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1、第第 1 页页 共共 20 页页目录目录一、课程设计的要求与条件031、已知参数和设计要求032、原材料情况033、组员及任务分配04二、理论配合比设计与计算041、C30基准混凝土理论配合比计算042、C30泵送粉煤灰混凝土理论配合比设计 09三、理论配合比设计结果11四、实验室试配配合比设计与试配后拌合物性能测试结果111、C30基准混凝土实验室试配配合比设计计算122、C30粉煤灰泵送混凝土实验室试配配合比设计计算13第第 2 页页 共共 20 页页3、试配后拌合物性能测试结果14五、强度测试原始记录与强度结果的确定15一、 7d强度测试16二、 28d强度测试 17六、课程设计小结18
2、一、课程设计的要求与条件一、课程设计的要求与条件1、配合比设计依据1、 普通混凝土配合比设计规程 （JGJ55-2011）2、 建设用碎石卵石 （GBT14685-2011）3、 建设用砂 （GBT14684-2011）4、 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 （JTG E30-2005）2、已知参数和设计要求：、已知参数和设计要求：某工程需要 C30 商品混凝土，用于现浇钢筋混凝土梁柱。施工采用泵送方式（管径 100） ，施工气温 1525。要求出机坍落度第第 3 页页 共共 20 页页为 19030 mm，而且 2 h 坍落度损失不大于 30 mm。为使混凝土有良好的可泵性并节约水泥，要求掺
3、适量的优质粉煤灰。3、原材料情况、原材料情况A、水 泥： 重庆拉法基水泥厂 PO 42.5R，fce=50.2MPa，c=3.10（g/cm3） ，堆积密度 1560kg/m3；B、细骨料：特细砂 Mx=0.9，s1=2.69（g/cm3） ，堆积密度1380kg/m3，含泥量 1.4%，含水率 7%；机制砂 Mx=2.9，s2=2.70（g/cm3） ，堆积密度1530kg/m3，含粉量 14%；C、粗骨料：石灰岩碎石 510mm，g=2.67（g/cm3） ，堆积密度1380kg/m3，含泥量 0.7%；石灰岩碎石 1025mm，g=2.67（g/cm3） ，堆积密度 1400kg/m3，
4、含泥量 0.5%；D、外加剂：聚羧酸缓凝高效减水剂（PCA-R） ，含固量 23%，减水率29.5%，掺量 1.5%,，重庆三圣特种建材股份有限公司E、掺合料：级粉煤灰，F=2.42（g/cm3） ，堆积密度 1320kg/m3，细度 22.0%，需水量比 99%，烧失量 4.72%，掺量 8%12%；F、拌合水：自来水。4.4. 组员及任务分配组员及任务分配任务（合作完成配合比设计）：1.根据原材料检测数据，遵照现行混凝土配合比设计规程要求，进行配合比设计计算；2.以设计计算为基准，通过实际试配、调整，得到满足该混凝第第 4 页页 共共 20 页页土工程要求的混凝土配合比；3.编写设计说明书
5、。其中包括配合比设计说明与计算；实验室试配内容、测试数据与处理结果。二、理论配合比设计二、理论配合比设计1 1、C30C30 基准混凝土理论配合比计算基准混凝土理论配合比计算（1）确定配制强度 fcu,0混凝土配制强度 f fcu,0cu,0的计算公式：, 0,1.645cucu kff式中：f fcu,0cu,0混凝土配制强度(MPa)f fcu,kcu,k混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)混凝土强度标准差(MPa)由于无统计资料计算混凝土强度标准差，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范 （GB50204）的规定取用。而所要求设计的混凝土等级C30级在C30C60级范围内，则取=
6、6.0MPa，由所设要求的混凝土等级为 C30 级可知 fcu,k =50PMPa，由可知：, 0,1.645cucu kff, 0,1.64550 1.645 6.059.87cucu kffMPa （2）确定水灰比 W/C由所给材料情况中水泥为重庆拉法基水泥的 PO 42.5R，fce=50.2MPa，c=3.10（g/cm3） ，堆积密度 1560kg/m3；第第 5 页页 共共 20 页页而所要要求配制的基准混凝土强度等级为 C30 级小于 C60 级时，按混凝土强度公式计算水灰比：cecuce fffCWba0,a/ 式中：a 、b回归系数；水泥 28d 抗压强度实测值，cefMPa
