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自密实混凝土在结构加固工程中应用研究摘要密实混凝上使用范围越来越广泛,使用频率也越来越高 针对自密实混凝 上的研究也越来越多,包括|密实混凝土的工作性能、力学性能、变形性能、耐 久性能、施工性能以及经济效益等方面 本文针对H密实混凝上应用于结构力“固 匚程存在的问题,研究的上要内容住加固用fl密实混凝上原材料研究，确定合 适的减水剂和胶凝材料组成：加固用自密实混凝上配合比设计方法研究.通过对 比常用的设计与法,结介加固L程特点,建立篇单、快捷、适用的配合比设计方 法:新界加固用自密实混凝上工作性评价方法研究,建立简单、快捷,便于工程 现场操作的工作性评价方法:硬化加固用自密实混凝土性能研究,根据加固I程 结构受力特点,研究了新老混凝土界面粘结强度，自密实混凝上弹性模量,膨胀 性能，混凝土早期强度发展过程等。论文的主要研究成果如下:(1)加冏用自密实混凝上原材料选择及优化通过 系列浆体流动度试验，选择聚酸减水剂F”-80作为H密实混凝上减 水剂,Fo x-80优点明显:掺量小.最佳掺限为0.30%：初始流动度大,饱和掺量 水泥净浆初始流动度达到310mm：流动度经时损失小，饱和掺量时,60mHi流动 度几乎没有损失。通过流动度试验,确定胶凝材料组成为水泥：硅灰：粉煤灰：矿渣：膨胀剂=66：4：10：10：10-(2)加同用门密【实混凝卜配合比设计方法结合加固工程自密实混凝匕性能要求，确定加固用自密实混凝土配合 比中三个重要参数的选值范围:粗骨料绝对体积厂g为280350L,用水量一 W为155-180L,水粉比叼尸为0.2910.393。根据浆体量计算公式,满足工 作性要求粉体出厂”应为160-230L,浆体吊应为320-400L(3)加间用新-H密实混凝上工作性评价方法研究结合加固工程特点,建立简单、快捷、便f1程现场操作的评价方法，选择 坍落度筒试验,测试坍落扩展度、中边差和目测稳定性来评价混凝土工作性。加 同用门密实混凝I坍落扩展出为65050mm.中边；l 20mm.(4)硬化加冏用自密实混凝上性能研究T：作性好的自密实混凝上与老混凝I界而粘结强度高:力11间用自密实混凝I：弹性模疝与低 个强度等级的伴通混凝上弹性模量相h l；加冏用自密实混凝I.3d 岐向膨收率为0 023%：加固用|密实混凝上早.期强度发展较快.C55基准配合比 1 d立方体抗IR强度达到2 9.3MPa,为28d方体抗压强度的45%-关键词：结构加固；自密实混凝土；聚竣酸减水剂：界面粘结；弹性模量IIAbstractTh e use o f sel f-co mpacting co ncr ete(SCC)is beco ming mo r e and mo r e po pul ar in co nstr uctio n fil ed Many r esear ch es ar e al so co nd ucting o n SCC.incl ud ing wo r k abil ity,mech anical pr o per ties,d efo r matio n per fo r mance,d ur abil ity,co nstr uctabil ity and co st-effective co nstr uctio n.etc.Th is paper car ned o ut r esear ch es o n th e d evel o pment o f 2CC wh ich is suitabl e fo r co ncr ete stuctur e str eng th ening appl icatio n.Th e r esear ch incl ud es:1)r aw mater ial s,to d et er mine appr o pr iate water r ed ucer and th e pr o po r tio n o f cementing mater ial s;2)mix d esig n o f SCC wh ich is especial l y fo r co ncr ete stuctur e str eng th ening appl icatio n,to pr o po se a fast,simpl e and appl icabl e d esig n meth o d based o n th e co