自密实混凝土的配制及其性能研究

论文摘要

自密实混凝土因其良好的粘聚性、稳定性和匀质性,具有极佳的自密实性能且利于施工等特点,大大简化了混凝土结构的施工工艺、提高了施工效率和施工质量,缩短施工工期,减少噪音污染。自密实混凝土已在国内外得到广泛应用,但在重庆应用自密实混凝土的的工程案例较少。本论文结合重庆地区特殊的自然环境和原材料特点,对自密实混凝土的配制及其性能展开了研究:试验研究了原材料和配制参数对自密实混凝土流变性能、工作性能和力学性能的影响;测试分析了自密实混凝土的微观结构特点。在试验室研究的基础上,开展了自密实混凝土生产与施工模拟试验,测试了模拟结构实体的性能。研究结果对自密实混凝土的配制与应用有较大的借鉴价值。试验结果表明:①本试验条件下,水胶比和胶凝材料总量分别为0.30和580kg/m3时,所配制出的C60自密实混凝土综合性能较优;当水胶比和胶凝材料总量分别为0.30和580Kg/m3,固定粉煤灰和矿渣微粉总替代水泥量为30%,粉煤灰和矿渣质量比为15%:15%和10%:20%时,自密实混凝土流变性能、工作性能和力学性能均较优;固定粉煤灰和矿渣替代水泥量分别为5%和15%,复掺硅灰后,自密实混凝土的拌合物流变性能和工作性能先改善后变差,复掺量为5%～7.5%时,自密实混凝土流变性能、工作性能和力学性能均较优。②不同的细骨料细度模数下,随细骨料砂率增大,自密实混凝土的拌合物流变性能和工作性能均先改善后变差,且其最佳砂率随细度模数的增大而减小。本试验条件下,选用细度模数为Ms=2.4的河砂,自密实混凝土抗压强度较大;河砂细度模数Ms=2.7情况下,砂率为48%时,自密实混凝土流变性能、工作性能和力学性能均较优;使用混合砂配制的自密实混凝土,其工作性能和力学性能均能达到“自密实”要求。其中,当混合砂砂率为48%、机制砂和特细砂质量比1:1时,所配制的C60自密实混凝土流变性能、工作性能和力学性能均较优。③粗骨料颗粒形状指数I越大、级配越好,自密实混凝土拌合物的粘度越小,其流变性能和工作性能越好,力学性能也越好。本试验条件下,10～20mm石子和5～10mm石子质量比为5:5时,自密实混凝土综合性能较优。④留盘试样强度与拌合物入模高度有关,试样制作时,拌合物入模高度控制在50cm以内有利于混凝土均匀性和强度稳定性提高。工程施工质量验收时,自密实混凝土的强度应优先采用统计方法评定。⑤显微硬度测试、ZEISS金相显微镜和SEM扫描电镜观察结果表明,与普通振捣混凝土相比,所配制出的自密实混凝土具有更均一密实的骨料-水泥石界面过渡区结构有利于骨料-水泥石界面过渡区性能稳定,为混凝土提供良好的宏观力学性能和耐久性能。⑥模拟浇筑试验结果表明,混凝土经表面观察、钻芯法检测强度以及超声波检测等测试手段的检验,在暑天高温气候下,高抛浇筑和吊装浇筑所得实物结构均匀密实,留盘试样强度和结构实体强度均满足设计要求,模拟浇筑试验成功。所配制出的自密实混凝土可以用于实际工程施工。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 高性能混凝土
• 1.2 自密实混凝土
• 1.2.1 国外自密实混凝土的研究应用现状
• 1.2.2 国内自密实混凝土的研究应用现状
• 1.3 自密实混凝土设计原理和配制技术
• 1.4 现阶段自密实混凝土工作性能的测试手段及其评价方法
• 1.5 课题背景、意义及研究内容
• 1.5.1 课题背景和意义
• 1.5.2 研究内容
• 2 原材料及试验方法
• 2.1 原材料
• 2.1.1 胶凝材料
• 2.1.2 骨料
• 2.1.3 高效减水剂
• 2.2 试验内容和试验方法
• 2.2.1 自密实混凝土流变性能测试方法
• 2.2.2 拌合物工作性测试方法
• 2.2.3 自密实混凝土基本力学性能试验方法
• 2.2.4 混凝土微观结构测试方法
• 2.2.5 其它测试仪器和测试方法
• 3 自密实混凝土拌合物性能研究
• 3.1 水泥净浆、砂浆和混凝土拌合物的流变特性
• 3.2 试验配合比及性能测试结果
• 3.3 高效减水剂对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4 配制参数对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.1 水胶比对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.2 胶凝材料总量对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.3 胶凝材料组成对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.4 细骨料品种对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.5 细骨料细度模数和砂率对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.6 混合砂砂率和比例对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.4.7 粗骨料形状和尺寸、级配对自密实混凝土拌合物性能的影响
• 3.5 拌合物粘度和砂浆富余系数对自密实混凝土拌合物性能影响
• 3.6 本章小结
• 4 自密实混凝土力学性能试验研究
• 4.1 配制参数水胶比对自密实混凝土力学性能的影响
• 4.1.1 水胶比对自密实混凝土力学性能的影响
• 4.1.2 胶凝材料总量对自密实混凝土力学性能的影响
• 4.1.3 胶凝材料组成对自密实混凝土力学性能的影响
• 4.1.4 细骨料细度模数和砂率对自密实混凝土力学的影响
• 4.1.5 混合砂砂率和比例对自密实混凝土力学性能的影响
• 4.1.6 粗骨料对自密实混凝土力学性能的影响
• 4.2 入模高度对自密实混凝土留盘试样强度影响试验研究
• 4.2.1 自密实混凝土入模方式影响试验要求
• 4.2.2 数据处理和结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 自密实混凝土微观结构分析
• 5.1 试件制备方法
• 5.1.1 界面过渡区显微硬度测试试样制备及测试方法
• 5.1.2 SEM 试样制备及测试方法
• 5.2 自密实混凝土界面结构分析
• 5.2.1 界面过渡区显微硬度分析
• 5.2.2 界面过渡区形貌分析
• 5.3 本章小结
• 6 自密实混凝土现场模拟浇筑试验
• 6.1 自密实混凝土第一次模拟浇筑试验
• 6.1.1 方案准备
• 6.1.2 配合比确定及工作性能测试
• 6.1.3 混凝土模拟浇筑
• 6.1.4 混凝土模拟浇筑质量分析
• 6.2 自密实混凝土第二次模拟浇筑试验
• 6.2.1 方案准备
• 6.2.2 配合比确定及搅拌制度
• 6.2.3 模拟前混凝土实验室工作性能测试
• 6.2.4 混凝土工作性能测定及混凝土模拟浇筑
• 6.2.5 模拟浇筑混凝土结构浇筑质量分析
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录