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1、第四届第四届泵泵送混凝土配置技送混凝土配置技术术大大赛赛队队名：名：队员队员： ：一、设计依据一、设计依据：1GJ55-2011普通混凝土配合比设计规程2JGJT10-2011混凝土泵送施工技术规程350119-2003混凝土外加剂应用技术规范4BJT46-90粉煤灰混凝土应用技术规程5JGJ28-86粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程7GJ52-79普通混凝土用砂质量标准及检验方法8GJ53-79普通混凝土碎石或卵石质量标准及检验方法9. GB50204-2011混凝土结构工程施工质量验收规范10.赵铁军教授的双掺高性能混凝土配合比实验研究二、设计要求二、设计要求1.配合比的设计原则 泵送混
2、凝土配合比设计方法，是在普通方法施工的混凝土配合比设计方法的基础上结合混凝土可泵性要求进行确定。泵送混凝土对其可泵性有特殊的要求，即:要求混凝土具有建筑工程所要求的强度需求，同时要满足长距离泵送的需要。即混凝土在达到可泵性要求时应服从于阿布拉姆斯水灰比定则。而且，泵送混凝土的骨料分离系数要尽可能小，混凝土要有足够的粘聚性，使其在运输、泵送、施工中不发生分离。混凝土配合比的设计一定要遵循以下原则:稳定骨料所需骨料用量原则；最大限度密度填充原则；混凝土可泵性原则；骨料离析系数最小原则。 (1)水泥泵送混凝土选用的水泥品种要视施工所处的环境和混凝土工程的特点来确定，一般选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥
3、、矿渣硅酸盐水泥，但是无论选用的水泥是什么品种，前提都必须符合相应标准。（2）粗骨料在混凝土的组织结构中，骨料发挥着骨架作用。因此，配制泵送混凝土过程中怎样选取骨科以满足混凝土的强度、耐久性和工作性显得异常重要。粗骨料要选用表面粗糙、质地坚硬的碎石且连续级配，级配程度良好，空隙率比较小，针片状颗粒的含量不宜大于 10%，提高混凝土稳定性，便于泵送混凝土的施工，（3）细骨料细骨料对混凝土拌合物可泵性影响比粗骨料大得多，一般选择二区级配良好的砂。(4)矿物掺合料粉煤灰的选用主要参照(GBT15962005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰)的行业标准。煤粉灰的主要矿物组成为铝、硅酸盐玻璃微珠和海绵状玻璃
4、体。这些玻璃体不仅粒度细，质地致密，内比表面积小，而且表面光滑能够充分地填充水泥浆体的空隙，提高混凝土的密实度。煤粉灰具备一定的矿物活性，不仅会改变空隙结构，而且会降低混凝土内部的空隙率，很大程度上可以提高混凝土密实度。因此，一定程度上粉煤灰能够代替混凝土中的部分水泥或者部分细骨料。2.原材料设计参数水泥： 密度 3140kg/m3 强度标号 42.5强度富余系数 1.05石子： 类型 碎石级配 连续级配最大粒径 20 mm表观密度 2700kg/m3砂： 细度模数范围 中砂表观密度 2650kg/m3减水剂： 聚羧酸减水剂比例掺量 1%减水率 30%粉煤灰： 取代水泥方式 等量取代表观密度
5、2300kg/m3矿粉： 表观密度 2500kg/m3比例掺量 10%三、配合比设计三、配合比设计1计算理论配合比计算理论配合比 （1 1）确定配置强度（）确定配置强度（fcu,hfcu,h）已知：设计混凝土强度 fcu,k =40 MPa，无混凝土强度统计资料，查表得标准差 =5.0 MPa，计算混凝土配置强度：fcu,h =fcu,k+1.645= 48.2 MPa(2)(2)确定水胶比确定水胶比(W/B)(W/B)已知：混凝土配置强度 fcu,h =48.2 MPa，水泥强度等级fce,k= 42.5 MPa ，无混凝土强度回归系数统计资料，采用最新普通混凝土配合比设计规程查得碎石 A=
