1自密混凝土的构成特性
为了保证新混凝土的流动性和抗离析能力,必须减少粗骨料的体积和最大粒度,粗骨料的较大粒度不应超过16~20毫米。.粗骨料中针和块状颗粒成分对自密混凝土间隙的通过性有很大的影响,会增加混合物的流动阻力,对混凝土强度等特性也有不良影响。因此,自密混凝土对粗骨料的针和块状颗粒成分有严格的要求。JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》规定的限值为8%,而有研究指出,当自密实混凝土中含有较少的掺合物时,粗骨料的针、块状颗粒成分应保持在7%以内。
人工砂中含有适当的石粉,可以提高混凝土的工作性,但过量的石粉会吸收更多的水分,导致混凝土的工作性下降。此外,人工砂通常分配不良,颗粒粗糙,多角度,因此在配置自密混凝土时应提高砂率。
聚羧酸系高性能减水剂具有掺量低、减水率高、混凝土强度提高快、混凝土混合物塌陷损伤小、混合物粘性阻力小等特点。与其他类型的高效减水剂相比,聚羧酸系高性能减水剂还具有引气作用,可以大大提高混凝土的收集特性,在一定程度上填补自密混凝土收集的巨大不足。因此,聚羧酸系高性能减水剂适用于自密混凝土,尤其是高强度自密混凝土。高性能聚羧酸系减水剂是自密混凝土调制的重要材料,可以有效解决自密混凝土优质混凝土的问题。
低胶比(0.45不宜超过)、高胶凝材料用量(400~550kg/m3)、高砂率(50%左右)是自密混凝土的组成特性,也决定了其早期易开裂、体积稳定性差的问题。为了减少水泥过多带来的水胶比,自密混凝土一般需要添加不少于掺合料总量20%的矿物掺合料。
粉末材料是水泥细粉(如煤灰、硅灰、石灰石粉及粒度低于125。μm的细沙用量的增加有利于浆料中充分包裹石料颗粒,使粗细骨料漂浮在浆料中,实现自密性能。但对于低强度等级的自密混凝土,由于水胶较大,浆料粘度较小,仅靠提高单位体积浆的规模是无法满足工作要求的,尤其是抗离析要求。此时可通过掺入粘度调理剂(掺入粘度为胶凝材料量的0.1%~0.2%)进行改进,这将提高浆料的屈服应力和混凝土混合物的粘度,同时对混凝土的流动性产生不利影响,因此粘度调理剂的使用要求是明确的。
2自密混凝土工作性
工作特性是自密混凝土的关键特性。如何量化和保证自密混凝土的工作特性一直是自密混凝土研究的核心。
现行国家标准要求自密实混凝土的自密实特性包括充填性、间隙通过性和抗离析性,并明确不同性能等级的应用领域。在实际应用中,应重要规定其中一个或几个指标,一般不需要达到最大规定的每个指标,其中充填性是必须控制的指标,间隙通过性和抗离析性可以作为选择指标。自密实混凝土的填充性根据坍落扩展性试验和T500试验进行测试,间隙通过性根据J环扩展性试验进行测试,抗离析性根据筛选性试验或跳台试验进行测试。此外,国内外常见的凝点
由于自密混凝土混合物的复杂工作性,必须从其流变模型入手,才能很好地揭示混凝土中各种成分的相互影响和自密混凝土混合物的工作原理,从而构建新混凝土在实际工程应用中的流变特性与工作参数的关系,甚至进行自密混凝土的模拟计算,创建虚拟实验室。随着计算机技术的发展,自密混凝土的工作特性也可以通过神经网络来预测。
3自密混凝土流变特性及配合比设计
目前还没有标准的自密混凝土配合比设计方法。水泥混凝土的配置原则是在满足设计强度等其他条件和性能参数的前提下,用最少的混合料混合的浆料添加最密切的堆积石料间隙。自密混凝土的配置原则是砂石材料在一定的粘度和流动性混合料浆中漂浮在袋囊中,漂浮在一定的粘度和混合料浆中。
自密混凝土的流变性与宾汉姆体相似,其流变特性可以通过妥协剪应力和塑性粘度两个参数来表现。根据流变理论,材料的变形必须摆脱妥协剪应力。只有当材料内部的剪应力超过妥协剪应力时,材料才能产生流动变形。水泥混凝土由另一种振动作用流动混凝土,但自密混凝土只靠自重流动混凝土,这就要求自密混凝土的妥协剪应力较小。混凝土的可靠性与粘度密切相关。如果粘度太小,混凝土很容易离析。自密混凝土必须具有较高的可靠性,因此粘度不能太小。同时,在较小的自重力下,需要产生较大的流动,粘度不宜过大。所以,自密实混凝土的妥协剪应力和塑性粘度必须在适当的范围内。根据冰岛建筑研究所的研究,当自密实混凝土的流变参数达到:妥协剪应力30~80Pa、当塑性粘度为10~40Pa·s时,可以更有效地解决高流动性和高稳定性之间的矛盾。
根据国内外研究文献,常规自密实混凝土配合比的计算方法一般如下:①沙石容积法的固定;②自密实混凝土是否适用全计算法还存在异议;③改进全计算法;④参数法;⑤石材比表面法;⑥简单的配合比设计方法;⑦正交试验法或“析因法”;⑧经验推论法或试配法;⑨肯定体积法等。现行标准推荐肯定体积法,其实类似于固定砂石体积法,其他设计理论也有自己的优缺点。此外,以下自密混凝土比设计方法更新颖、更独特,值得介绍:①自密实混凝土配合比的设计方法基于流变学的特点。②自密实混凝土配合比是根据颗粒级配理论设计的。③匀称试验设计方法。
由于没有一定的混合料浆促进石材流动,中低强度混凝土难以实现自密混凝土的技术性能,严重限制了自密混凝土在一般强度等级中的广泛应用。BASF公司采用粘度改性剂,配置一般强度等级的自密混凝土,用于低凝胶材料,称为智能动力混凝土。(SmartDynamicConcrete,SDC),与传统的自密混凝土相比,可以节省50~100kg/m3的混合物。此外,还有一种干拌自密混凝土在自密混凝土的前提下发展起来,发展前景良好。干拌自密混凝土最大的特点是常用材料(原料)的商业化生产。施工现场可直接从原料中加入一定量的水和粗料,搅拌均匀。
四是自密混凝土的力学耐久性
理论上,自密实混凝土中粗骨料用量过少会导致弹性模具略低,但孟志良的研究表明,与同强度水泥混凝土相比,低强度自密实混凝土弹性模具更高。一般来说,自密实混凝土粉末材料的用量略大,也会导致弹性模具略低。但王钧的研究表明,随着粉煤灰掺量的增加,自密实混凝土的弹性模具逐渐增加。当煤灰掺量不大时,自密实混凝土的弹性模具比水泥混凝土略小。当煤灰掺量较大时,其弹性模具需要比水泥混凝土稍高。这可能与自密实混凝土相关。
随着胶凝材料用量的增加,自密实混凝土的一系列封闭和初始间隙问题造成了问题。因此,在配置自密实混凝土时,需要加入一定量的膨胀剂,以补偿自密实混凝土的封闭,降低其开裂的概率。然而,杨医博的研究表明,在水胶比相同的情况下,自密实混凝土的初始开裂和干缩开裂性能优于普通泵送混凝土。因此,自密实混凝土的收缩和抗裂性有待深入研究。
自密混凝土混合物几乎没有泌水问题,减少了石材界面硬化后作为渗透通道的原始渗透。
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