mmo nl y used d esig n meth o d.3)to pr o po se a fast,simpl e and appl icabl e test meth o d fo r th e wo r k abil ity o f th e fr esh SCC,4)th e per fo r mance o f h ar d ened str eng th ening SCC incl ud ing th e bo nd ing str eng th en between new and o l d co ncr etes,el astic mo d ul us,ex pansio n pr o per ties,th e d evel o pment o f ear l y str eng th.Th e main ach ievements o btained in th is stud y ar e as fo l l o ws(1)Th e sel ectio n o f r aw mater ial s and o ptimizatio n o f th e bind er o f 2CC used in str eng th ening appl icatio nFl uid ity test sh o wed th at po l ycar bo x yl ate super pl asticizer Fo x-80 h as so me o bvio us ad vantag es l o w l evel o f ad d itio n,0.3%(by th e mass o f bind er);h ig h initial fl o wabil ity.310mm;l o w l o ss o f fl uid ity,th er e is no l o ss o f fl uid ity after 60 min.Th us.Fo x-80 was sel ected as th e water r ed ucer in th is stud y Th e mix pr o po r tio n o f cementing mater ial s was:Cement sil ica fume:fl y:sl ag:ex pansio n ad mix tur e=66：4：10：10：10.(2)Th e mix d esig n meth o d o f SCC used m str eng th ening appl icatio nBased o n th e r equir ements o f SCC fo r str eng th ening appl icatio n,th e r ang es o f th er e impo r tant par ameter s wer e d eter mined th e abso l ute vo l ume o f co ar se ag g r eg ate(%),280 350L.water(J F),155 I SOL,water po wd er r atio(W/P),0.291 0,393,po wd er co ntent(I).160 2SOL,sl ur r y co ntent(厂3+W+a),320 400L.(3)Test meth o d s fo r th e wo r k abil ity o f fr esh SCC used in str eng th ening appl icatio nTh e test meth0d s h ave to be simpl e,fast and appl icabl e o n site.Sl ump test was empl o yed,and th e sl ump fl o w,h eig h t d iffer ence and visual stabil ity wer e measur ed.Sl ump fl o w o f co ncr ete str uctur e str eng th ening SCC fo r was 650 50mm,h eig h t I I Id iffer ence was l o wer th an 20mm.