7、根据重庆地区所使用的水泥、集料，回归系数a=0.482、b=0.269。混凝土强度等级为 C30C60,其混凝土水灰比为：a ce, 0ab cef0.482 50.2/0.3645f 59.870.48250.2cuW Cf 配筋混凝土的最低强度等级、最大水胶比、和单方混凝土胶凝材料的最低用量宜满足混凝土结构耐久性设计与施工指南中表4.0.2 规定。表表 4.0.2 最低强度等级、最大水胶比和胶凝材料最小用量(kg/m3)设计使用年限环境 级别作用等级一100 年二50 年三30 年AC30， 0.55， 280C25， 0.60， 260C25， 0.65， 240BC35， 0.50，
8、300C30， 0.55， 280C30， 0.60， 260CC40， 0.45， 320C35， 0.50， 300C35， 0.50， 300DC40， 0.40， 340C40， 0.45， 320C40， 0.45， 320EC45， 0.36， 360C40， 0.40， 340C40， 0.40， 340FC30， 0.32， 380C45， 0.36， 360C40， 0.36， 360注：1、表中数据需与表 5.0.8 的保护层厚度要求相配合。 2、表中混凝土在不同的环境类别下尚需符合 4.0.4 至 4.0.9 条要求。 3、表中胶凝材料最低用量指骨料最大粒径约为 20mm
9、 的混凝土，当最大粒径较小或较大时需适当增减胶凝材料的用量 4、对于冻融和化学腐蚀环境下的薄壁构件，其水胶比宜适当低于表中对应的数值。第第 6 页页 共共 20 页页5、对于 100 年设计使用寿命且环境作用为 D 或 D 级以上时，可在混凝土的胶凝材料中加入少量硅灰。根据贵州地区实际用砂情况以及混凝土耐久性和强度要求，取W/C=0.355（3） 确定单位用水量 mw0所给材料情况：普通自来水设计要求：出机坍落度为 19030 mm，且 2 h 坍落度损失不大于 30 mm。且碎石的最大粒径为 25mm重庆市地方标准:DB50/5030-2004中表 5.0.2 混合砂 塑性混凝土的用水量(k
10、g/m3)碎石最大粒径(mm) 拌合特坍落度(mm)162031.540 10-30195185175165 35-50205195185175 55-70215205195185 75-90225215205195 注:1,本表用水量系采用细度模数为 1.8-2.1 的混合砂时的平均值.细度模数小于 1.8 时,每立 方米混凝土用水量可增加 0-5 公斤:细度模数大于 2.1 时,则可减少 0-5 公斤. 2,掺用各种外加剂或掺合料时,用水量相应调整. 3 水灰比小于 0.35 的混合砂混凝土以及采用特殊成型工艺的混合砂混凝土用水量应通过试 验确定.由于要求坍落度为193cm ，贵州市地方标
11、准中表5.0.2选取基准坍落度为90mm 为基础，当石灰岩碎石525mm，即最大粒径为25mm 时, 单位立方米用水量 mw为: mw1 =205kg（4） 确定每立方米混凝土的水泥用量 mc00 c0205m577kg/0.355wam W C第第 7 页页 共共 20 页页届合摘自 JCJ/T 5596 的图 2 可知，水灰比 W/C=0.355 和水泥用量 mc0=577kg 满足要求。图 2 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（5）确定粗集料单位立方米用量 mg0和细集料单位立方米用量 ms0由于表 5.0.2 用水量系采用中砂时的平均值，且普通水泥混凝土与砌筑砂浆中往往优先选用中砂，则
12、细骨料用特细砂和机制砂配合，其细度模数应该在（2.3 , 3.0）范围内。混合砂的细度模数可按以式简易计算: Uf(混)=Uf(机)*A(机)+Uf(特)*A(特)式中: Uf(混)混合砂细度模数 Uf(机)机制砂细度模数 Uf(特)特细砂细度模数 A(机)混合砂中机制砂的百分比(%) A(特)混合砂中特细砂的百分比(%)常用特细砂与机制砂的比例为 3:7 或 5:5.当特细砂：机制砂=5:5 时，不符合要求，舍弃。)0 . 3 , 3 . 2(94. 10.52.90.50.98xM第第 8 页页 共共 20 页页当特细砂：机制砂=3:7 时，符合要求。)0 . 3 , 3 . 2(32.
