仅作为最终校核目标
强度水或水泥 2 含量
仅可以改变粉体种类
如何增加耐久性
4.5自密实混凝土配合比设计方法
一、设计方法依据 二、设计流程
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
一、设计方法依据
自密实性能的影响因素
拌合水 用量 骨料级 水泥用 量 配
减水剂 用量
自密实 性能
1.3.2砂和水泥浆 试验表明，砂浆的体积砂率超过42%时， 堵塞随体积砂率的增加而增加；当砂浆的 体积砂率达到44%时，堵塞几率为100%， 所以砂浆的体积砂率不能超过44%。 虽体积砂率小于42%时完全不堵塞，但砂 浆的收缩随体积砂率的减小而增大，故一 般情况下体积砂率也不宜低于42%。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计
具体计算过程如下： ⑴设定粗骨料含量 设定每立方米砼中石子用量的松堆体积，一般取 为0.5m³，根据石子的松堆率计算每立方米砼中石 子的用量，由每立方米砼密实体积减去石子密实 体积，得到砂浆体积。 《自密实混凝土应用技术规程》（CECS 203：2006） 中建议根据砼自密实性能等级选定单位体积粗骨 料绝对体积，如下表：
单位体积胶凝材料体积用量可由单位体积粉体量 减去惰性粉体掺合料体积以及骨料中小于 0.075mm的粉体颗粒体积确定。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计 ⑹设定水灰比和理论单位体积水泥用量 根据工程设计的强度计算出水灰比，可以 得到相应的理论单位体积水泥用量。 ⑺实际单位体积活性矿物掺合料量和实 际单位体积水泥用量 根据活性矿物掺合料的和工程设计强度确 定活性矿物掺合料的取代系数，然后通过 胶凝材料体积用量、理论水泥用量和取代 系数计算出实际单位体积活性矿物掺合料 量和实际单位体积水泥用量。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
1.2流动性和抗离析性的平衡 当砼的流动性增大时，抗离析性将随之 减小，而自密实砼的特点是具有高流动性 并且具有较好的抗离析性能。 所以通过控制用水量、外加剂用量使自 密实砼的流动性和抗离析性达到平衡是自 密实砼配合比设计的关键。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
4.5自密实混凝土配合比设计方法
普通砼与自密实砼组分的差别
自密实砼的组分比例（添加高效减水剂）
空 气
水
胶凝材料
砂
石子
空 气
水
胶凝材 料
砂
石子
普通砼的组分比例
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
自密实砼与普通砼设计理念的不同
自密实砼 设计因素 普通砼
自密实性能
优先考虑
强度
由自密实性能决定
水灰比
由强度决定
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择
强度等级高于C60的自密实混凝土宜选用Ⅰ级粉煤 灰。C类粉煤灰的体积安定性检验必须合格。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择
2、粒化高炉矿渣粉(GB/T 18046-2008)
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择 ③细骨料 细骨料宜选用第2级配区的中砂，砂的含 泥量、泥块含量宜符合下表要求：
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择 ④粗骨料 粗骨料宜采用连续级配或2个单粒径级配 的石子，最大粒径不宜大于20mm；石子的 含泥量、泥块含量及针片状颗粒含量宜符 合下表要求；石子空隙率宜小于40%。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计
⑷计算细骨料含量
单位体积细骨料量由单位体积粉体量、骨料中粉 体（粒径小于0.075mm的颗粒）含量、单位体积 粗骨料量、单位体积用水量和含气量确定。 由计算得到的单位体积细骨料含量计算出砂浆的 体积砂率，一般宜在0.40~0.42范围内。
⑸计算胶凝材料用量
1.3.3粉体材料和水 两者的关系即为水粉比（体积比）。 水粉比大时浆体浓度小，砼有较好的流 动性，但黏聚性较差且硬化后砼的强度较 低。 为了保证耐久性和自密实性，可以通过 使用矿物掺合料来调节砼拌合物的黏度和 硬化后的强度。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
1.4高效减水剂的影响
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计
⑵设定含气量 自密实砼的含气量应根据粗骨料最大粒径、 强度、混凝土结构的环境条件等因素确定， 一般为1.5%~4.0%。有抗冻要求时应根据抗 冻性确定新拌混凝土的含气量。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计 ⑶设定单位体积用水量、水粉比 单位体积用水量、水粉比和单位体积粉体量的 选择，应根据粉体的种类和性质以及骨料的品 质进行选定，以保证自密实砼所需的性能。 单位体积用水量一般宜在155~180kg范围内。 水粉比根据粉体材料的种类和掺量有所不同， 按体积比宜取0.80~1.15. 根据单位体积用水量和水粉比计算得到单位体 积粉体材料用量，一般应在0.16~0.23m³范围内。 自密实砼单位体积浆体总量宜为0.32~0.40m³。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计
