《自流平混凝土》PPT课件.ppt

安徽建筑工业学院无机非金属材料教研室,自流平混凝土,Self-compaction concrete,概述第一节 组成材料第二节 成型和密实原理及特点第三节 工作性能试验及评定方法第四节 混凝土的生产、运输与浇筑第五节 自流平砼在工程的应用,概述,普通混凝土施工存在的现象：在高层建筑的箱基底板及节点处、建筑复杂结构处、隧道的衬砌中,振动棒不易插入,难以振捣成型;在施工中容易产生漏振、过振振捣时易引起钢筋、预埋件、预留空洞的移位在城市施工中,有些工程要求降低施工噪声,有些工程要求大面积浇筑、搭脚手架工作量大且工期要求紧迫,自流平混凝土（SCC，Self-compaction concrete）：在浇注时仅靠自身重力无需经任何振捣而达到自动流平、密实成型的混凝土。它具有高流动性、高抗离析性、高填充性和良好的钢筋间隙通过性能,以及良好的力学性能和耐久性能,减少施工噪音,防止因振捣不善出现的结构离析与质量事故。,第一节 组成材料,由水泥、矿粉、细骨料、粗骨料、膨胀剂、外加剂、水组成,其组成含量：,水泥是混凝土中最重要的组分。水泥品种的选择，应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。,1.水泥,矿渣微粉等量替代各种用途混凝土及水泥制品中的水泥用量，可以明显的改善混凝土和水泥制品的综合性能。矿渣微粉作为高性能混凝土的新型掺合料，具有改善混凝土各种性能的优点。其作用表现为：提高混凝土强度、提高抗海水浸蚀性能、提高致密性、减少泌水量、降低水化热,2.矿渣微粉,矿渣微粉,由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75的岩石颗粒（砂）称为细骨料。混凝土用砂的质量技术要求分述如下。天然砂有：河砂、湖砂、海砂、山砂河砂、湖砂和海砂由于长期受水流的冲刷作用，颗粒表面比较圆滑，比较洁净，且产源较广，但海砂中常含有贝壳碎片及可容盐等有害杂质。山砂颗粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有机质等有害杂质较多。,3.细骨料,粒径大于4.75的骨料为粗骨料（卵石和碎石）。卵石由天然岩石经自然条件长期作用而形成的粒径大于5mm的颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。碎石由天然岩石经破碎、筛分而成，也可将大卵石轧碎、筛分而得。,4.粗骨料,普通混凝土由于收缩开裂，往往发生渗漏，降低了它的使用功能和耐久性。在水泥中内掺1.5%-2%的膨胀剂，可大大提高混凝土结构的抗裂防水能力。使用方法：1、膨胀剂的适应宜掺量为水泥1.5-2%，内掺法。2、适用于32.5级以上的水泥。3、制备补偿混凝土时，要求计量准确，膨胀剂与砂、石同时加入搅拌机内，其拌和时间比普通混凝土延长30-60秒。,5.膨胀剂,又称高效减水剂，是指能产生具有高流动性更便于浇注的混凝土，但不降低水泥用量和强度的添加剂。性质：（1）掺量为水泥重量的0.4-1.0%。（2）减水率可达14-25%。（3）早期强度可提高40-80%，长期强度 亦有相应提高。（4）不含氯离子，对钢筋无锈蚀。（5）适用于各种类型水泥。,6.超塑化剂,日常生活用水即可,7.水,第二节 成型和密实原理及特点,1.成型及密实原理新拌混凝土混合料可以看成是(粗、细)集料悬浮于水泥浆中的混合体系,按流变学理论,属宾汉姆流体，其流变方程为：,式中：,剪切应力,屈服剪切应力,粘度系数,0是阻止塑性变形的最大应力,它支配了拌和物的变形性能,是由于材料之间的附着力和摩擦力引起的,当在外力作用下混凝土拌合物内部产生的剪切应力0时,混凝土产生流动是流体各平流层之间产生的与流动方向相反的粘滞阻力,反映了混凝土拌合物内部阻止其流动的一种性能。