6、0.53 ，B =0.20，计算水泥实际强度：fce = Kc fce,k fce = 44.6 MPaKc水泥强度等级富余系数，根据水泥的存放情况具体而定，暂定为 1.05，水泥实际情况需通过试验测定。计算水胶比：W/B=Afce/(fcu,h+ABfce)=0.5344.6/(48.2+0.530.2044.6)=0.450.6根据耐久性校核水胶比满足耐久性要求(3)(3)确定用水量（确定用水量（MwsMws）已知：要求混凝土拌合物坍落度为60-200mm，碎石最大粒径为20；假设现场搅拌并泵送，故可不考虑经时坍落度损失，查表取混凝土用水量 Mwo =240 kg/m3，由于采用聚羧酸减水
7、剂，其减水率（）为 30%，计算用水量：Mws = Mwo (1-)=240（1-0.3）=168 kg/m3(4)(4)计算胶凝材料用量计算胶凝材料用量已知：混凝土用水量 Mws =168 kg/m3，水胶比 W/B=O.45 ，粉煤灰掺入量采用等量取代法，取代水泥百分率 f1=5%，矿粉掺入量采用等量取代法，取代水泥百分率 f2=10%，得：胶凝材料用量McsMfs+Mbs胶凝材料=Mwo/(W/B)168/0.45373kg/m3粉煤灰 Mfs3735%19kg/m3矿粉 Mps=37310%=37kg/m3水泥用量：水泥=胶凝材料粉煤灰-矿粉Mcs=373-19-37=317kg/m3
8、检验：水泥、粉煤灰和矿粉总量为 373 kg/m3大于 300 kg/m3 ， 满足要求。 （6 6）计算减水剂用量（）计算减水剂用量（MbsMbs）聚羧酸减水剂掺量暂去为水泥用量的 1%，由于粉煤灰和矿粉是等量取代水泥用量，水泥用量为（317+19+37）373 kg/m3，计算减水剂用量：Mbs =3730.01=3.73kg/m3（7 7）确定砂率（）确定砂率（ss）坍落度为 60mm 的混凝土时，砂率为 34%，当坍落度大于 60mm 时，应相应增大砂率，按每增大 20mm，砂率增大 1%予以调整，故暂初步确定砂率为 41%。 （8 8）计算砂、石用量）计算砂、石用量已知：水泥密度 c
9、=3140 kg/m3 ，砂表观密度 s=2650 kg/m3 ，碎石表观密度 g=2700 kg/m3，粉煤灰表观密度 f=2300 kg/m3 ，矿粉表观密度 p=2500 kg/m3采用体积法计算，得：317/3140+Mss/2650+Mgs/2700+168/1000+19/2300+37/2500+0.011=12700Mss +2650Mgs =s =Mss /( Mss+ Mgs )= 0.41砂：Mss =765kg/m3石：Mgs =1100kg/m3由此得每立方米双掺泵送混凝土理论配合比为：水泥：水：砂：石子：粉煤灰：矿粉：减水剂=317:168:765:1100:19：
10、37:3.73= 1:0.53:2.41:3.47:0.06：0.12:0.012通过计算混凝土密度为 2410 kg/m32.2.试拌调配、提出基准配合比试拌调配、提出基准配合比(1)(1) 计算试拌材料用量：计算试拌材料用量：按计算初步配合比，试拌 12L 混凝土的材料用量为：水泥：3170.012=3.8 kg， 砂：7650.012=9.18 kg ， 石子：11000.012=13.20 kg， 水：1680.012=2.01 kg，粉煤灰：190.012= 0.228 kg 矿粉：370.012=0.444 kg 减水剂：3.730.012=0.0448 kg根据现场砂和石子的含水
