專利名稱：一種自密實混凝土及其配合比設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑澆筑用混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是ー種自密實混凝土及其配合 比設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
自密實混凝土是未來混凝土發(fā)展的重要方向，通過自密實混凝土的研究和推廣應(yīng) 用，可以材料革新引領(lǐng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施エ技術(shù)向前發(fā)展，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效 益。為了落實黨中央、國務(wù)院、省委和省政府提出的發(fā)展“節(jié)能、省地、節(jié)材、節(jié)水”的建筑技 木，在混凝土行業(yè)落實和時間科學(xué)發(fā)展觀，解決常規(guī)混凝土材料帶來的溪流額問題，必須開 發(fā)和應(yīng)用滿足可持續(xù)發(fā)展要求的建筑材料-高強高性能混凝土，這是混凝土材料發(fā)展的未 來和方向。要實現(xiàn)傳統(tǒng)混凝土材料的高強高性能比，必須對ー系列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。因 為自密實混凝土具有明顯的優(yōu)異性能，國外在隧道エ程、水エ大壩、鐵路設(shè)施、地下結(jié)構(gòu)等 領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用，如日本、美國、英國、德國、加拿大等國家自密實混凝土用量已達(dá) 總量的30% 40%，在許多重大エ程和標(biāo)志性エ程都取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。自密實混 凝土所占比重已經(jīng)成為衡量ー個國家混凝土行業(yè)技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。配制高強自密實混凝土，其關(guān)鍵在于低水灰比條件下既要保持良好的流變性能又 要求混凝土具有良好的粘聚性，防止泌水和離析，但是這種變形能カ與抗離析能カ本身就 是ー對矛盾，因此以前研制自密實混凝土的技術(shù)路線是(1)在規(guī)定使用高效減水劑的情 況下，通過添加黏塑劑或抗離析劑使混凝土保持適當(dāng)?shù)酿ざ取? 將粉煤灰、礦粉作為調(diào)節(jié) 混凝土塑性黏度的主要手段，以不同摻量的粉煤灰和礦粉的復(fù)合摻入使新拌混凝土的高流 動性和抗離析性能達(dá)到暫時的平衡狀態(tài)。( 通過原材料選擇和配合比設(shè)計調(diào)整確定適合 的配比制備自密實混凝土。由上述的技術(shù)路線克制，所采用的方法不確定因素較多，實際生 產(chǎn)中很難控制。如何達(dá)到高密實性，如何達(dá)到流動性和抗分離性的統(tǒng)ー，用何種試驗手段進(jìn) 行控制，這是實際生產(chǎn)中必須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了ー種高密實性、高流動性及高耐久 性的自密實混凝土及其配合比設(shè)計方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明設(shè)計了ー種自密實混凝土，其特征在于采用如下配合 比重的原料均勻拌合而成水泥300 400kg/m3 ；粉煤灰70 150kg/m3 ；礦粉70 150kg/m3 ；硅粉0 50kg/m3 ；砂750 ~ 850kg/m3;石子850 ~ 1050kg/m3;
夕卜力口齊[J4. 4 28kg/m3 ；/K150 175kg/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0. 26 0. 35，水粉比控制在0. 72 0. 93，砂率為 0. 43 0. 50，礦物摻合料為；35 40%。所述自密實混凝土的強度等級為C60時，其配合比重如下，水泥的含量為300 350kg/m3,粉煤灰的含量為70 150kg/m3，礦粉的含量為70 150kg/m3，硅粉的含量為0 20kg/m3,砂的含量為750 850kg/m3，石子的含量為900 1050kg/m3，外加劑的含量為4 mcg/m3，水的含量為160 17^g/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0. 33 0. 35，水粉比控制在0. 87 0. 93，砂率為0. 46 0. 50，礦物摻合料為40%。所述自密實混凝土的強度等級為C70時，其配合比重如下，水泥的含量為320 380kg/m3,粉煤灰的含量為60 120kg/m3，礦粉的含量為60 120kg/m3，硅粉的含量為0 30kg/m3,砂的含量為750 850kg/m3，石子的含量為850 1000kg/m3，外加劑的含量為9 13kg/m3，水的含量為155 165kg/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0.四 0. 31，水粉比控制在0. 81 0. 86，砂率為0. 44 0. 