摘 要

自密实混凝土因其优异的“自密性”，即免振捣能力而得到广泛关注，在城市建筑工程、高层建筑和一些重点工程中会减小施工噪音、提高施工效率而得到广泛应用。而在粗骨料的选择中，针片状的含量对自密实混凝土的工作性能、力学性能都有较大的影响，本文通过对水灰比、砂率、矿物掺和料进行优化调整，找到最佳的配合比，在保证良好的砂浆基础上，通过调整粗骨料中针、片状的含量，即改变各组粗骨料的形状系数来测试其对自密实混凝土工作性能和力学性能的影响。

研究结果表明：在保证合理配合比的基础上，粗骨料形状系数越好，即粗骨料越接近于球形，实验所得自密实混凝土性能越优异；粗骨料形状系数越差，即针片状含量越多，自密实混凝土工作性能越差，抗压强度逐渐减小，达不到设计强度要求。

关键词：自密实混凝土、粗骨料、形状系数

Abstract

Self-compacting concrete, because of their excellent "self-tightness", namely the ability to avoid vibration and received extensive attention in urban construction, high-rise buildings and some key projects.it will reduce construction noise, improve construction efficiency and are widely used. however the shape factor of the coarse aggregate has a greater influence on the work of self-compacting concrete and mechanical properties.In this experiment I based on the water-cement ratio, sand percentage, mineral admixture to adjust, and find the best mix.To ensure the good mortar, by adjusting the needle flake content of coarse aggregate to change each groups’ shape factor,and then test their impact on self-compacting and mechanical properties of concrete work.

The results show that: The basis of ensuring a reasonable mix of the coarse aggregate form factor, the better, the more coarse aggregate that is close to spherical, resulting experiment more excellent performance self-compacting concrete; coarse aggregate form factor worse, that more flakiness content , self-compacting concrete, the worse performance, compressive strength decreases, less than the design strength requirements.

Key word:Self-compacting concrete、coarse aggregate、shape factor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究目的和内容及技术方案 4

第2章 实验原材料与实验方法 5

2.1 原材料及性质 5

2.1.1 水泥 5

2.1.2 矿粉 5

2.1.3 粉煤灰 5

2.1.4 减水剂 6

2.1.5 细骨料 6

2.1.6 粗骨料 6

2.2 粗骨料性质测试 6

2.2.1 粗骨料表观密度测量 6

2.2.2 粗骨料的堆积密度和空隙率测量 7

2.3 实验方法和仪器 8

2.3.1 坍落扩展实验 8

2.3.2 V型漏斗测试 8

2.3.3 T₅₀₀流动时间 8

2.3.4 强度测试 9

2.3.5 弹性模量测试 9

第3章 自密实混凝土基础配合比优化 10

3.1 基准配比选择 10

3.2 水灰比对自密实混凝土工作性能的影响 10

3.3 砂率对自密实混凝土工作性能的影响 12

3.4 掺和料对自密实混凝土工作性能的影响 13

3.5 本章小结 15

第4章 粗骨料形状系数对自密实混凝土性能研究 16

4.1 粗骨料形状轮廓系数确定 16

4.2 自密实混凝土工作性能测试 17

4.3 自密实混凝土力学性能测试 19

4.4 自密实混凝土弹性模量测试 20

4.5本章小结 21

第5章 结论 22

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 研究背景

19世纪20年代，波特兰水泥开始出现，这种胶凝材料的出现改变整个建筑行业，使原本的建筑从陆地延伸到地下和水下。在1865年开始出现钢筋混凝土，克服了传统混凝土较高抗压强度但是抗拉伸强度较低的缺点。在此之后，混凝土技术快速发展，很多建筑上都开始应用混凝土，直至如今，混凝土还是应用最广泛、用量最多的建筑材料。

