCE112/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规范欧洲规范法国规范自密实等级划分标准1级钢筋的最小净间距为35～60mm钢筋的最小净间距为35～60mm未提出分级概念未提出分级概念2级钢筋的最小净间距为60～200mm钢筋的最小净间距为60～200mm3级钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土钢筋的最小净间距200mm以上和素混凝土骨料最大粒径25mm20或25mm20mm10~20mm单位体积粗骨料量1级0.28~0.30m30.28~0.30m30.28~0.35m3（未分级）未分级，也为提出明确界限2级0.30~0.33m30.30~0.33m340/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规113/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规范欧洲规范法国规范单位体积用水量155~180kg155~175kg不超过200kg未提出明确界限水粉比0.80~1.150.85~1.150.8~1.10未提出明确界限单位体积粉体体积0.16~0.23m30.16~0.19m30.16~0.24m3约500kg/m3单位体积浆体量0.32~0.40m3无无0.33~0.40m3骨料中粉体界限小于0.075mm小于0.075mm小于0.125mm小于0.080mm设计方法提出明确的设计方法提出明确的设计方法只给出参数，未明确提出设计方法只给出参数，未明确提出设计方法41/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规114/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本规范欧洲规范法国规范U型箱试验(SCC自填充性)300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）300mm以上（三种障碍形式对应三个等级）高差30mm以内（单一障碍形式）采用L型箱试验检测V型漏斗试验（SCC抗离析性）1级：10~25s2级：7~25s3级：4~25s（改进，增加静置1mins环节）1级：10~25s2级：7~20s3级：7~20s初始：6~12s静置5mins：6~15s采用抗离析试验检测T50（SCC抗离析性）1级：5~20s2级：3~20s3级：3~20s1级：5~20s2级：3~15s3级：3~15s2~5s无坍落扩展度试验（SCC流动性能）1级：650~750mm2级：600~700mm3级：550~650mm1级：650~750mm2级：600~700mm3级：500~650mm650~800mm600~750mm42/72国内外标准对比我国规程与国外规范对比《规程》日本115/72自密实混凝土应用应用实例上海泓邦国际大厦MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)水泥种类粉煤灰外加剂単位量(kg/m3)WCFASGSP25284552.52級RHEOPLUS251864051008209104.143/72自密实混凝土应用应用实例上海泓邦国际大厦MS(m116/72自密实混凝土应用应用实例三峡大坝发电站配合比扩展度

(cm)GLENIUM

SP8

(C×%)W/B

(%)s/a

(%)単位量(kg/m3)CFAWSG１(5-10mm)G2

(10-20mm)155-650.50.4051350881758958190255-650.60.4048300100160883546364355-650.60.43482799316089555436944/72自密实混凝土应用应用实例三峡大坝发电站配合比扩展度117/72应用实例台北金融中心101大楼MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)设计基准强度MPa设计含气量(%)外加剂単位量(kg/m3)WC矿粉硅粉SG1930.855.5C70

2.0RHEOBUILDSP8S(B)T(C×1.2%)16034015030957760自密实混凝土应用45/72应用实例台北金融中心101大楼MS(mm)W/B118/72应用实例世博演艺中心MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)水泥种类粉煤灰种类外加剂単位量(kg/m3)WCFASG矿粉20324742.52級SP-8N(C×2.37%)16535070800900100自密实混凝土应用46/72应用实例世博演艺中心MS(mm)W/B(%)s119/72应用实例辰山植物园MS

(mm)W/B

(%)s/a

(%)水泥种类粉煤灰种类外加剂単位量(kg/m3)WCFASG矿粉374552.52級RHEOPLUS25(C×4.92%)16536040770101050自密实混凝土应用47/72应用实例辰山植物园MS(mm)W/B(%)s/120/72目标就地取材,总胶<380kg/m3，初始和１小时后扩展度>600mm(SDC)，±10kg水或±0.1%外加剂掺量的情况下，混凝土基本稳定，不离析、不泌水,硬化混凝土性能优于或与普通混凝土相当。混凝土性能成本低于通过提高胶凝材料用量来配制的同一应用目的的自密实混凝土，比同强度等级的普通混凝土高10%左右。低强度自密实混凝土SmartDynamicConcrete(SDC)48/72目标低强度自密实混凝土SmartDynamic121/72121配合比类型Type水W水泥C矿粉Slag粉煤灰FA细骨料FineAgr.粗骨料CoarseAgr.水／灰比W/B外加剂及掺量Admixture＆Dosage%SDC170180501308808800.472Glenium®6000SDC－1.0%TVC*18020070807929160.486LN800N－1.6％SDCTVC坍落度slump(mm)0min2352151hr220100扩展度flow(mm)0min6053751hr600——T50(s)0min7——1hr10——含气量(%)0min4.63.5凝结时间Setting

(h:min)初凝Initial10:159:10终凝Final13:0012:10抗压强度Comp.strength（MPa）SDCTVC3d14.917.97d26.329.428d42.238.6低强度自密实混凝土(SDC)TVC*：传统振捣混凝土49/7249配合比类型水水泥矿粉粉煤灰细骨料粗骨料水／灰比122/72122SDCTVC

弹性模量（GPa）Staticmodulusofelasticity34.8534.08抗渗等级Impermeabilitygrade1719

耐久性系数（％）Durabilitycoefficient67.4673.44碳化渗透深度(mm)Carbonationdepth3d5.53.67d8.86.614d10.58.028d12.29.7气孔AirvoidsA(%)1.522.1α(1/in)395201Spacingfactor(in)0.040.04低强度自密实混凝土(SDC)50/7250SDCTVC弹性模量（GPa）34.123/72123收缩性能Shrinkageproperty低强度自密实混凝土(SDC)51/7251收缩性能Shrinkageproperty低124/72124水W水泥C细砂FRS中砂MRS机制砂MS碎石A粉煤灰FA矿粉SG外加剂Admx1#160200300565-92080100Rheoplus3250.85%2#170200350515-92080100Glenium6000SDC1.3%3#170200300-56592080100SDC1.6%低强度自密实混凝土(SDC)上海探索实例52/7252水水泥细砂中砂机制砂碎石粉煤灰矿粉外加剂Ad125/72抗压强度(Mpa)3D7D28D56D1#23.230.341.258.02#19.330.039.855.43#21.430.240.754.1性能试验结果轴心抗压强度，MPa33.1静弹性模量，GPa37.1劈裂抗拉强度，MPa4.1028d碳化性能，mm2.7其它性能数据低强度自密实混凝土(SDC)53/72抗压强度(Mpa)3D7D28D56D1#23.126/72高速铁路无砟轨道调整层高抗裂

自密实混凝土研究54/72高速铁路无砟轨道调整层高抗裂

自密实混凝土研究127/72一、背景意义1、武汉城市圈城际铁路概括武汉城市圈示意图55/72一、背景意义1、武汉城市圈城际铁路概括武汉城市圈示128/721、武汉城市圈城际铁路概况武汉城市圈城际铁路武汉-黄石城际铁路武汉-孝感城际铁路武汉-咸宁城际铁路武汉-黄冈城际铁路武汉城市圈四条城际铁路，目前处于施工图设计阶段，其中武汉至黄石、武汉至孝感、武汉至咸宁城际铁路已于2009年3月开工建设，预计2010年底将开展无砟轨