13、27 . 09 . 23 . 098. 0Mx所以选定渠河砂与歌乐山机制砂按质量比为3:7配制细骨料，此时即可得到中砂。重庆市地方标准:DB50/5030-2004中表 5.0.3 混合砂 混凝土砂率(%)碎石最大粒径(mm) 水灰比(W/C)162040 0.3526-3125-3023-28 0.4529-3428-3326-31 0.5532-3731-3629-34 0.6534-3933-3831-37 注:1,只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时,砂率应适当增大, 2,对薄壁构件,砂率取偏大值.混合砂作细骨料配制抗渗混凝土和泵送混凝土时,砂率宜控制在3038%之间。由插入法有：即得：4
14、020%28%30 2520%300 s%5 .29s0混合砂大流动性,泵送混凝土砂率,可取上表的上限,以坍落度为60mm 为基准，经试验,根据混凝土拌合物的坍落度按每增加 20mm,砂率增加 1%予以调整。所以当塌落度要求为 193cm 时，则：%36%12060190%5 .29s采用体积法，由，（因无引气剂） ，101. 0m0000ggsswwccmmm1可知：， ， 0102057720510 110003.112.692.702.67ssgmmm %36s 002010201 gssss mmmmm而且 ms01: ms02=3:7第第 9 页页 共共 20 页页细骨料的单位立方米
15、质量为 ms01=175kg,ms02=408kg。细集料密度为：g/cm3。粗骨料的697. 270. 27 . 069. 23 . 07 . 03 . 021sss单位立方米质量为 mg0 =1034kg，粗骨料中大小石子按 65%：35%分，则小石子为 mg0 1=362kg,mg0 3=672kg。实际用砂量：ms01=175/（1-0.07）=188kg,实际用水量：w1s01mm7%205 175 7%193wmkg即 mcp=2399kg/m3，满足每立方米质量在 23502450kg 的条件。综上所述，C30 基准混凝土理论配合比设计如下表：细骨料粗骨料/ mm材料名称水泥 特
16、细砂机制砂小石子 大石子水外加剂 粉煤灰 其他每 m3用量 /kg577175408 362672205/质量比10001.0101.7890.355/2 2、C30C30 泵送粉煤灰混凝土理论配合比设计泵送粉煤灰混凝土理论配合比设计根据粉煤灰混凝土配合比设计规范， C30 泵送粉煤灰混凝土理论配合比设计是在 C30 基准混凝土理论配合比基础上进行设计计算的。(6)确定粉煤灰单位立方米用量 mf所给材料情况：掺合料：级粉煤灰，细度 22.0%，需水量比102%。烧失量 4.72%,掺量 8%12%。暂取取代率 f=12%，则 C30 泵送粉煤灰混凝土中水泥单位立方米用量 mcf为：。0m(1)
17、577 (1 12%)507kgcfcmf第第 10 页页 共共 20 页页而其中取代水泥的粉煤灰是按超量取代法添加的，在 GBJ 14690中夜对粉煤灰的超量系数有如下规定：图 3 粉煤灰的超量系数则超量系数 K 范围为 1.31.7，在此暂取 K =1.3 进行计算。所以，所要求设计的 C30 泵送粉煤灰混凝土中粉煤灰单位立方米用量 mf为：。0m1.3 577 12%89kgfcKmf则超量粉煤灰的质量为 mfe为：0(1)(1.3 1) 577 12%21kgfecmKmf此时，减水剂的量为：（507+89）1.5%=8.90kg(7)确定添加粉煤灰后骨料的单位立方米用量 msea、添
18、加粉煤灰后细骨料的单位立方米用量 mse为：e21 2.697583=5602.42sfs ss Fmmmkg 特细砂和机制砂按照质量比为 mse1: mse2 =3:7 来配制试验用细骨料，mse1=168kg,mse2=392kg。 b、添加粉煤灰后粗骨料的单位立方米用量仍与 C30 基准混凝土理论配合比计算中粗骨料的单位立方米用量相同，分配比例也相同，则小石子为 mg0 1=362kg,mg0 3=672kg。实际用砂量：ms01=168/（1-7%）=180kg,第第 11 页页 共共 20 页页减水剂减水的量129.5%=205 29.5%60wmkg实际用水量：w101m60(7%