就目前所知的，混凝土的发展史经历过三次比较大的改革：一是建筑行业中开始大量使用钢筋混凝土；二是大力推广预应力混凝土；三是发明外加剂在混凝土中的使用，保证混凝土的使用周期^[1]。但是在混凝土发展的初期，一般使用干硬性混凝土用于建筑物的浇筑，由于混凝土的特殊性，一般要采用人工或者机械振捣混凝土的方法密实，机械振捣是在人工振捣的基础上发展延伸的，与后者相比，机械振捣既能节约成本，又能保证实际施工中混凝土的密实效果，保证混凝土的强度和耐久度。但是在建筑行业快速发展的时代，机械振捣因为能耗较高、效率低且不能应用于结构比较复杂的建筑中，已经逐渐不能满足建筑施工的要求。近代由于高效减水剂的发展，使混凝土的工作性能越来越符合实际施工的需求，直至上世纪80年代末日本的实验室首次研制成功自密实混凝土。

自密实混凝土（简称SCC)是指在不需要外力作用下，就具有高流动性、密实性而不会产生离析、泌水现象，在一些钢筋排布比较多的部位，不需要外力振捣也能靠自身填充进去，还能保证优异的均质性。自密实混凝土最开始出现在1970年以后，由德国首先研制出，之后当时世界上的一些发达国家引进了该项技术，最早是在日本的实验室研制成功，并且当时在现场做了浇筑演示，刚出来是被称为“不振捣混凝土”，后来改称“自密实高性能混凝土”。

目前，世界上的许多发达国家，自密实的应用已经十分广泛，不管是工业民用建筑、工港口还是军事等土木工程领域都得到应用。自密实混凝土因为优异的工作性能和免振捣能力，得到越来越多的应用。随着现代建筑工程的发展和混凝土施工技术的要求，自密实混凝土受到越来越多人的青睐，在一些建筑中，钢筋的排布比较紧密，有些部分太过于小或者是在城市中工地，对噪音有比较高的要求，以及很多建筑要求短时间内完成。这样自密实混凝土就有较明显的优势，因为自密实混凝土有优良的性能，即使在一些不利于施工的环境中也能保证混凝土的密实性，而且在成型后还不会出现大面积的内部空洞、表面凹陷和裂纹等严重的质量缺陷，而且在施工中，自密实混凝土可以不用振捣。通过比较自密实混凝土和普通混凝土，前者有这些优势：1）混凝土在施工后密实性良好，提高质量的均匀性；2）加快工程的进度，减小工程的整体成本；3）减小施工工地的机械振捣声音，降低工人受伤风险；4）混凝土表面的更加平整，增加美观性；5）能够避免实际施工中振捣对模板的破坏^[2]。

1.2国内外研究现状

普通混凝土的应用，一个很重要的技术工艺是振捣，如果振捣工艺不完善，将使混凝土的密实性出现问题，中间会产生比较多的气孔，影响混凝土的均质性；但是如果出现过多的振捣，一方面会影响混凝土后期的质量，最主要还会有离析的风险。从20世纪的80年代开始，在日本能够熟练施工混凝土的技术工人日益缺乏的前提下，自密实混凝土发展起来。

自密实混凝土的研究报道最早出现在日本，这一概念最早由东京实验室的教授提出，并且在1988年7月，在东京实验室用市售的材料首次研制成功，并在当时在100多人面前现场浇筑，获得满意的性能。到1994年，日本已经有28家建筑企业掌握自密实混凝土的技术，因为对自密实混凝土的足够重视，其在材料、配合比、施工、质量标准和质量管理上面有了更进一步的研究成果，这在一定程度上加快了自密实混凝土在日本工程中的使用。到1995年，日本自密实混凝土的应用已经达到80万吨，重点工程对自密实混凝土的需求越来越大。得益于自密实混凝土优良性能，日本主跨度达1990m的明石海峡大桥，有些重点部位就应用了自密实混凝土技术，不仅将工期缩短了半年，而且保证了结构和质量的达标。同时，在日本还有很多自密实混凝土的应用报道。