(4)Pr o per ti es o f h ar d ened SCC used in str eng th ening appl icatio nI nter face bo nd ing str eng th between SCC with g o o d wo r k abil ity and o l d ex isting co ncr ete was h ig h,th e el astic mo d ul us o f str eng th ening SCC was equal to th at o f n o r m al co ncr ete with o ne l o w er str eng th g r ad e.3d l o ng itud inal ex pansi o n o f str eng th ening SCC was 0.023%,th e ear l y str eng th d evel o pment o f str eng th ening is r api d.1 d cubic co mpr essive str eng th o f SCC with str eng th g r ad e o f C55 was 29.314Pa,wh ich is 45%o f 28d cubic co mpr essive str eng thKey Words Str uctur al r einfo r cement,Sel f-co mpacting co ncr ete.Po l ycar bo x yl ate super pl asticizer;I nter face bo nd ing;El astic mo d ul usI V目录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书.I摘 要，.,.，i,.IIbstract .；.I l l插图索引.VIII附表索引.-X第 1 章 绪论.11.1结构加固概述.11.2混凝上结构常用的加固方法.21.2.1 直接加固法.21.2.2 间接加固法.31.3 自密实混凝上研究及应用.41.3.14 密实混凝土简介.41.3.2自 密实混凝上应用及发展现状.51.4 H密实混凝卜在结构加固工程中应用.61.5 本文研究的主要内容及意义.71.5.1 本文研究的主要内容.71.5.2 本文研究的意义.8第2章 试睑用原材料及试验方法.92.1 试验主要原材料及性能.91Ll 匕 r.，.92.1.2 硅灰.92.1.3 粉煤灰.102.1 4 102.1.5 膨胀剂.102.1.6 粗集料.；.102.1.7 细集料.102.1.8 高效减水剂.112.2 试验方法.112.2.1 工作性测试方法.112.2.2 立方体抗压强度测试.132.2.3 界而粘结强度的测试方法,.；.；”142.2.4 混凝土竖向膨胀率的测试方法.152.2.5 混凝上冲性模量测试方法.16V第3章 减水剂及矿物掺合料的选择.193.1 减水剂的选择.193.2 矿物掺介料的选抨.213.2.1 硅灰.223.2.2 粉煤灰.233.2 3 24324膨胀剂.253.3 复合矿物掺合料掺证.263.4 校砂及混凝上中减水剂掺量选择.283.5 本章小结一.29第4章 加固用自密实混凝土配合比设计.3141常用的设计方法.314.1.1 绝对体积法.314.1.2 参数法.324.2 加固用I I密实混凝上设计要求.334.3 加固用口密实混凝上配合比设计方法.344.3.1 确定设计性能要求.354.3.2 选择原材料.36433加固用密实混凝土配合比it算方法.364.3.4 忒配校核.374.4 C35自密实混凝上配合比设计.374.4.1 自密实混凝上原材料及性能要求.374.4.2 配合比初步计算.394.4.3 C35已密实混凝上配介比.4045 c55自密实混凝I配合比设计.404.5.1|密实混凝上蚯材科及性能要求.404.5.2 配合比初步计算.404.5.3 C55自密实混凝土配合比及试配结果.414.6 C70自密实混凝上配合比设计.424,6.1 自密实混凝上原材料及性能要求.424.6.2 配合比初步计算.,.424.6.3 C70自密实混凝上配合比.434.7 C35与C70配比在实际工程中应用.434.7.1 贵阳第一高楼.434.7.2 中南汽车城 .444.8 本的小结.4 5VI第5章配合比参数对新拌自密实混凝土工作性能影响.465.1 白密实混凝上流变学原理.465.1.1 屈服应力 4，.,.465.1.2 型性粘度.475.2 