19、)8.9 (1 23%)205-60 168 7%-8.9 (1 23%)126wsmmkg即 mcp=2346kg/m3，满足每立方米质量在 23502450kg 的误差为 2%条件。综上所述，C30 掺粉煤灰混凝土理论配合比设计如下表：细骨料粗骨料/ mm材料名称水泥 特细砂机制砂小石子 大石子水外加剂 粉煤灰 其他每 m3用量 /kg507168392 3626721458.9089/质量比10001.1052.0390286 0.0180.175/三、理论配合比设计结果三、理论配合比设计结果综合以上配合比设计结果，C30 基准混凝土理论配合比和 C30 泵送粉煤灰混凝土理论配合比如下表
20、：细骨料粗骨料材料名称水泥特细砂 机制砂小石子大石子水外加剂 粉煤灰 /每 m3用量 （kg）577175408362672205/C30 基准 混凝土质量比1.0001.0101.7890.355/ 每 m3用量 （kg）5071683923626721458.9089/C30 泵送粉 煤灰混凝土质量比1.0001.1052.0390.286 0.0180.175/四、实验室试配配合比设计与试配后拌合物性能测试结果四、实验室试配配合比设计与试配后拌合物性能测试结果适配环境：重庆大学材料学院工艺实验室于 2011 年 11 月 29 日下午第第 12 页页 共共 20 页页实验所用仪器：小电子
21、秤：最大量程 100Kg 最小量程 400g，精度为20g；大电子称：最大量程 150Kg 最小量程 1Kg，精度为 50g；振动台 1m2；容量筒：5L；模具用的是 100mm100mm100mm 的三联模。1、C30 基准混凝土实验室试配配合比设计计算基准混凝土实验室试配配合比设计计算综上所述，C30 基准混凝土理论配合比设计如下表：细骨料粗骨料/ mm材料名称水泥 特细砂机制砂小石子 大石子水外加剂 粉煤灰 其他每 m3用量 /kg577175408 362672205/质量比10001.0101.7890.355/实验室材料含水情况：特细砂含水率 7%。调整后单位用水量=原单位用水量-
22、原单位特细砂用量含水率=205-1757%=193实际用砂量：ms01=175/（1-0.07）=188kg实验室用粗骨料由大碎石和小碎石按 65:35 的比例配合而成，因含水率的影响以及砂中含水，调整后 C30 基准混凝土实验室试配配合比如下：细骨料粗骨料/ mm 材料名称水泥 特细砂机制砂小石子 35% 大石子 65%水外加剂 粉煤灰其他每 m3用量/kg577193408362672188/质量比10001.0421.7890.326/10L 用量（）5.771.934.083.626.721.88/实验时,在搅拌过程中发现拌合物太干拌合性能不良同时还不能第第 13 页页 共共 20 页
23、页满足坍落度 46cm 的要求,因此在实验过程中额外加了 0.20kg 水(实际情况应该是按照水灰比 W/C=0.355 按比例加入水泥和水搅拌后的水泥浆，为赶时间，由老师指导直接单纯添加了水)。因此实际用的配合比为：细骨料粗骨料 材料名称水泥 特细砂机制砂小石子大石子水外加剂 粉煤灰 其他每 m3用量/kg577193408362672215/质量比10001.0421.7890.373/10L 用量（）5.771.904.083.626.722.15/2 2、C30C30 粉煤灰泵送混凝土实验室试配配合比设计计算粉煤灰泵送混凝土实验室试配配合比设计计算综上所述，C30 掺粉煤灰混凝土理论配
24、合比设计如下表：细骨料粗骨料/ mm材料名称水泥 特细砂机制砂小石子 大石子水外加剂 粉煤灰 其他每 m3用量 /kg507168392 3626721458.989/质量比10001.1052.0390.2860.0180.167/实验室材料含水情况：特细砂含水率 7%。调整后单位用水量=原单位用水量-原单位特细砂用量含水率-减水剂中的水=205-1687%-8.9（1-23%）=186减水剂减水量：129.5%=205 29.5%60wmkg实际用水量=调整后单位用水量-减水剂减水量=185-60=126实际用砂量：ms01=168/（1-0.07）=180kg实验室用粗骨料由大碎石和小碎