由于自密实混凝土优良的工作性能，且在日本建筑工程上取得了极大的成功，使西方国家也开始关注和应用该技术，由此这项技术在西方国家也得到快速发展。法国自密实混凝土的应用研究是在1995年之后，并很快在工程上得到广泛应用。荷兰从20世纪末开始研制SCC，到目前全国有半数的预制厂已经开始大规模使用自密实混凝土。之后不久瑞典就有关于自密实混凝土在建筑上应用的记录。瑞士的一个大型水利工程就应用了多达7万吨自密实混凝土。德国还就自密实混凝土的应用专门制定了有关的技术规范。在西方国家中，美国的西雅图六层的双联广场钢管混凝土柱，当时实测的自密实混凝土强度就远远超过了设计的强度，是当时自密实混凝土应用中强度最高的实例，且该柱由于采用了超高强的自密实混凝土，大大节约了整体的造价成本。这一工程是SCC在重要结构工程应用的杰出范例^[3]。

自密实混凝土在未来一定会得到广泛的应用，因为看中这一点，1992年5月在“CANMETamp;ACT”国际会议专门召开了SCC国际会议，当时世界上对自密实混凝土有很深研究的西方国家的代表介绍了SCC在本国的研究状态及应用经验。国际材料与结构研究实验联合会（RILEM）于2004年专门成立了SCC耐久性专门技术委员会（RILEM TC 205-DSC）^[4]。

限于高效减水剂的发展，国内对自密实混凝土的研究起步稍微迟一点。但是近年来，随着技术的成熟，国内众多研究机构和高校实验室对自密实混凝土技术进行了很多的研究，对自密实是混凝土的配合比的设计、现场的施工、后期质量的管理和在混凝土养护过程中其他物理方面的性质等方面已经取得相当多的成绩。2005年在中国的长沙召开了“Ist International Symposium on Design，Performance and Use of Self-Consolidating Concrete”，此次会议的进行，让我国研究者通过与国外专家的交流，在实际理论和应用方面有很多的了解。

由于自密实混凝土优异的工作性能，能够加快施工进度的同时减小成本，减少噪音，符合现代城市内的施工要求，因而虽然自密实混凝土在国内应用较晚，但发展的非常迅速，国内一些中心城市陆续有了自密实混凝土在重点工程中的应用，应用范围也从大型的建筑工程扩展到一般的民用重点项目。从20世纪末年开始，我国就有关于自密实混凝土在一些施工比较困难的部位应用的记录。最早中建二局开始应用自密实混凝土在高层建筑应用，当时是我国项目上高层使用的记录；之后上海世博演艺中心的立柱，重点机场的施工，还有奥运会场馆的立柱以及关乎民生的核电站建设项目，最近武汉中心高层建筑的施工等项目中均有自密实混凝土。这些项目在实施自密实混凝土，不仅加快了施工的进度，而且在保证结构和质量的基础上，节约了成本^[5]。

目前国内对自密实混凝土的研究主要从优化结构设计、生产过程控制、实际施工方法、项目应用等方面展开。而在这些研究成果的基础上，2004年，中国土木工程学会出台了国内第一个自密实混凝土标准《自密实混凝土应用技术规程》，在规程中，对自密实混凝土的原材料、工作性能、配合比设计、生产与后期质量管理、实际施工、质量监测与验收做了标准规范，这在一定程度上对我国SCC的大面积推行应用有了很好的促进作用。

由于自密实混凝土自身的特性，传统意义上的混凝土配合比设计方法已经不再实用。但是，目前在国内还没有统一的配合比设计的标准，一般都是在自己研究实验的基础上，粗略的计算配合比，之后连续的实验和性能测试，找到最佳的配合比。而且现在具体的自密实混凝土性能的测试也没有具体的实验标准，有些自密实混凝土工作性能测试会采用坍落扩展度实验来进行。