47，礦物摻合料為35 40%。所述自密實混凝土的強度等級為C70時，其配合比重如下，水泥的含量為340 400kg/m3，粉煤灰的含量為60 120kg/m3，礦粉的含量為60 120kg/m3，硅粉的含量為 10 50kg/m3，砂的含量為750 850kg/m3，石子的含量為850 1000kg/m3，外加劑的含量為11 15kg/m3，水的含量為150 165kg/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0. 26 0. 29， 水粉比控制在0. 72 0. 79，砂率為0. 43 0. 46，礦物摻合料為35 40%。所述的石子最大粒徑為20mm，最小粒徑為5mm。所述的外加劑為高效高性能聚羧酸減水劑。一種自密實混凝土的配合比設(shè)計方法，其特征在于采用如下步驟a)根據(jù)同標(biāo)號混凝土強度統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ，運用以下公式計算自密實混凝土配制強度Dfcu,k+1.645 o，當(dāng)設(shè)計強度等級大于或等于C60時，配制強度應(yīng)按下式計算fcu,0^l. 15fcu,k；式中，fcu,0-混凝土配制強度，fcu, k-混凝土立方體抗壓強度，σ -混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差；b)根據(jù)所需混凝土的使用性能和強度等級，選擇使用各種粉體材料，和骨料的種類；c)根據(jù)膠凝材料的強度運用以下公式計算水膠比W/B = ( α a * fb) / (fCUj0+ α a * α b * fb)，式中aa、ab—回歸系數(shù)，取值應(yīng)符合國標(biāo)規(guī)定，fb——膠凝材料28d膠砂強度；當(dāng)?shù)V物摻合料為粉煤灰和粒化高爐礦渣粉時，可按下式推算fb值 _] fb = I-IYf * Ys * fce,g， 式中Y f、Y s——粉煤灰影響系數(shù)和粒化高爐礦渣粉影響系數(shù)，fce, g——水泥強度等級值；
d)水膠比確定的前提下調(diào)整配合比的用水量、外加劑種類、外加劑用量、摻合料用量、各種摻合料比例、漿體體積、骨料的級配等使混凝土拌合物狀態(tài)達(dá)到要求；e)新拌混凝土能達(dá)到要求后，測試驗證硬化混凝土的各項指標(biāo)，當(dāng)不符合要求時， 應(yīng)對配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后重新試拌和驗證新拌混凝土和硬化混凝土。所述的步驟C)中，膠凝材料包括水泥、粉煤灰、礦粉、硅粉四種粉狀材料中的一種或者幾種，外加劑用量為膠凝材料總量乘以百分比。所述的步驟e)中，測試的方法主要包括最小坍落擴展度試驗、T500擴展時間試驗、V型漏斗試驗以及U型儀試驗。所述的測試的主要指標(biāo)為最小坍落擴展度為600士50mm，T500擴展時間為3 20s，V型漏斗為7 25s，U型儀通過II級障礙達(dá)到320_以上。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，明顯提高混凝土拌合物的流動性能、自密實性能以及耐持久性能，特別適用于澆筑量打、澆筑深度高度大、形體復(fù)雜、配筋密集、薄壁、鋼管混凝土等受施工操作空間限制的工程結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實施例本發(fā)明針對不同強度等級的自密實混凝土采用不同配合比重的原料拌合而成，如表ι所示，表中為C60、C70及C80三種強度的自密實混凝土的配合比重表 權(quán)利要求
1. 一種自密實混凝土，其特征在于采用如下配合比重的原料均勻拌合而成水泥300 400kg/m3 ；粉煤灰70 150kg/m3 ；礦粉70 150kg/m3 ；硅粉0 50kg/m3 ；砂750 850kg/m3；石子850 1050kg/m3 ；外加劑4. 4 ^kg/m3 ；水150 175kg/m3；按照上述比重，水膠比控制在0. 26 0. 35，水粉比控制在0. 72 0. 93，砂率為0. 43 0. 50，礦物摻合料為35 40%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實混凝土，其特征在于所述自密實混凝土的強度等級為C60時，其配合比重如下，水泥的含量為300 350kg/m3，粉煤灰的含量為70 150kg/m3，礦粉的含量為70 150kg/m3，硅粉的含量為0 20kg/m3，砂的含量為750 850kg/m3，石子的含量為900 1050kg/m3，外加劑的含量為4 mcg/rn3，水的含量為160 175kg/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0. 33 0. 35，水粉比控制在0. 87 0. 93，砂率為 0. 46 0. 50，礦物摻合料為40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實混凝土，其特征在于所述自密實混凝土的強度等級為C70時，其配合比重如下，水泥的含量為320 380kg/m3，粉煤灰的含量為60 120kg/m3，礦粉的含量為60 120kg/m3，硅粉的含量為0 30kg/m3，砂的含量為750 850kg/m3,石子的含量為850 1000kg/m3，外加劑的含量為9 13kg/m3，水的含量為155 165kg/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0. 