自密实混凝土坍落度扩展度的影响因素文档格式.docx

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1.概述

自密实混凝土指混凝土拌合物在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好的均质性，并且不需要附加振捣。

其拌合物具有良好的流动性、粘聚性和保水性，其填充性能优异,属于高性能混凝土的一种[1]。

自密实混凝土近几年在国际上受到了普遍的重视,在国内自密实混凝土的研制与应用也越来越广泛。

然而到目前为止，国内外对自密实混凝土的研究还大多集中在拌合物的配制等材料研究方面特别是在C40以上的高强度混凝土，对C40以下低标号自密实混凝土力学性能研究较少，也不系统，现有研究数据不足，离散性大。

为此，系统地开展自密实混凝土力学性能和工作性能的试验研究是非常必要的，它将为今后完善混凝土结构设计规范提供依据。

本课题采用重庆地方材料和工业废渣粉煤灰配制低强度自密实混凝土（C35），利用正交试验方案，以新拌混凝土的坍落度，扩展度，3d、7d和28d强度为考核指标，进行了大量试验，并对试验结果进行极差分析，得出了水胶比、胶凝材料、粉煤灰用量对拌合物工作性的主次关系，最后根据综合平衡法，对试验结果进行综合分析，成功配制出了坍落度≥260mm，扩展度≥600mm，中边差≤25mm，28d抗压强度满足配制要求的高流态免振捣的低强度自密实混凝土。

2.试验设计

混凝土配合比的设计一般采用绝对体积法和假定表观密度法，而假定表观密度法需要在原材料情况比较稳定的情况下，根据经验假定所配置的混凝土拌合物的假定表观密度后进行配合比设计，原材料变更时误差较大，而且未能考虑含气量因素。

因此本课题试验的配合比采用绝对体积法设计。

本试验采用绝对体积法计算并通过多次试配，对理论配合比进行试验测试，得到C35自密实混凝土的基准配合比，见表1：

表1C35自密实混凝土基准配合比

材料粉煤灰水泥水砂子粗石细石减水剂

1m3配合比（kg）175325175743523.26348.842

水灰比0.35胶凝材料500粉煤灰35%

一般而言，影响自密实混凝土工作性能的主要因素有：

水泥浆的数量和水灰比、砂率、骨料、外加剂、矿物掺合料及温度和时间的影响；

对于本试验，选取水胶比、胶凝材料用量、粉煤灰含量作为考虑因素，考察指标为坍落度和扩展度，以基准配合比为基础，对上述三个因素各选三个水平，其余的材料用量在每组实验中保持不变，水平表见表2：

表2因素水平表

水平因素

A．水胶比B．胶凝材料（kg）C．粉煤灰（%）

10.375500.45

20.355000.40

30.334500.35

在因素水平表中，水胶比表示水与胶凝材料（水泥+粉煤灰）用量的质量之比值，胶凝材料是水泥和粉煤灰总量；

粉煤灰表示粉煤灰用量占胶凝材料的百分比。

本实验考虑了三个因素和各因素的三个水平，选用正交表L9（34），编制成实验方案，实验方案见表3：

表3L9（34）实验方案表

所在列1234

因素水灰比胶凝材料粉煤灰

实验10.37

（1）550

（1）0.45

（1）1

实验20.37

（1）500

（2）0.40

（2）2

实验30.37

（1）450（3）0.35（3）3

实验40.35

（2）550

（1）0.40

（2）3

实验50.35

（2）500

（2）0.35（3）1

实验60.35

（2）450（3）0.45

（1）2

实验70.33（3）550

（1）0.35（3）2

实验80.33（3）500

（2）0.45

（1）3

实验90.33（3）450（3）0.40

（2）1

3.原材料的选用

本实验选用材料如下：

（1）水泥：

采用重庆拉法基PO42.5R级普通硅酸盐水泥。

其物理性能及化学成分分别见表4和表5：

表4重庆拉法基PO42.5R物理性能

初凝

时间终凝

时间安定性抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）表观密度（kg/m3）细度

3d28d3d28d

175min225min合格6.49.631.658.631000.5

表5重庆拉法基PO42.5R水泥化学成份

化学成分SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO2总碱量

百分比22.52.914.4664.741.472.390.81

（2）细集料：

采用洞庭湖砂。

表6砂子的物理指标

表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）含泥量（%）空隙率（%）

260014901.23100

表7砂子级配

筛子尺寸（mm）分计筛余（%）累计筛余（%）筛分结果

4.753.813.81

M=2.31

中砂

2.366.149.95

1.1813.5123.46

0.612.6736.13

0.338.7274.85

0.1522.2797.12

（3）采用普通石灰岩碎石，粒径6～16mm。

表8石子级配

2.360.40.4

连续级配，

级配良好

4.750.91.3

9.538.740.0

13.244.484.4

1915.6100

（4）减水剂：

重庆健杰JJC-PC-40聚羧酸高性能减水剂。

（5）粉煤灰：

重庆珞璜电厂I级粉煤灰，粉煤灰化学成分及物理性质如表9。

表9粉煤灰化学成分及物理性质

烧失量含水量SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2OSO2

3.5<

144.3622.9113.592.651.400.482.80

4.试验方法及结果

由于水胶比，胶凝材料用量，粉煤灰用量的不同导致本实验的的工作量较大，本实验采用正交设计[2]的方法,在试验设计时根据正交性从全面的实验中挑选出部分有代表性的点进行设计，这些有代表性的点具备“均匀分散，齐整可比”的特点，大大减少了试验的工作量。