自密实混凝上工作性评价方法.475.2.1 坍落度筒试验.485.2.2 V 漏斗试验.485.2.3 U 形箱.495.2 4 L 形箱.495.3 配介比参数对自密实混凝土工作性的影响.505.3.1 用水疝对口密实混凝上工作性的影响.515.3.2 粗骨料绝对体积对自密实混凝上I：作性的影响.525.3.3 桂灰对自密实混凝上工作性的影响.535.3.4 高效减水剂对口密实混凝上工作性的影响.545.4 加固工程中工作性评价方法.555.5 本章小结.56第6章 硬化后加固用自密实混凝土性能研究.576新 老混凝上界面粘结强度研究.576.1.1 老混凝上的配介比设计和制备.576.1.2 试验配合比.586.1.3 试验结果及分析 .；.；.586.1.4 讨论.596.2 H密实混凝上弹性模量.60621用水量（水胶比）对弹性模量的影响,606.2.2粗竹料绝对体枳对抑性模忧的影响.616.3 新界密实混凝上性向膨胀性能.626.3.1 UEA的膨胀机理.636.3 2自密实混凝土早期膨胀率.636.4 白密实混凝土早期强度.646.5 本章小结.65结 论.66参考文献.68附录A（攻读硕I:学位期间所发表的学术论文目录）.71VII九t图索引图2.1硅灰在SEM下的形貌图.9图12粘结试块示意图.14图13唾向膨胀率装置示意图.16图2.4弹性模量试验加荷制度示意图.17图3.1各减水剂不同掺量水泥净浆流动度图.19图3.2不同Fo x-80掺量水泥净浆流动度经时损失图.20图3.3不同1641F掺最水泥净浆流动度经时损失性I.20图3.4不同FDN掺鬓水泥净浆流动度经时损失图.20图3.5硅灰对流动度的影响图 .22图3.6 M灰的增塑效应示意图.23图3.7粉煤灰对流动度及流动度经时损失的影响图.24图3.8矿渣掺展对流动度及流动度经时损失的影响图.25图3.9胶凝材料硅灰单因素流动度及流动度经时损失影响折线图.27图3.10胶凝材料粉煤灰单因素流动度及流动度经时损失影响折线图.27图3.11胶凝材料矿渣单因素流动度及流动度经时损失影响折线图.27图3.12不同Fo x-80掺量胶砂流动度变化折线图.28图3.13不同Fo x-80掺品混凝上坍落扩展度变化折线图.29图4.1混凝土四层体系图.31图4.2混凝上三层体系图.32图4.3混凝上体积模型图.34图4.4混凝上密实实现机理示意图.35图45配合比设计流程图.38图4.6贵阳第一高楼图.44图4.7坍落度试验图.44图48加固配筋示意图.44图4.9坍落度 试验图.44图5.1宾汉姆体流变模型图.46图5.2控制门密实混凝上匚作性逻辑图.47图5.3 V漏斗形状与尺寸图.48图5.4 U形箱形状与尺寸图.49图5.5L形箱示意图.50VIII图6.1粘结试件图.59图6.2粘结试件斜而朝下图.59图6.3用水量（水胺比）对弹性模量的影响柱形图.61图6.4粗竹科绝对体积对弹性模量的影响柱形图.62图6.5 UEA膨胀剂水化反应示意图.63图6.6混凝上早期膨胀率图.64图6.7 C55白密实混凝上强度发展过程图.64IX附表索引表2“韶峰牌”强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥化学组成.9表韶峰牌”强度等级为表.5MPa的普通硅酸盐水泥的强度.9表2.3硅灰的化学成分.10表2.4硅灰的粒径分布.”10表25粉煤灰的化学成分.10?.2,6犷沿的化学成分.表表2.7UEA-I I膨胀剂性能指标.10K 2,8粗集料福分结果.11表2.9细集料筛分结果.11表3因素水平表.26表3.2L16（34）正交表试验安排及结果.26袤3.3方差分析结果.28表3.4胶原材料组成.28表41 L作性等级标准.35表4.2粗处料绝对体积选定标准.36表4.3 C35自密实混凝土配合比.40表44 c55 H窕实混凝上配合比.41表4.5C55自密实混凝土试配结果.42表4.6C70臼密实混凝上配介比.43表47 c70自密实混凝上配合比.44表4.8 C35日密实混凝上配合比,.44表5.1用水量变化工作性测试结果.51表5.2粗书料绝对体积变化作性测试结果.52表5.3硅灰工作性影响测试结果.53表5.4 Fo x-80掺量变化工作性测试结果.54表6.1者混凝土配合比配,.58表6二新老混凝上名义粘结剃度及工作性i式验结果.59表6.3用水量（水胶比）对弹性模量影响试验混凝上配合比.60表6.4用水埴（水胶比）对弹性模量影响试验结果.61表6.5粗骨料绝对体枳对弹性模g影响试验混凝上配比.61表6.6粗臂料绝体积对抑性模量影响试验结果.61第1章绪论1.1 结构加固概述生老病死是人类的臼然规律,同样也是建筑物的自然规律,建筑物同样会“我 若、“生病”直至“死亡工 在，国过去的五十多年的建设中,修建了不少的各种类 型的建筑,它们经历了无数风霜雪雨,受到自然界的物理、化学及生物作用，多 已进入老化期.