自密实混凝土试验仪器说明

自密实混凝土(Self Compacting Conctete 或Self-Consolidating Concrete 简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。

　　SCC的硬化性能与普通混凝土相似，而新拌混凝土性能则与普通混凝土相差很大。自密实混凝土的自密实性能主要包括流动性、抗离析性和填充性。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验（或T50试验）和U型箱试验等一种以上方法检测。

　　自密实混凝土被称为‘近几十年中混凝土建筑技术革命性的发展’，因为自密实混凝土拥有众多优点：

　　· 保证混凝土良好地密实。

　　· 提高生产效率。由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少。

　　· 改善工作环境和安全性。没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的‘手臂振动综合症’。

　　· 改善混凝土的表面质量。不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。

　　· 增加了结构设计的自由度。不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。以前，这类结构往往因为混凝土浇筑施工的困难而限制采用。

　　· 避免了振捣对模板产生的磨损。

　　· 减少混凝土对搅拌机的磨损。

　　· 可能降低工程整体造价。从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本。

　　自密实混凝土的‘自密实’特性的测试，已经形成了系列标准的试验方法。各种试验方法要求达到的指标见表1。采用宾汉姆流变学模型的参数屈服值和塑性粘度，来描述新拌混凝土的流变学特性，则不同地区配制的自密实混凝土有一定差异。为了平衡混凝土流动性与抗离析的矛盾，日本使用较多的增粘剂和石粉，所配制的自密实混凝土屈服值低、粘度高。欧洲以冰岛为代表则偏向采用高细度矿物材料如硅灰、粉煤灰，提高屈服值来保证自密实混凝土稳定性。

　　表1 自密实混凝土工作性试验方法与典型值范围

	试验方法	测试性能	典型值范围			按骨料调整	适用 　　场合
			单位
1	坍落流动度	填充能力	mm	650	800	不需调整	试验室／现场
2	坍落流动度T50cm试验 　　(扩展 到50cm时间)	填充能力	秒	2	5	不需调整	试验室／现场
3	J 环试验	通过钢筋间隙能力	mm	0	10	调整	现场
4	V 型漏斗试验	填充能力	秒	8	12	16mm	试验室／现场
5	V型漏斗T5minutes试验(静置 　　5分钟后卸空漏斗的时间)	抗离析性能	秒	0	+3	16mm	试验室／现场
6	L型箱试验	通过钢筋间隙能力	(h2/h1)	0.8	1.0	调整	试验室
7	U型箱试验	通过钢筋间隙能力	(h2-h1)mm	0	30	调整	试验室
8	填充箱试验	通过钢筋间隙能力	%	90	100	调整	试验室
9	GMT筛析稳定性试验	抗离析性能	%	0	15	不需调整	试验室／现场
10	Orimet口下料试验	填充能力	秒	0	5	16mm	试验室／现场

　　自密实混凝土的设计、配制方法和调整方向，在下面‘扩展阅读’所列文献中有详细介绍。

　　自密实混凝土的配合比设计,需要充分考虑自密实混凝土流动性、抗离析性、自填充性、浆体用量和体积稳定性之间的相互关系及其矛盾。自密实混凝土对工作性和耐久性的要求较高，因此自密实混凝土配合比设计应该主要在这两方面下功夫。配制自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计,将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服,使混凝土流动性增大,同时又具有足够的塑性粘度,令骨料悬浮于水泥浆中,不出现离析和泌水问题,能自由流淌并充分填充模板内的空间,形成密实且均匀的胶凝结构。在配制中主要应采取以下措施:

　　1)借助以萘系高效减水剂为主要组分的外加剂,可对水泥粒子产生强烈的分散作用,并阻止分散粒子凝聚, 高效减水剂的减水率应≥25 % ,并应具有一定的保塑功能。掺入的外加剂的主要要求有：①与水泥的相容性好; ②减水率大; ③缓凝、保塑。

　　2) 掺加适量矿物掺合料能调节混凝土的流变性能,提高塑性粘度,同时提高拌合物中的浆固比,改善混凝土和易性,使混凝土匀质性得到改善,并减少粗细骨料颗粒之间的摩擦力,提高混凝土的通阻能力。

　　3) 掺入适量混凝土膨胀剂, ,可提高混凝土的自密实性及防止混凝土硬化后产生收缩裂缝,提高混凝土抗裂能力,同时提高混凝土粘聚性,改善混凝土外观质量。

　　4) 适当增加砂率和控制粗骨料粒径≤20mm,以减少遇到阻力时浆骨分离的可能,增加拌合物的抗离析稳定性。

　　5) 在配制强度等级较低的自密实混凝土时可适当使用增粘剂以增加拌合物的粘度。

　　6) 按结构耐久性及施工工艺要求, 选择掺合料品种, 取代水泥量和引气剂品种及用量。

　　配制自密实混凝土应首先确定混凝土配制强度、水胶比、用水量、砂率、粉煤灰、膨胀剂等主要参数,再经过混凝土性能试验强度检验,反复调整各原材料参数来确定混凝土配合比的方法。自密实混凝土配合比的突出特点是:高砂率、低水胶比、高矿物掺合料掺量。从国内自密实混凝土研究的文献上看, 自密实混凝土配合比设计一般采用全计算法和固定砂石体积含量法。