25、石按 65:35 的比例配合而成，因含水率的影响调整后 C30 泵送粉煤灰混凝土实验室试配配合比如第第 14 页页 共共 20 页页下：细骨料粗骨料/ mm 材料名称水泥 特细砂机制砂小石子 35% 大石子 65%水外加剂 粉煤灰其他每 m3用量/kg5071803923626721268.9089/质量比10001.1282.0390.249 0.0180.167/10L 用量（）5.071.803.923.626.721.26 0.0898.90/3 3、试配后拌合物性能测试结果、试配后拌合物性能测试结果（1）坍落度和扩展度宏观均无离析泌水现象。坍落度和扩展度的数据记录：项目坍落度扩展度基
26、准混凝土/mm40粉煤灰混凝土/mm250685（2）混凝土拌合物的表观密度混凝土的表观密度测试的数据记录：项目 玻璃板+容量m3 玻璃板+容量+混凝土基准混凝土/kg1.8013.82粉煤灰混凝土/kg1.9214.18拌合料的表观密度实测值：（容量筒体积 V=5L）31 0mm VA、C30 基准混凝土拌合料的表观密度实测值为kg/m331 c,tm13.82 1.80100024045m V实际混凝土的体积：第第 15 页页 共共 20 页页577310058326971034270021510000.01=1.010表观密度计算值：c,c =57758310342151.0102385
27、/m3c,t-c,c/c,c100%=2404-2385/2385100%=0.042%基准混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值没有超过计算值的 2%。B、C30 粉煤灰泵送混凝土拌合料的表观密度实测值为kg/m331 c,tm -m14.18 1.92100024505V实际 C30 粉煤灰泵送混凝土的体积为：89/2420+507/3100+560/2697+1034/2700+145/1000+0.01=0.946表观密度计算值：c,c=895071034560+1450.9462468/ m3c,t-c,c/c,c100%=2450-2468/2468 100%=0.729%C30
28、 粉煤灰泵送混凝土的表观密度实测值与计算值之差的绝对值没有超过计算值的 2%。综上所述，计算得：基准混凝土的表观密度为 2385kg/m3：粉煤灰混凝土的表观密度为 2468kg/m3五、强度测试原始记录与强度结果的确定五、强度测试原始记录与强度结果的确定试件成型日期：2011 年 11 月 29 日 试件拆模日期：2011 年 11 月 30 日 第第 16 页页 共共 20 页页7d 测强日期：2011 年 12 月 06 日28d 测强日期：2011 年 12 月 27 日本次试验采用的是 100mm100mm100mm 的立方体试件强度计算：混凝土立方体抗压强度计算公式: P=AF式中
29、P 混凝土立方体试件抗压强度(MPa) ;F 试件破坏荷载(N);A 试件承压面积(mm2).对于非标准的试件要乘以折算系数K：100mm立方体试件抗压强度折算系数Kfcu（MPa）强度折算系数 Kfcu（MPa）强度折算系数 K550.9576850.9256650.9486950.9166750.93960.90一、一、7d 强度测试强度测试强度测试环境：重庆大学建筑材料性能实验室于 2011 年 12 月6 日混凝土的表面情况：基准混凝土的表面更灰暗，掺了粉煤灰的则显得更灰白强度测试仪器：压力机 最大量程 200t，精度 0.5t在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级C30且C60
30、时，取每秒钟0.8-1.OMPa。实验过程：在实验过程中，加压速度大于0.8MPa，所测的实验数据应该偏大。第第 17 页页 共共 20 页页7d 抗压强度的数据记录 项 目123 C30 基准混凝土/kN470465455 折算前47465455 折算后44.644.243.2 平均值44.0C30 基 准混凝 土强度 /MPa相对误差%1.4 0.41.8 C30 粉煤灰泵送混凝土/kN590600585 折算前596058.5 折算后56.057.055.6 平均值56.2C30 粉 煤灰泵 送相对误差0.4 1.41.1混凝土立方体抗压强度计算应精确至0.1MPa。计算时以三个试件的折