各种建方；程事故频祭发生 就混凝土结构而言,其病害 E要表现为：钢筋锈蚀、混凝土的碳化、混凝上腐蚀、混凝上截而受损、混凝土 的开裂、渗水、漏水,以及结构挠度过大、结构倾斜等U造成这种严峻状况的主 要因素有以卜几个方面【1是设计不当（包括抗宸设计和北抗宸设计）、设规范要求提高或者施工缺 陷而造成的结构物咏载力和刚度不足，拉至留有严重的安全隐患.是因建筑物用途改变导致其使用功能发生变化，从I fii出现了与设计初衷不-致的荷载分布和荷载大小,造成原结构的强度和刚度不能满足要求。二是由于件种H然灾土如地震、火灾、台风、水灾、冰雪和战争造成结构物 不同程度的损伤四是由建筑物长期处于有酸、碱、盐侵蚀或风化、冻融循环等恶劣使用环 境，造成对结构物材料的损伤:建筑物使用年限己接近设计基准期甚至超期服役 而造成的年久老化使得结构物可钵度降低。要使结构能继续使用并满足安全、适 用、耐久的要求就需要对其进行加冏、改造和维护“在国内,我国已建房屋中就有部分已进入老化阶段,有234亿m2的建筑物血 临酎久件问题曾在一段时期内,我国每4天就有栋建筑物损害或倒塌,据统计.行小病害的建筑物约占总数的1/103/10.在深基础工程中有10%2 0%的工程 发生事故.因此，对建筑物的加固与改造同趋重要a i午多专家形成的共识是:对 建筑业来说，21世纪将是建筑改造的II上纪【工从1991年至今已召开七届“全国建筑 物鉴定叮加冏改造的学术会议”,专家学者云奂各次大会,针对国内也筑物改造叮 加固的严峻形势，就既仃建筑的加固改造理论与技术进行学术研究与交流,在混 凝I结构加固理论与技术的指导F以及大垃的研究应用成果,使得既有建筑物尽 快恢复了结构的功能和安全投入正常的使用。4国外，建筑病害问题也相尚严重.在英国,1980年的建筑维修改造工程占建筑工程总社的2/3；在美国 50万座高速 公路桥中,大约有20万座处于危险状态;1999年的上耳其大地凝中，受五害而倒 塌的建筑物大部分为由于设计和施I响题造成的病害建筑.尽管西方I国家整个建 筑业受到经济不景气的影响,开始走F坡路，但建筑维修改造业却不断发展。美-1-国劳工部预言,既有建筑的检测与加固业将成为最受欢迎的行业之另外.随 杼我国经济的迅就发展以及科学技术的不断进步,特别是我国改革开放以来,随 着补会经济的发展和人民生活的需要,建筑业得到迅速发展,进入大规模基础建 设时期同时，对既有建筑物的鉴定、维修和加固改造显得I分重要和紧迫“X 程实践证明,对既有建筑实施改造及加固处理,艮有诸多的优越性,其优势主要 表现以F儿个方面；一是可节约用地,扩大建筑面积,解决当前住房紧张矛盾。二是能充分利用原行建筑的基础以及卜.部结构，既减少投入,又能在结构功 能、安全性上得以满足,经济效益十分品署3已有的统计资料表明：改建比新建 匚程节约投资40%左右,缩短工期50M左右,前者收回投资速度比后者快3到4倍。3是既有建筑物的加固改造般都与抗混加固相结合，可以提高建筑物的抗 宸能力，改善结构受力条件，延长使用寿命.四是可以做到在不停止原有建筑正常使用,大大减少了人员搬迁、安置以及 因停产等引起的损伤。五是从建筑学角度,经改造后的旧建筑立面焕然一新，紧跟时代节奏,起到 荚化市容的作用“由上可见,建筑物的鉴定与加固工作,不仅早:大而广，而且意义深远.正是/I.蓬勃发展的加固技术、加同I程的设计与施I：以及加固理论研究的基础I.逐 渐形成了结构L程的一门分支学科即混凝土结构加固学.从国外建筑工程发展的 经验并结合我国的实际现状.可以肯定其应用前景将是卜分广阔的.并且将会获 得极高的社会效益和经济效益，对我I N的现代化建设及发展具有重大的现实意义1.2 混凝土结构常用的加固方法1.2.1 直接加固法混凝上结构加冏方法9叫可分为:加大截而加固法、外包钢加固法、预应力加 同法、改变结构传力途径加固法、受弯构件外部粘贴加固法以及J t他加固方法等 等,每种加固方法各有其特点和适应范围,应根据具体条件加以选择。