越小,在相同外力作用下流动速度越快,振动密实成型的原理为:振源不断地做功,一方面破坏了水泥水化初期形成的凝聚结构,胶体粒子扩散层中的弱结合水在振动的干扰之下解吸附,变成自由水,混合料呈现塑性性质,胶体由凝胶转变为溶胶;另一方面,振动所做的功破坏了粗颗粒之间的粘结力和机械啮合力,大大降低了内阻,使混合料易于流动。,而对于自流平混凝土，其原理为：成型和密实过程同时发生,并且依靠混合料自身的高流动性填充外部与内部空隙，从而达到密实与成型的效果。为满足上述条件则需要求:（1）混合料必须具备较低的屈服剪切应力和塑性粘度（2）混合料在密实成型的过程中必须保持均匀、无离析、无泌水现象。,2.1 高流动性流动性是表征自流平混凝土工作性能的重要性能指标之一,它指分散体系中克服内阻力而产生变形的性能。决定流动性的两个参数：（1）屈服应力（2）粘度系数,2.特点,屈服应力是阻碍浆体进行塑性流动的最大剪切应力，在新拌混凝土的分散体系中剪切应力的组成部分:（1）粗集料与砂浆相对流动产生的剪应力（2）粗集料由于自身重力作用而产生的剪应力（3）粗集料间相对移动所产生的剪应力等。混凝土屈服应力既是混凝土开始流动的前提,又是混凝土不离析的重要条件。,剪应力的大小取决于：分散体系中固、液相比率,即水灰比的大小。措施：（1）设计合适的水灰比 但胶结料用量不能太少,低于450kg/m3时,几乎无法保证混凝土成型的质量,一般不宜少于500kg/m3。（2）掺入一定量的活性混合材 如掺加细度小、级配好的粉煤灰或矿渣，可以减小浆体的剪切应力,增大流动性。,自流平混凝土拌和物需要高的流动性而不发生离析，从而则需要使混凝土拌合物具有较高的稳定性。在自流平混凝土配合比设计中,如何调整用水量与超塑化剂用量,使流动性和抗分散性达到平衡是关键。,2.2 稳定性,堵塞的原因：当混凝土拌和物流动通过钢筋间隙时,粗集料的相互作用引起其相对位置的改变,正是相对位移存在不仅引起浆体中粗集料之间的压应力,而且引起剪应力。剪应力的增大使混凝土拌和物发生塞流,无法通过钢筋间隙。解决办法：增大砂率,砂率低于45%,容易产生缺陷,一般为50%左右。,2.3 通过钢筋和模板中的任何间隙时,不产生阻塞,第三节 工作性能试验及评定方法,自流平混凝土的工作性能包括流动性、粘性及钢筋间隙通过性、抗离析性。3.1流动性试验 对于自流平混凝土,坍落度的大小难以确切地表示混凝土流动性的高低。因为同样坍落度的混合料,其扩展度却有较大的差别,因此一般选用扩展度作为其流动性指标,采用的实验方法是坍落度桶法、倒坍落度桶法,（1）坍落度桶法将混凝土装入坍落度桶，测试坍落度桶提起后混凝土流动至50cm时间（T50）和最终扩展度（D）。流动时间反映混凝土的流动能力和塑性屈服能力。一般要求T50约36s，D值在650750mm之间,将坍落度筒倒置，底部加封盖，装满混凝土并抹平，迅速滑开底盖，用秒表计量混凝土流空的时间，并同时测定坍落度、扩展度和中边差，以此来判断SCC的工作性。一般要求坍落度250280mm，流动时间815s，扩展度6070cm,（2）倒坍落度桶法,采用Orimet仪测量，其原理为:高流动性混凝土拌合物不发生离析的条件下,在自重作用下从竖管中流出,流出速度主要受拌合物粘度系数的影响。测定竖管中混凝土全部流出的时间t,得出混凝土拌合物所需的流出速度V0=VL/t(l/s),V0值越大,则粘度系数越小,反之则大。