最终计算结果 填入右图所示 的表格中
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
自密实混凝凝土配合比设计流程 自密实性能设计
根据自密实性 能设定石子用 量Vg 设定用水量W 和水粉比W/P
强度设计
根据强度条 件计算水胶 比W/B
设定含气量Va
计算粉体体积 Vp
1.3固液两相物质的相互作用
粗 骨 料
砼
砂 浆
水 泥 浆
水
粉 体 材 料
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砂
4.5自密实混凝土配合比设计方法
1.3.1粗骨料与砂浆 具有良好流变性能的混凝土拌合物因具 备两个要素：较小的骨料体积含量和具有 足够黏度的砂浆。 自密实砼粗骨料松堆体积含量因控制在 0.500~0.550m³ /m³
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择 3、沸石粉
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2.1目标性能及材料选择 4、硅灰
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择
5、复合矿物掺合料
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择
6、惰性掺合料 自密实混凝土中也可采用惰性掺合料，其性 能指标应符合下表要求。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.1目标性能及材料选择 ②掺合料：自密实混凝土可掺入粉煤灰、粒化 高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉、复合矿物掺合料 等活性矿物掺合料。其技术性能指标应符合下 列要求： 1、粉煤灰 用于自密实砼的粉煤灰应符合现行国家标准 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596 2005中Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰的技术性能指标要求。
骨料用 量
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
1.1粗骨料的影响
在粗骨料最大粒径与障碍物间距相差较多时， 影响砼流动性能的主要因素为粗骨料在砼中所占 的体积比例，粗骨料的粒形和粒径对砼的流动性 能并无明显影响。 但如果障碍物间距与粗骨料最大粒径接近的话， 则需考虑粗骨料的粒形、粒径和级配的影响。 因此在自密实砼配合比设计时，应控制粗骨料 的用量和最大粒径。
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.2配合比设计 ⑻水胶比 根据前面计算出的单位体积用水量、实际单位 体积水泥用量和单位体积活性矿物掺合料量计 算出自密实砼的水胶比。 ⑼设定减水剂用量 高效减水剂等外加剂掺量应根据所需的自密实 混凝土性能经过试配确定。根据用水量、粉体 种类和掺量，以及减水剂种类不同，试配时减 水剂用量宜取为粉体质量的0.5%~1.5%。
2.1目标性能及材料选择 具体的自密实性能等级选取方法如下： 一级：适用于钢筋的最小净间距为 35~60mm、形状复杂、构件断面尺寸小的 钢筋混凝土结构物及构件浇筑情况。 二级：适用于钢筋的最小净间距为 60~200mm的钢筋混凝土结构物及构件浇筑 情况。 三级：适用于钢筋的最小净间距200mm 以上、断面尺寸大、配筋量少的钢筋混凝 土结构物及构件浇筑情况，以及无筋结构 物浇筑情况。
二、设计流程
目标性能 充填性能 强度 设定充填等级 扩展度 V形漏斗下落时间 U形箱通过性能 否 水泥 其他外加剂 否 根据填充性进行配合比设计 耐久性 完成 是 硬化后 质量检 验
材料设定和选择
粗骨料 掺合粉体 细骨料 高性能减水剂
是
充填性 能检验
粗骨料体积比
粉体量
细骨料体积比
外加剂
水胶比
空气量
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计算细骨料体 积Vs
计算胶凝材 料用量Vc 、 Vf
计算水胶 比W/B
两者比较，取 同时满足强度 和自密实性能 的结果
计算各组 分质量
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4.5自密实混凝土配合比设计方法
2.3设计示例
自密实砼性能要求 自密实性能：二级 强度等级：C40 原材料性能 水泥：P. Ⅱ 42.5 R28=56MPa，表观密度3.1g/cm³。 粉煤灰： Ⅰ级粉煤灰，表观密度2.3g/cm³，建议掺量30%。 粒化高炉矿渣：表观密度2.9g/cm³。 石粉：表观密度2.8 g/cm³。 细骨料：河砂，2区中砂，表观密度2.67g/cm³，小于 0.075mm的细粉含量2%。 粗骨料：碎石，5~20mm级配，表观密度2.7g/cm³。 38 外加剂：聚羧酸系高性能减水剂，固含量27%。
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