1.2.1.1 增大截面加固法采用增大混凝上结构的截面面积,以提高其承载力和满足正常使用要求的一 种加固方法，可广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件和一般构筑物的加固 1.2.1.2外包钢加固法印在混凝构件四周包以型钢的加冏方法（分F式和湿式两种形式）.适用于 使用上不允许增大混凝土截而尺寸，而乂而嬖大幅度地提高承载力日.，姑构 的加固.当采用化学灌浆外包钢加固时,型钢表面温度不应高于60PM环境具有 腐蚀性介质时，应有可靠的防护措施。1.2.1.3 预应力加固法即采对外加预应力的钢拉杆(分水平式拉杆、卜撑式拉杆和组合式拉杆三种)或撑杆对结构进行加固的方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后 占空间小的混凝上承重结构。此法不宜用于处在高温环境卜的混凝土结构.也不 适用于混凝土收缩徐变大的混凝结构.1.2.1.4 改变结构传力途径加固法主要可分为两种：(1)增设支点法该法是以减少结构的计算跨度和变形，提高其承载力的加固方法，按支承.构的受力性质乂分为刚性支点和弹性支点两种。刚性支点法是通过支承构件的轴 心受压将荷载直接传给法础或其它承重结构的一种加固方法.弹性支点是以支承 结构的受弯或桁架作用来间接传递荷我的一种加固方法。增设支点法适用F厉屋 净空不受限制的大跨度结构加固o(2)托梁拔柱法该法是4不拆或少拆上部结构的情况卜拆除、更换、接长柱广的一种加同方 法，按其施工方法的不同又分为有支撑托梁拔柱和无支撑托梁拔柱及双托梁反牛 腿托梁柱等方案.适用于要求房屋使用功能改变、增大空间的老厂改造的结构加 固,其中双托梁反牛腿托梁拔柱,则适用于保留上柱的型钢的加固一1.2.1.5 受鸾构件外部粘贴钢板、褛纤维或其它抗拉强度较高的材料的加固法此法是用建筑结构股将钢板等材料粘贴在钢筋混凝受穹构件的表面,具有 良好的共同I作性能，它所占空间小,加固施L周期短、消耗M料少,其加固部 位、范惘与强度可视设计构造需要而定,是近几年来新发展的加固技术，适用于 承受静力作用的 般受弯构件,且环境温度不应超过60f,相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的使用环境中。1.2.1 6其它加固法如增设支撑体系和剪力墙等,以增加结构的整体刚度,改变构件的刚度比值，调整原结构内力,改善结构件的受力状况,提高结构抗力水平的能力,以及裂缝 修补的处理等，对干上述几种以外的加固方法，只要行之有效，经验证是成熟的 加固方法，也可采用。1.2.2 间接加固法间接加固法指的是通过各种途径减少外界作用，从而提高结构的安全可靠度O 间接加冏法主要有F而几种:1.2.2.1 改变用途法在工业t民用建筑中,如原来为学校的中心机房,楼if使用荷载4.6k N/m),-3-后发现结构损伤诚其他原因,导致可靠度降低为此将此楼重新改为办公楼,楼 血使用荷载可降低到2.Ok N/m2,从而保证T大楼使用的可靠度。1.2.2.2 隔振法在抗篌T.程或其它动力1：程中，常常采 I J隔振技术来阻止或减少对结构的作 用，从而保证结构的可靠度。基底幅鬟悬常用的广义加固方法，该法也建筑上部 结构与它的甚础之间设置一个隔振层。当地面运动速度超过了规定值,上部结构 与基础之间产生滑移,即地而运动不能传递或不能全部传递至上部结构,减少了 下部结构的运动，也就是减少了地鹿作用,从而确保了建筑物在强烈地功作用F 的可靠性,也就间接起到了加固的目的.1.2.2.3 结构主动控制和被动控制一动控制是将结构的位移、速度等物理量反馈于特定的控制机构,当位移、速度超过某-规定的允许值时,控制机构释放控制力,以阻止振动反应的扩大.为了释放控制力，就必须从外界人为输入能域a/E理论上虽然推导出了线性戢优 控制法、有界状态控制法和瞬时最优控制法等输入方法，但目赭应用魁第赫；被动控制法包括TMD控制法（i吊II 原理层结构强烈振动 时,导致放&建筑物顶部的TMD质疝块和结构之间发生相对运动,即TMD形成的 反向惯性力作用在结构匕以大致控制结构振动的目的.该技术难点由于工程技 术的应用难度较大目前较少采用。1.3自密实混凝土研究及应用13.1自密实混凝土简介门密实混凝土（Sel f Co mpacting C o n ctetei?k Sel f-Co n so l i d ating Co ncr ete 尚 称SCC）是指4自身重力作用F，能够流动、密实,即使存在致密钢筋也能完 全填充模板.同晡获得很好均质性,并H不需要附加振幼的混凝上1%SCC 的硬化性能,广普通混凝土相似,而新拌混凝J性能则与普通混凝I相差很大.