31、算后的强度平均值作为该组试件的强度实验结果。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的 15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值;如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的 15%，则该组试件的试验结果无效。按上所诉内容可计算并验证 7d 混凝土抗压强度的值（折算后的值）：基准混凝土的强度为：44.0MPa粉煤灰泵送混凝土的强度值为：56.2MPa二、二、28d 强度测试强度测试强度测试环境：重庆大学建筑材料性能实验室于 2011 年 12 月6 日混凝土的表面情况：基准混凝土的表面更灰暗，掺了粉煤灰的则显得更灰白第第 18 页页 共共 20 页
32、页强度测试仪器：压力机 最大量程 200t，精度 0.5t在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级C30且C60时，取每秒钟0.8-1.OMPa。实验过程：在实验过程中，加压速度大于0.8MPa，所测的实验数据应该偏大。28d 抗压强度的数据记录 项 目123 C30 基准混凝土/kN457562555 折算前45.756.255.5 折算后43.453.452.7 平均值52.7C30 基 准混凝 土强度 /MPa相对误差%17.6 1.30 C30 粉煤灰泵送混凝土/kN750755775 折算前7575.577.5 折算后71.271.773.6 平均值72.2C30 粉 煤灰泵 送
33、相对误差1.40.71.9混凝土立方体抗压强度计算应精确至0.1MPa。计算时以三个试件的折算后的强度平均值作为该组试件的强度实验结果。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的 15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值;如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的 15%，则该组试件的试验结果无效。按上所诉内容可计算并验证 28d 混凝土抗压强度的值（折算后的值）：基准混凝土的强度为：52.7MPa第第 19 页页 共共 20 页页粉煤灰泵送混凝土的强度值为：72.2MPa六、课程设计小结六、课程设计小结1 1、数据分析、数据分析：经过初始的配合
34、比设计，在实验室进行试配。在搅拌过程中，由于为了满足强度要求和重庆地区用混合砂的情况，适度降低了水灰比（C/W=0.355），导致水泥的用量有点偏大，拌合物很黏，拌合有点困难。拌合掺粉煤灰的混凝土时，测量的塌落度为250mm，与设计要求19030 mm差距有点大，会影响拌合物的凝结时间和经时损失。通过7d和28d强度测试，粉煤灰泵送混凝土的强度值满足设计要求，并且与基准混凝土相比有一定程度的增长，特别是28d强度比设计要求高很多。此次实验室的混凝土试配基本上满足设计要求，也有一定的泵送性。虽然塌落度偏高，但一样可以泵送，满足施工要求。不过，从当今的商品混凝土的经济效益上来说，本次实验配合比不够
35、经济，有一定程度的浪费。在实际的施工中，这样的配合比是不合要求的，不过在教学实验中这还是可以做一个参考配合比的，毕竟实际的施工配合比是经过多次的试配试验后获得的。因此，此次我们的配合比设计是基本合格的，但是要应用于实际施工中就要适当增加水灰比，降低水泥的用量，节约原材料，从根本上解决浪费问题。2.2.误差分析：误差分析：通过前期的配合比设计和试配以及数据分析，试验过程中和数据处理都存在各种误差。综合分析有以下几点：1）特细砂的含水量有点偏高；第第 20 页页 共共 20 页页2）虽然在称量机制砂时，我们粗筛了一下，但是含粉量也偏高；3）粗集料和细集料的颗粒细度；4）称量系统和各种测试仪器的误差；5）人工拌合的不均匀，人为因数造成的读数误差和数据处理误差；虽然存在总总误差，但都控制在允许范围之内，所以得到的实验结果是真实可信的。3.3.心得体会心得体会: :