,3.2 粘性试验,Orimet仪示意图,用U型仪试验测定测量原理：向U型仪两腔内分别加入混凝土拌合物，若抗离析性欠佳,先装入的那一腔混凝粗集料会下沉,左右两腔混凝土的粗集料相对含量会有较大差别，用G表示，G越大，则表明其抗离析性越差。,3.3 抗离析性试验,U型仪示意图,立筒和水平槽交接处留有高80mm的开口,设置螺纹钢筋,开口处装有活门,活门处钢筋净距只有45mm,水平槽边缘有间距为100mm的刻度,3.4 钢筋间隙通过性试验,L型流动测定仪示意图,立筒,水平槽,工作过程：将混凝土装满立筒后,打开活门,混凝土通过钢筋流出,测定拌合物流动速度(流动距离/流至该距离的时间)、立筒内混凝土坍落的高度和水平槽尾混凝土高度。通过这两个指标,可以定量测定拌合物的充填性、间隙通过性以及流动性,能够综合评定自流平混凝土的流变性能。,流动速度可以准确的反应拌合物的钢筋间隙通过性和流动性试验中：v150应该大于50mm/s(即通过时间不多于3s)v400应该大于33mm/s(通过时间不多于12s)若低于此值,则表明拌合物的粘性阻力较大,钢筋间隙通过性较差,达不到自流平混凝土的要求。,第四节 混凝土的生产、运输与浇筑,混凝土生产过程工艺流程图,原料堆场,原材料运输,配料,原料仓,搅拌及砼装运,砼运输,砼浇筑,浇筑,生产自密实混凝土的工艺措施,1.坍落度损失较大影响损失的因素：水泥中的C3A、C4AF含量、减水剂的品种、掺入方法等因素预防措施：高效减水剂采用分次添加的方法;加入少量的缓凝剂;开发新品种的高效减水剂或用部分矿物外加剂取代高效减水剂。,集料含水量的不同会影响砼的性能，若砂子处于表面干燥状态,刚搅拌好的混凝土,内部会产生很多气泡,使水分显著上浮,底部则产生分层和沉降。采用水泥裹砂工艺，就是在集料表面包上一层低水灰比的水泥浆,形成一种皮壳状态,以提高混凝土的各种性能。大量试验表明,造壳搅拌的砂子,其表面含水量以15%25%较为合适。,2.泌水和离析,第五节 自流平砼在工程的应用,鉴于自流平砼这种特有的这种超高流动性，故其一般应用于：桥梁水下工程复杂建筑结构处以及一些对噪音有限制的城市居民区等。,1.桥梁的应用,润扬长江大桥北起扬州南绕城公路，跨经长江世业洲，南迄于沪宁高速公路，连接镇江、扬州两座历史文化名城，全长35.66km，大桥设计使用寿命为100年，2000年10月20日开工建设，2005年4月30日建成通车。,北锚碇,北锚碇基础填芯施工由于基坑内支撑体系的阻挡，内衬墙混凝土浇筑时顶面无法振捣，因而使用自密实砼,北锚碇基础结构,青岛海湾大桥,起自青岛主城区海尔路经红岛到黄岛，全41.58米，投资100亿，历时4年,设计使用年限100年，于2011年6月30日全线通车,大桥作用示意图,施工现场,以广明高速顺德水道特大桥28号主墩浇筑为例28号主墩为顺德水道特大桥东岸主墩，承台设计底标高-9m，顶标高-4m。水中承台采用钢板桩围堰施工，设计防水位+4.5m，钢板桩顶面高出设防水面1m，用以防船舶过往掀起的波浪，钢板桩底标高为-21.5m，故钢板桩采用拼接27m桩长。,2.水下施工,钢板桩围堰围撑水上加工拼装,在围囹内撑下放到设计位置后钢板桩插打施工,插打施工完成后的钢板桩,礼炮声中混凝土泵送车开始泵送首盘混凝土,3.复杂建筑自流平砼施工,华西增地空中新农村大楼,设计高度328米、74层，拥有目前亚洲最大360度的空中旋转餐厅。大楼内设35部电梯，速度在10米/秒以上，处于国内第一位，还有当今世界上最先进的各种监控、消防等设备。,这座大楼在浇筑地基时由于其钢构复杂，不易振捣，故采用自流平混凝土来进行浇筑,天下第一村,思考题,1.什么是自流平混凝土？2.普通混凝土振动密实成型的原理是什么？3.影响自流平混凝土坍落度损失大的因素及预防措施？,