自密实混凝上的自密实性能要包括流动性、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）和匕型轴试验等一种以 上方法检测H密实混凝土属于岛性能混凝I的沦畴。高性能混凝土不是一个混凝上品种，间是表明混凝上性能的一种称谓,是按照具体工程的要求和所处环境条件，满足 特殊组介的性惜而均匀、致密的高质埼混凝上。我国混凝上专家吴中伟先生曾给 出如下定义：高性能混凝上是 种新型高技术混凝土.是在大幅度提高普通混凝 上性能的於础上采用现代混凝I技术制作的混凝I,是以耐久性作为设计的卜要 指标:针对不同用途要求,对下列性能有重点地了以保证,即耐久性、施工性、适 用性、强度、体积稳定性和经济性。门密实混凝上除了满足.述高性能混凝土定-4-义中的一般要求外.在施工性上有更高的要求.它突破了传统振捣混凝上在成型 方式上的局限，完全依靠自身重力（或只需外轻澈振动）便口r自由流淌，穿越钢 筋间隙填充模板每个角落,硬化后得到满足要求的强度和良好的耐久性能.由r 白密实混凝上在浇注过程中无需振捣成型，显上降低r传统振捣混凝I二施工中的 噪音污染,大幅度减轻了工人的劳动强度除此之外，它解决了配筋密集、结构 复杂等因书,料阳寒造成的空洞等问题,并减少了传统混凝施因漏振、过振造 成的上下分层蜂窝麻而提高了混凝土质量和耐久性能：同时由f配制自密实混 凝上需要大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰等I：业冏体废弃物有利F资源 的综合利用利生态环境的保护,因此自密实混凝上被誉为“绿色混凝上”.1.3.2自密实混凝土应用及发展现状在混凝土的发展史.曾出现过三次飞跃,一是钢筋混凝上的普及;.是预 应力混凝上的推广:二是外加剂的应用，大大增强了混凝材料的生命力。荚国 2000年混凝上委员会对混凝上材料提出的希望是:新型混凝上应是不开裂、耐化 学腐蚀、耐高温、高抗渗、高抗拉强度、高拉压比、在负温下硬化,尤其是在施 性能上能达到|密实、可调凝的目的0 180年来,由于施工工艺的需要.混凝土 技术的发展经历了从塑性混凝卜到硬性混凝上、现在又回到塑性及自密实混凝 I：的一系列变革“在水泥混凝上技术发展的初期,采用硬性混凝土建造大体积 的建筑物，用人工据卖方诔使混凝土密实。当采用钢筋混凝土以后1由于构H 血小、钢筋密力时乂缺乏捣实机械,所以就采用塑性、易成型的混凝.，这样 的混凝I:强度和耐久性都不够稳定 后来，随着振动捣实机械的使用.硬性混 凝上得到了很大的发展,这比手I振捣的塑性混凝上能节约水泥,提高强度和耐 久性,但施工时能耗大、劳动条件差、匚效低,不能适应建设工程迅速发展的需 要.因此，附着外加剂的兴起.硬性混凝上在现浇混凝上1.程中的应用日益减 少,采用外加剂的型性混凝上重新得到了普遍推广”近年来.高效减用剂的出现 使配制门密：一凝卜成为了一个现实，自密立混凝卜已成为混凝上技术的一个最 新发展方向，由丁使用自密实混凝上可以改停 混凝L的施I性能和降低劳动成本 有利于环境保护,同时还能提高硬化国混凝上的力学性能和耐久性能.因此世界 各I匈都非常重视该项技术的开发和利用.早在20 HL纪70年代以期，欧洲就已经 开始使用轻微振动的混凝但是直到20世纪80年代后期,SCC才在日本发 展起来.日本发展SCC的主嘤原因是解决热练技术L人的减少和混凝I.结构 耐久性提高之间的矛盾 欧洲在20 I I I纪9 0年代中期力将SCC第 次用J瑞典 的交逋1阿络民用工程上 随后EC建龙了 一个多国合作SCC指导项目团g从此 以后,整个欧洲的SCC应用悭遍增加s EFCA技术委员会主席Dr Ber t Kil ano wsk i（HSCC在欧洲的实际地位（及将来发展史茂中给出了SCC-5-在欧洲预打混凝1中的比重,并且估计不同国家的SCCtl i预制混凝土的比重 分别是意大利大约30%,芬上大约30%,班牙2530%：美国1040%必皿在我国,Fl密实混凝上技术的研究已在配制理论、施工方法、性能指标、性 能指标测量方法等方而取得了较大的进展,并成功应用F许尔大型、重要的混凝 上程口I北城工上总公川构件厂通过混凝土外加剂、收”M料和粗细仃料 的选择上搭配和配合比的精心设计,研制出了门密实混凝土，其已被列为建设部 九九科技成果重点推广项目.中国建筑科学研究院建筑E程材料叮制品研究所研 制成功的既能岗位抛落乂能低位浇筑的免振捣口密实高性能混凝上，己通过了分 家鉴定锡宜高速公路京杭运河人桥跨沪宇铁路和京杭大运河,住施工中采用了 C50目密实微膨胀混凝上。