專利名稱：一種自密實(shí)混凝土及其配合比設(shè)計(jì)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(shí)混凝土及其配合 比設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
自密實(shí)混凝土是未來混凝土發(fā)展的重要方向，通過自密實(shí)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(jì)和施エ技術(shù)向前發(fā)展，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益。為了落實(shí)黨中央、國(guó)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(shí)和時(shí)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(qiáng)高性能混凝土，這是混凝土材料發(fā)展的未 來和方向。要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)混凝土材料的高強(qiáng)高性能比，必須對(duì)ー系列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。因 為自密實(shí)混凝土具有明顯的優(yōu)異性能，國(guó)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(guó)、英國(guó)、德國(guó)、加拿大等國(guó)家自密實(shí)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(jì)效果。自密實(shí)混 凝土所占比重已經(jīng)成為衡量ー個(gè)國(guó)家混凝土行業(yè)技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。配制高強(qiáng)自密實(shí)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(duì)矛盾，因此以前研制自密實(shí)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(dòng)性和抗離析性能達(dá)到暫時(shí)的平衡狀態(tài)。( 通過原材料選擇和配合比設(shè)計(jì)調(diào)整確定適合 的配比制備自密實(shí)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(shí)際生 產(chǎn)中很難控制。如何達(dá)到高密實(shí)性，如何達(dá)到流動(dòng)性和抗分離性的統(tǒng)ー，用何種試驗(yàn)手段進(jìn) 行控制，這是實(shí)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(shí)性、高流動(dòng)性及高耐久 性的自密實(shí)混凝土及其配合比設(shè)計(jì)方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)了ー種自密實(shí)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(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C60時(shí)，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(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C70時(shí)，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(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C70時(shí)，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(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用如下步驟a)根據(jù)同標(biāo)號(hào)混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差σ，運(yùn)用以下公式計(jì)算自密實(shí)混凝土配制強(qiáng)度Dfcu,k+1.645 o，當(dāng)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)大于或等于C60時(shí)，配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算fcu,0^l. 15fcu,k；式中，fcu,0-混凝土配制強(qiáng)度，fcu, k-混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，σ -混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；b)根據(jù)所需混凝土的使用性能和強(qiáng)度等級(jí)，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(qiáng)度運(yùn)用以下公式計(jì)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(guó)標(biāo)規(guī)定，fb——膠凝材料28d膠砂強(qiáng)度；當(dāng)?shù)V物摻合料為粉煤灰和?；郀t礦渣粉時(shí)，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?；郀t礦渣粉影響系數(shù)，fce, g——水泥強(qiáng)度等級(jí)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(jí)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(cè)試驗(yàn)證硬化混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)不符合要求時(shí)， 應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后重新試拌和驗(yàn)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(cè)試的方法主要包括最小坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、T500擴(kuò)展時(shí)間試驗(yàn)、V型漏斗試驗(yàn)以及U型儀試驗(yàn)。所述的測(cè)試的主要指標(biāo)為最小坍落擴(kuò)展度為600士50mm，T500擴(kuò)展時(shí)間為3 20s，V型漏斗為7 25s，U型儀通過II級(jí)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(dòng)性能、自密實(shí)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(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例本發(fā)明針對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)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(qiáng)度的自密實(shí)混凝土的配合比重表 權(quán)利要求
1. 一種自密實(shí)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(shí)混凝土，其特征在于所述自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C60時(shí)，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(shí)混凝土，其特征在于所述自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C70時(shí)，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(shí)混凝土，其特征在于所述自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C70時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用如下步驟a)根據(jù)同標(biāo)號(hào)混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差σ，運(yùn)用以下公式計(jì)算自密實(shí)混凝土配制強(qiáng)度D U· 645 ο，當(dāng)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)大于或等于C60時(shí)，配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算fCu,o ^ 1· 15fcu，k，式中，fcu,o"混凝土配制強(qiáng)度，fcu,k"混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，σ -混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；b)根據(jù)所需混凝土的使用性能和強(qiáng)度等級(jí)，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(qiáng)度運(yùn)用以下公式計(jì)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(guó)標(biāo)規(guī)定，fb——膠凝材料28d膠砂強(qiáng)度；當(dāng)?shù)V物摻合料為粉煤灰和?；郀t礦渣粉時(shí)，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?；郀t礦渣粉影響系數(shù)，fce,g——水泥強(qiáng)度等級(jí)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(jí)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(cè)試驗(yàn)證硬化混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)不符合要求時(shí)，應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后重新試拌和驗(yàn)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(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)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(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述的步驟e)中，測(cè)試的方法主要包括最小坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、T500擴(kuò)展時(shí)間試驗(yàn)、V型漏斗試驗(yàn)以及U型儀試驗(yàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的一種自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述的測(cè)試的主要指標(biāo)為最小坍落擴(kuò)展度為600士50mm，T500擴(kuò)展時(shí)間為3 20s，V型漏斗為7 25s，U型儀通過II級(jí)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(shí)混凝土及其配合比設(shè)計(jì)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(dòng)性能、自密實(shí)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(hào)C04B28/00GK102503262SQ20111031729
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:合肥天柱包河特種混凝土有限公司