11、率情况进行适量调整：水泥：Mcs= Mcs粉煤灰：Mfs= Mfs矿粉：Mps= Mps砂：Mss= Mss(1+a%)石子: Mgs= Mgs(1+b%)水：Mws= Mws- Mssa%- Mgsb%a%砂的含水率b%石子的含水率（2 2）在实验室进行实测）在实验室进行实测: :根据坍落度具体实测结果，进行和易性调整，减少或增加水泥和水的掺量，根据黏聚性和保水性情况，调整砂率，增加或减少砂用量。计算各材料用量，确定基准配合比，进行强度和耐久性复核。四、实验步骤四、实验步骤1.材料准备（1）按基准配合比称取定量的水泥、粉煤灰、矿粉并将其掺和均匀（2）按基准配合比称取定量的砂、水、石子2试件制
12、备（1）将称取的砂、石子、水泥、粉煤灰掺和均匀（2）将水分三次添加，第一次添加三分之二，第二次、第三次分别添加六分之一并拌合减水剂，使混凝土机械搅拌均匀（3）将制拌均匀的混凝土放入模具内机械振捣制备试块（4）三天后拆除模具并用蒸汽养护，七天后测量试块的抗压强度3.养护方法在正常大气压下进行蒸汽养护。蒸汽养护的目的是为了获得较高的早期强度，一边在浇筑后能对混凝土产品进行处理。在特殊的养护室中施加低压蒸汽养护，混凝土构件用盒子或塑料布进行覆盖后通过软胶皮管供给蒸汽。蒸汽养护会导致混凝土长期强度的降低，而且对各龄期的强度都有不利的影响，但在 28d 龄期前，这种不利的影响由高温养护对强度增长的有利影
13、响所掩盖。其养护过程包括推迟时间间隔、升温阶段、高温下的蒸汽养护阶段、冷却阶段及随后的湿养护阶段。采用的程序为：调整阶段 25h，升温阶段采用的升温速率为每小时 2244 摄氏度，直至最高温度为 5082 摄氏度，然后再最高温度下储存一段时间，并逐渐冷却至室温。整个养护阶段一般不超过 18h。五、经济性及创新性说明五、经济性及创新性说明1.双掺对混凝土工作性能的影响单掺矿粉可使混凝土的坍落度增大，矿粉颗粒呈球形，表面光滑致密，吸附水较少，从而使混凝土的坍落度增大。此外，矿粉的颗粒比水泥细，它填充水泥颗粒间的空隙，达到进一步密实，使其水泥颗粒间的自由水得以释放，从而提高了混凝土的流动性，则就是通
14、常所说的微“集料效应” 。但是，掺量过多，会使超细粉含量过多，吸附水量增多，因此混凝土坍落度值减小，粘聚性增大，扩展度减小，可泵性降低，不利于混凝土的泵送施工。单掺粉煤灰对混凝土坍落度的影响，基本上与单掺矿粉相同，随着掺量的增加，混凝土的坍落度增大这是由于粉煤灰颗粒中含有较多的球状玻璃体，在拌合物中起到滚珠轴承作用，粘聚性比单掺矿粉效果好，扩展度明显增大，流动性、可泵性都得到改善。但掺量过多粉煤灰颗粒表面需要的吸附水增加，使得混凝土拌合物坍落度降低。矿粉和粉煤灰双掺，粉煤灰发挥“形态效应” ， 混凝土的坍落度会增大，消减掺加矿粉后拌合物的粘性，增大拌合物的流动性，减少泵送阻力，实现了矿粉和粉煤
15、灰的“工作性互补效应” 。 2.双掺对混凝土强度和抗渗性能的影响矿粉和粉煤灰发挥“强度互补效应” ，会提高混凝土强度，但会影响早期混凝土强度。矿粉发挥早期火山灰效应，改善混凝土中浆体和骨料的界面结构，弥补粉煤灰火山灰效应滞后，而导致的火山灰颗粒之间，界面粘结不牢引起的早期强度降低。双掺充分发挥矿粉和粉煤灰 “火山灰效应” ，由于“火山灰效应” ，改善了混凝土的微观结构，使水泥浆体的空隙率下降，提高混凝土的密实度同时与骨料界面的粘结力加强，从而提高了混凝土的抗渗能力。矿粉和粉煤灰双掺使用，二者发挥“优势互补效应”在掺量相同的情况下，无论是坍落度还是扩展度比单掺都有明显的改善，且整体和易性良好。抗压强度比单掺粉煤灰有提高，混凝土的抗冻、抗渗性能都较好。 考虑配制的混凝土强度较高，以及最优水泥用量的影响，以矿粉和粉煤灰共 15%的掺量，等量取代水泥，再者考虑双掺对高性能混凝土配合比的影响，根据赵铁军教授的根据赵铁军教授的双掺高性能混凝土配双掺高性能混凝土配合比实验研究合比实验研究以粉煤灰和矿粉以粉煤
