摘 要

与一般混凝土相比，自密实混凝土不仅流动性比较高，在抗离析泌水方面表现也比较突出，不需要对它进行振捣，仅仅靠它自己的重力就能实现填充成型，保证均匀密实，这一点能够很好地应用于现代结构复杂的混凝土工程中，满足混凝土的成型要求。自密实混凝土的主要原料是机制砂，无论是在颗粒的形态特征，还是在颗粒的直径和级配上，机制砂都和天然砂截然不同，所以，在具体配制技术上也和天然砂有很大的区别。

本文研究的重点是自密实混凝土的配制机理，这项研究是在分析了解机制砂颗粒特征的基础上，主要是机制砂的物理特性，包括它的粒径、外在形态特征以及级配等不同的方面，在具体研究中采取绝对体积法的方式，以配合比设计理论和配制机制砂自密实混凝土的技术特征为理论基础，运用正交试验方法，对机制砂自密实混凝土中的矿物掺合料对混凝土工作性进行深入研究分析，研究这些因素对机制砂自密实混凝土的性能有何影响，根据分析结果，得出配制自密实混凝土的最佳配比，从而不断提高机制砂自密实混凝土的工作性能。本文最后对机制砂生态自密实混凝土的施工质量控制与工程应用前景做了简要分析。

关键词：机制砂；机制砂自密实混凝土；工作性能；工程应用；

Abstract

Compared with ordinary concrete, self-compacting concrete not only has high fluidity, but also has outstanding performance in anti-segregation and bleeding. It does not need to be vibrated. It can be filled and formed by its own gravity to ensure uniformity and compactness, which can be well applied to modern complex concrete engineering to meet the forming requirements of concrete. The main raw material of self-compacting concrete is manufactured sand. The manufactured sand is quite different from natural sand in particle morphology, particle diameter and gradation. Therefore, the concrete preparation technology is also very different from natural sand.

This paper focuses on the preparation mechanism of self-compacting concrete. This research is based on the analysis of particle characteristics of manufactured sand, mainly the physical characteristics of manufactured sand, including its particle size, external morphological characteristics and gradation. In the specific research, absolute volume method is adopted to formulate self-compacting concrete with mix design theory and manufactured sand. Based on the theory of technical characteristics, the mineral admixtures in self-compacting concrete of machine-made sand are studied and analyzed by orthogonal test method, and the influence of these factors on the performance of self-compacting concrete of machine-made sand is studied. According to the analysis results, the optimum proportion of self-compacting concrete is obtained, so as to continuously improve the construction of self-compacting concrete of machine-made sand. Performance. Finally, this paper briefly analyses the construction quality control and engineering application prospects of eco-self-compacting concrete with manufactured sand.

Key Words：Machine-made sand; Machine-made sand self-compacting concrete; Working performance; Engineering application

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

第2章 原材料与实验方法 3

2.1原材料 3

2.1.1水泥 3

2.1.2粉煤灰 3

2.1.3矿粉 3

2.1.4粗集料 4

2.1.5细集料 5

2.1.6外加剂 6

2.1.7脱模剂 6

2.1.8实验用水 6

2.2试验方法 6

2.2.1坍落扩展度和T500试验 7

2.2.2 J环扩展度试验 7

2.2.3型仪试验 7

2.2.4筛析法离析率试验 8

2.2.5力学性能测试方法 8

2.2.6表面清水效果测试方法 8

第3章 机制砂自密实混凝土的配制 10

3.1自密实高强混凝土配制机理 10

3.1.1材料对混凝土性能的影响 10

3.1.2自密实高强混凝土配制标准 11

3.2 体积法设计配合比 11

3.3清水自密实混凝土配合比 13

第4章 矿物掺合料和砂体积率对自密实混凝土性能的影响 14

4.1矿物掺合料对混凝土性能的影响 14

4.1.1矿物掺合料对混凝土工作性的影响 14

4.1.2矿物掺合料对混凝土力学性能的影响 17

4.1.3矿物掺合料对混凝土清水效果的影响 17

4.2砂体积率对混凝土性能的影响 19

4.2.1砂体积率对混凝土工作性的影响 20

4.2.2 砂体积率对混凝土力学性能的影响 22

4.2.3砂体积率对混凝土清水效果的影响 23

第5章 结果与讨论 26

参考文献 27

致 谢 29

第1章 绪论

1.1研究背景

在土木工程中，需要用到许多建筑材料，其中用的最多的、应用最广的就是混凝土，它也是截止到目前为止建筑工程使用最多的一种人造材料。无论是在公共性的建筑工程、海洋工程和地下工程中，还是在城市交通、市政和能源、港口等工程建设中都应用十分广泛。一直以来，中国在生产水泥方面优势明显，水泥产量位列世界第一，仅2018年一年的时间，我国就生产出了超过20亿吨的水泥[1]，商品混凝土也不甘落后，产量惊人，直逼15亿立方米大关^[2]。能够预测到未来的建筑工程仍然会维持目前的格局，混迹凝土结构仍然是主流建筑结构。