每组试验按照《JGJ/T283-2012自密实混凝土应用技术规程》附录A1中所规定的操作方法操作，测试指标包括：

坍落度、扩展度、L形仪指标[3][6]，主要考察目标是坍落度和扩展度，因此仅给出这两项测试结果，见表10：

图1自密实混凝土扩展度表10自密实混凝土工作性能测试结果

所在列实验结果（mm）

因素坍落度扩展度

实验1250800

实验2280705

实验3270710

实验4268720

实验5255720

实验6260650

实验7250670

实验8265690

实验9250725

5.试验结果及分析

5.1均值分析

对实验结果进行直观分析，首先计算均值，均值反应各水平相应工作性能的平均值，进而得出各因素随着水平的变化对工作性能的影响规律；

均值计算结果并将计算结果绘制图中，分别见表11、图2和图3。

表11均值计算结果

水胶比胶凝材料粉煤灰

坍落度均值k1267256258252

均值k2261267266263

均值k3255260258268

扩展度均值k1738730713748

均值k2697705717675

均值k3695695700707

图2：

坍落度均值计算结果

由坍落度均值计算结果可得出以下结论：

1）在本实验中，坍落度是随着水胶比的增加而增加，原因是水的用量比较多；

2）随着胶凝材料的用量的增加，坍落度先增加后降低，用量在500kg时，坍落度为最大。

主要原因是胶凝材料用量少，不能充分包裹、润滑粗、细骨料，使得屈服剪切应力τ0过大，而塑性粘度η的数值不变，故而剪切应力τ的，混凝土抵抗粗骨料与水泥砂浆相对移动的能力弱，所以导致扩展度减少[5]。

3）坍落度在粉煤灰用量在40%时达到最大，粉煤灰用量在35%～40%之间时，混凝土拌合物的扩展度呈上升趋势，超过40%时坍落度下降，掺入适量的粉煤灰可起到一定的减水作用。

这是因为粉煤灰颗粒基本是由玻璃体及极少数碳粒组成，这些球状玻璃体能显著降低混凝土拌合物的屈服剪切应力，从而提高拌合物的流动性。

图3扩展度均值计算结果

由扩展度均值计算结果可以得出一下结论：

1）扩展度是随着水胶比的增加而增加的，但在0.33~0.35时，几乎没增加，原因为在此两个水胶比，水的用量不足，造成水泥的水化反应不够充分；

2）扩展度随着胶凝材料用量的减少而减少，原因为胶凝材料用量少，不能充分包裹、润滑粗、细骨料，使得屈服剪切应力τ0过大，而塑性粘度η的数值不变，故而剪切应力τ的，混凝土抵抗粗骨料与水泥砂浆相对移动的能力弱，所以导致扩展度减少。

3）扩展度在粉煤灰的用量为40%时达到最大，主要原因是当粉煤灰用量较少时，粉煤灰与水泥发生二次水化反应生成的类似水化硅酸钙、水化铝酸钙等凝胶物质较少，水泥还有剩余，剩余的水泥在拌合物中易产生水泥颗粒粘聚，从而使得τ0没有达到最小值故混凝土的扩展度是呈上升趋势。

粉煤灰用量在40%～45%之间时，拌合物的扩展度则呈下降趋势，在这一段区间内粉煤灰有所剩余，剩余的粉煤灰则游离在拌合物中，由粉煤灰的“形态效应”，可知剩余粉煤灰使得混凝土的粘性增加，η值增大，故混凝土的扩展度也随之降低[4]。

5.2极差分析

极差的计算是由各列的数据中最大值与最小值的差值，极差反映的是实验中相应因素作用的大小，某因素的极差值越大，它的三个水平对强度造成的差别就大，也即是重要的因素。

将本实验极差结果汇于表6。

表12极差分析结果

坍落度极差R1211816

扩展度极差R43351773

从表中极差值可以得出如下规律：

水胶比对扩展度的影响最大；

水胶比对坍落度的影响最大。

6.结论

参考文献

[1]庞超明，秦鸿根，何宏荣等.影响自密实混凝土性能的因素探讨.商品混凝土[J].2005（6）

[2]俞然刚，陈金平，肖光辉等.自密实混凝土配合比设计及其正交试验研究.工程科技II建筑科学与工程.工业建筑2005.S1

[3]《自密实混凝土应用技术规程》[s].JGJ/T283:

2012.

[4]张启豪.自密实混凝土强度、流动性的影响因素研究[J].

[5]刘伟强.自密实混凝土流变性能与强度试验研究[D].北京交通大学.2010.

[6]王国杰,郑建岚,李轶慧.&

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&

新拌自密实混凝土工作性测试方法的评价与探讨[J].福州大学学报（自然科学版）.2005（S1）