（C圳南方国际广场的施I中，使用了 C100自密实钢 管混凝上.武汉国际会展中心的主楼中庭轴的钢竹混凝上中使用7 C40高保塑自 密实混凝土.尽管H密实混凝上在我的应用逐渐增多,但是由于国内对自密实混 凝11 ff发较晚,/I:配制和应用方面均存自很多不足。白密实混凝上的配制一般是 在较低用水量、低水股比条、F通过高效减水剂（即超型化剂）与复介矿物掺介料 的叠加1效应来控制新在混凝上岛流动性士 j岛抗离析性之间的匹配性 自密实混凝 上的强度对超塑化剂和活性掺介料的性质都是敏感的因此，自常实混凝上的岛 流动性、粘聚性和强度不稳定,仍没仃完善的措施进行指导“另外，自密实混凝 上是由水泥、水、粗细骨料、外加剂和掺合料组成的多相分散体系；除此之外,其它组分都是由大大小小的颗粒组成,颗粒尺寸从0.1mm到20mm,配合比设计 较为复杂.目前还没有成熟的统 的设计规范e叫 然而触着我国f|密实混凝|研究的深入，式配制技术也将越来越完善,W在混凝上L程中的应用也将越来越 普遍。1.4 自密实混凝土在结构加固工程中应用随着白密实混凝上配制方法的成熟,成本下降,在结构加固匚程中得到应用,尤其在增大截面法加冏工程中“增大截面法是一种较为常用的加固方法,在加冏 匚程中应用较多,该法施i r艺简单、适用性强.并具有成熟的设计和施匚经验;适用于梁、板、柱、墙和 般构筑物的混凝.加固 炳大栈曲法模板和原有结构 之间的空隙较小.而且其间还分布有钢筋,小方便混凝土插捣，普通混凝土很难 实现密实埴充，混凝上质M得不到保证一自避实混凝上恰好可以弥补这方面的缺 陷，它具行免振，粗竹科较小等优点,适介在狭小的区域浇筑，在施工中仅靠自 重就能填充到复杂模型的各个角落，具有均匀自密实成型性能，同时硬化后具有 优良的力学性能和耐久性 利用白密实混凝r大截而法加固和普通混凝上力大 截而加固法比候.仔I.程成本影响小人的情况下,由于密实混凝上具有口流 密实的匚作性能特点,能.避免普通混凝扩大截面加冏密实度难以保证的弊端，-6-保证加固混凝上质Sh同时，由于施工过程中无需振捣，能节省机械和电力消耗、行约劳动力、缩短工期、保护环境。加固后新老结构整体相容一致，加固效果好,耐久性高,维修成本低,符合绿色施工要求,经济和社会效益深远,有着广泛的 应用前景。自密实混凝土应用于增大截面加固,具有很好的发展前景.增大截面加固法是采用同种材料来增大原构仪截面面枳，达到提高结构承 载能力的目的3混凝土梁和柱承载力不足,且刚度也不满足要求时，可根据受力 性质、构造特点、施工工艺和现场条件采用增大截面的措施.增大截面加冏法必 须注意新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。加冏结构在受力过程中,结介而会出现各种复杂应力,尤其是剪应力和拉应力n由于结合而混凝卜的粘结 抗剪强度同法向粘结抗拉强度远低F混凝土本身强度，因此必须采用必要的特殊 材料和施工工艺,确保结合r fn能有效传力，使新老混凝上整体工作。为了使加固新浇筑的混凝上与基体混凝土协同工作，门密实混凝土在满足工 作性的前提卜，应用于增大截面加固工程中，需要解决卜面的问题:是加固浇筑的混凝上与显体混凝上界面粘结强度要高。要使两部分整体工 作,并共同受力,结介而要能有效传力.界面粘结强度嘤高.二是新老混凝:变形能力要致，即新老混凝土弹性模量要一致不能保证 新老混凝土承受荷载时,构件平截内而受荷均匀,变形一致“-二是新混凝上不能收缩,应具有微膨胀性幽 加固浇筑的混凝土出现收 缩，与甚体混凝土脱离，则不能起到加同补强效果，反而增加结构承受的荷载,使结构更加危险。四是新混凝J早期强度发展要快 结构加固是程一般v程量较小，工期短,要求结构尽快投入使用，拆模较因此要求混凝土平期强度发展要快，能尽快 达到拆模要求的强度“1.5 本文研究的主要内容及意义1.5.1 本文研究的主要内容151.1力口固用自密实混凝土原材料研究原材料的性能对自密实混凝上的性能有用要影响,直接关系到工程应用中的 实际效果.本文对II密实混凝土胶凝材料和高效减水剂,结合加固工程用H密实 混凝上特殊性能要求,通过一系列工作性试验,对它们进行选择，确定它们的最 佳掺量:并研究了它们组成及掺量的变化对自密实混凝上性能的影响 1.5.1.2加固用自密实混凝土配合比设计方法研究II前尚没有自密实混
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