混凝土的发展也经历了一个比较长的时期，在这其中出现了三次比较大的转折：第一次转折是钢筋混凝土应用的普及；第二次转折是预应力混凝土的发明及不断的推广；第三次转折是加入了外加剂这种新的组分，这标志着混凝土的质量有了质的飞跃，使用寿命得到极大的提升^[3]。与此同时，目前很多涉及海工建筑、地下结构等的项目也对混凝土有了更高的要求，原来普通的混凝土应用在日常环境中是可以的，但是一旦应用到这些潮湿、低温等比较恶劣的环境中去就很难满足这些工程的需要，无论是在工作性能还是在使用持久性上都达不到标准。如何最大限度地提升混凝土拌合物的性能，提升混凝土结构的耐久性，是目前很多国内国外专家研究的重点。近几年，国内外刮起了一股绿色环保的风潮，各个领域都开展各种环保行动，工程建设领域也不例外，我国的专家吴中伟也提出了绿色高性能混凝土的新观念，除了对混凝土作出传统高耐久性的要求之外，还提出了在施工技术和材料上要践行绿色环保的新要求^[4]。这标志着混凝土技术迎来了第四次转折。

自密实混凝土是满足当下工程建设需求的一种新型技术，不仅能满足材料的耐久性，还能保证良好的外观性。自密实混凝土在工程建设中有比较亮眼的表现，工作性能良好，摒弃了传统混凝土需要振捣才能成型的缺点，它能够凭借自重作用而均匀成型，是一种性能比较高的混凝土^[5]，自密实混凝土流动性比较强，在抗离析性上表现较好，且容易填充复杂结构，无需振捣便可成型，它的这些特性从根本上改变了施工的技术，对于建设结构复杂的大规模工程有重要意义，不仅如此，它还从技术上保证了混凝土结构的持久性。

1.2研究意义

随着现代社会的日益进步，人们对工程的建筑也有了更高更多的要求，工程由原来的简单单一的用途逐渐向多样化过渡，无论是在建造规模还是在复杂程度上都在增加，原来普通的混凝土已经不能满足这些要求。近年来，中国发展迅速，各项建筑事业蓬勃发展，砂资源作为一种天然资源再生的速度十分慢，优质天然砂的生长速度远远跟不上建筑的使用速度。那么如何解决这个问题，采用机制砂进行人工制砂，减少对天然砂的需求时目前自密实混凝土推广的关键。自密实混凝土与传统混凝土相比，工作性能更好、强度更高、耐久性更优异的高性能混凝土。他能够在保持优良性能的同时，凭借高流态，在自身重力之下便可填充模板、包裹钢筋达到密实状态。他的发展及应用加快了工程建设的进度，降低了对劳动力的依赖，减少了施工过程中机械噪音污染，并且能够显著减少钢筋密集、结构复杂区域的缺陷。

目前自密实混凝土的配合比设计及工程应用案例较少，自密实混凝土配合比设计主要参考2012年出版的《自密实混凝土应用技术规程》，但该规程未对混凝土外观影响参数进行规定，因此进行自密实混凝土配合比设计较为繁琐，需要进行大量的配合比适配试验来确定具体的配合比参数。因此，在自密实混凝土及混凝土配合比设计方法的基础上进行配合比关键参数对混凝土外观质量的影响，并且确定自密实混凝土配合比设计的参数范围具有重要的意义。

尽管随着经济及混凝土技术的发展，混凝土和自密实混凝土的工程应用不断地推广，但是目前缺乏指导清水自密实混凝土工程应用的广泛性规范，对于清水自密实混凝土成品外观质量的评价标准（《混凝土应用技术规程》（JGJ169-2009））较为主观，不能进行客观的定量评价。因此，进行自密实混凝土成品外观质量的数据化评定研究具有十分重要的意义。

第2章 原材料与实验方法

混凝土是由水硬性胶凝材料水泥、矿物掺合料、粗集料、细集料、水、外加剂等搅拌而成。原材料的种类和性质对新拌混凝土的工作性以及硬化后的物理性能、表面外观质量及耐久性能有重要的影响。

2.1原材料

2.1.1水泥

水泥为台泥P.O 42.5水泥，其物理性能和化学组成见表2-1和表2-2。

表2-1水泥基本物理性能

表2-2胶凝材料基本化学组成

2.1.2粉煤灰

粉煤灰为广州惠清高速TJ5标项目部提供的Ⅱ级粉煤灰，其物理性能和化学组成见表2-3和表2-2。

2.1.3矿粉

矿粉为广州惠清高速TJ5标项目部提供的S95级矿粉，其物理性能和化学组成见表2-4和表2-2

表2-3 粉煤灰（FA）物理性能指标

表2-4矿粉物理性能指标

2.1.4粗集料

试验用的粗集料来自广东省长大公路工程有限公司惠清高速公路项目部采石场。项目部的碎石取5-10mm和10-20mm两档石头作为试验的粗集料。依据《JGJ52-2006 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》和《GB/T 14685-2011建筑用卵石、碎石》规定的测试方法对粗集料进行筛分试验和部分物理性能测试。物理性质测试结果如表2-5所示。

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