29 0. 31，水粉比控制在0. 81 0. 86，砂率為 0. 44 0. 47，礦物摻合料為；35 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實混凝土，其特征在于所述自密實混凝土的強度等級為C70時，其配合比重如下，水泥的含量為340 400kg/m3，粉煤灰的含量為60 120kg/m3，礦粉的含量為60 120kg/m3，硅粉的含量為10 50kg/m3，砂的含量為750 850kg/m3，石子的含量為850 1000kg/m3，外加劑的含量為11 15kg/m3，水的含量為 150 165kg/m3 ；按照上述比重，水膠比控制在0. 26 0. 29，水粉比控制在0. 72 0. 79， 砂率為0. 43 0. 46，礦物摻合料為35 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種自密實混凝土，其特征在于所述的石子最大粒徑為20mm，最小粒徑為5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種自密實混凝土，其特征在于所述的外加劑為高效高性能聚羧酸減水劑。
7.一種自密實混凝土的配合比設(shè)計方法，其特征在于采用如下步驟a)根據(jù)同標(biāo)號混凝土強度統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差σ，運用以下公式計算自密實混凝土配制強度D U· 645 ο，當(dāng)設(shè)計強度等級大于或等于C60時，配制強度應(yīng)按下式計算fCu,o ^ 1· 15fcu，k，式中，fcu,o"混凝土配制強度，fcu,k"混凝土立方體抗壓強度，σ -混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差；b)根據(jù)所需混凝土的使用性能和強度等級，選擇使用各種粉體材料，和骨料的種類；c)根據(jù)膠凝材料的強度運用以下公式計算水膠比W/B= (aa * fb)/(fcu,0+aa * Cib *fb)，式中aa、ab—回歸系數(shù)，取值應(yīng)符合國標(biāo)規(guī)定，fb——膠凝材料28d膠砂強度；當(dāng)?shù)V物摻合料為粉煤灰和?；郀t礦渣粉時，可按下式推算fb值fb = 1. 1 Yf Ys fce,g，式中Yf、Ys——粉煤灰影響系數(shù)和粒化高爐礦渣粉影響系數(shù)，fce,g——水泥強度等級值；d)水膠比確定的前提下調(diào)整配合比的用水量、外加劑種類、外加劑用量、摻合料用量、 各種摻合料比例、漿體體積、骨料的級配等使混凝土拌合物狀態(tài)達(dá)到要求；e)新拌混凝土能達(dá)到要求后，測試驗證硬化混凝土的各項指標(biāo)，當(dāng)不符合要求時，應(yīng)對配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后重新試拌和驗證新拌混凝土和硬化混凝土。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自密實混凝土的配合比設(shè)計方法，其特征在于所述的步驟c)中，膠凝材料包括水泥、粉煤灰、礦粉、硅粉四種粉狀材料中的一種或者幾種，外加劑用量為膠凝材料總量乘以百分比。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自密實混凝土的配合比設(shè)計方法，其特征在于所述的步驟e)中，測試的方法主要包括最小坍落擴展度試驗、T500擴展時間試驗、V型漏斗試驗以及U型儀試驗。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的一種自密實混凝土的配合比設(shè)計方法，其特征在于所述的測試的主要指標(biāo)為最小坍落擴展度為600士50mm，T500擴展時間為3 20s，V型漏斗為7 25s，U型儀通過II級障礙達(dá)到320_以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑澆筑用混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種自密實混凝土及其配合比設(shè)計方法，其特征在于采用如下配合比重的原料均勻拌合而成水泥300～400kg/m3；粉煤灰70～150kg/m3；礦粉70～150kg/m3；硅粉0～50kg/m3；砂750～850kg/m3；石子850～1050kg/m3；外加劑4.4～28kg/m3；水150～175kg/m3。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，明顯提高混凝土拌合物的流動性能、自密實性能以及耐持久性能，特別適用于澆筑量打、澆筑深度高度大、形體復(fù)雜、配筋密集、薄壁、鋼管混凝土等受施工操作空間限制的工程結(jié)構(gòu)。
文檔編號C04B28/00GK102503262SQ20111031729
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者張琪 申請人:合肥天柱包河特種混凝土有限公司