　　全计算法的基本观点为：①混凝土各组成材料括固、气、液三相有体积加和性石子的空隙由干砂浆填充；②石子的空隙由干砂浆填充；③干砂浆的空隙由水填充；④干砂浆由水泥、细掺料、砂和空隙组成。

　　固定砂石体积含量计算法是根据高流动自密实混凝土流动性及抗离析性和配合比因素之间的平衡关系, 在试验研究的基础上得到的一种能较好适应高流动自密实混凝土的特点和要求的配合比计算方法。

自密实混凝土坍落扩展度

　　将混凝土装入坍落度桶，测试坍落度桶提起后混凝土流动至50cm时间（T50）和最终扩展度（D）。流动时间反映混凝土的流动能力和塑性屈服能力。一般要求T50约3～6s，D值在650～750mm之间，检测混凝土的匀质性、离析程度、分层以及石子的分布情况。这种方法与传统的坍落度方法相近，设备简单，容易操作。

　　倒坍落度筒试验

　　测试方法为：将坍落度筒倒置，底部加封盖，装满混凝土并抹平（一般地将倒置坍落筒固定于一支架上，底部离地50cm），迅速滑开底盖，用秒表计量混凝土流空的时间，并同时测定坍落度、扩展度和中边差，以此来判断SCC的工作性。一般要求坍落度250～280mm，流动时间8～15s，扩展度60～70cm，中边差值宜≤20mm。该方法简便适用，可重复性好。

           自密实混凝土J形环试验仪

 混凝土流动能力采用没有阻拦圆环时测得的流动度来判定。通常自密实混凝土流动度（sm）应在700mm～800mm之间。混凝土流动性能还可以采用带有阻拦圆环（通过阻拦圆环钢筋柱之间空隙）时测得的流动度（smb）来判定。特别重要的是要验证水泥灰浆中的大的骨料流动是否能穿过阻碍（如钢筋柱）或穿过阻碍的大的骨料是否分离。这效应在钢筋柱间距对于大骨料直径情况下会发生。因此检验时阻拦园环柱子数量和间距取决于骨料的粒径(见表2)。阻拦园环钢筋柱直径为18mm。阻拦圆环直径为30cm。使用非连续级配的骨料更加提高了阻拦的阻力。
　　如果在阻拦园环内外没有产生高度差时，骨料穿过钢筋柱间空隙很顺利，并且的smb的值比sm值小，这自密实混凝土（SVB）的组成被视为有用的。

自密实混凝土L型仪

一、本实验方法主要用来评价自密实混凝土的穿越性，即穿越密集钢筋的能力。
本方法所采用的模具主要包括一个用钢板做成的L型箱、隔板活动门、可拆卸的钢筋网片等。
二、试验方法
.1把L型流动仪放在水平、坚实的平面上，关闭隔板活动门。
.2用水湿润模具内部，并擦去明水，然后把仪器垂直部分的箱体装满混凝土试样。
3静置1 min (分钟)
4提起活动门，使混凝土穿过钢筋流到水平箱体内。同时，按下秒表记录混凝土通过钢筋网片流到水平梁柱边缘的时间。
.5当混凝土停止流到的时候，观察混凝土在钢筋网片两侧是否存在高度差，即是否流平。
6整个试验过程须在5min(分钟)内完成。
三、L型流动仪试验结果的评价方法
1混凝土穿过钢筋网片后在水平方向流平，说明混凝土有足够的穿越钢筋的能力。
2如果粗骨料堆积的钢筋后面，混凝土在钢筋网片两侧存在高度差，则混凝土的穿越能力较差。两侧的高度差越大，说明混凝土的穿越能力越差。
3自密实混凝土穿越钢筋网片流到水平梁边缘的时间，可以在一定程度上反映混凝土的流动性。

自密实混凝土V漏斗
　　自密实混凝土（SVB）的粘度通过漏斗流出时间（tTr）确定。流出时间的测定需要在一个连续流体射束的情况下用V形漏斗测定SVB流出时间（见图2）。通常情况下自密实混凝土（SVB）的流出时间（tTr）在5～20s之间。
                    自密实混凝土U型箱

自密实混凝土U型箱（U型仪）用来评定自密实混凝土和物的填充性。其填充性可通过测量比较U型仪两腔混凝土的高度差来实现。当混凝土在U型仪中流动时，U型仪底部的障碍钢筋可仿真现场实际构件中钢筋对自密实混凝土的阻碍作用。

自密实混凝土全量检测仪

用于自密实混凝土浇筑前实时检测全部混凝土自密实性能的试验方法