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1、建筑材料实验四混凝土配合比设计实验报告第二组一、实验名称：1）C60高强泵送混凝土的配合比设计；2）C60高强泵送混凝土的实配及拌合物性能测定；3）C60高强泵送混凝土不同龄期的抗压强度测定。二、实验目的：1）掌握混凝土配合比设计的方法，学会通过查阅有关资料，在标准设计步骤指导下完 成基本符合预期要求的混凝土配合比方案；2）掌握混凝土拌合工序，学会混凝土拌合物性能的测试；3）配制出具有较好性能的C60高强泵送混凝土。三、实验原理：混凝土配合比设计步骤：1、选择坍落度或VB稠度；2、选择石子最大粒径；3、选择用水量和含气量；4、选择水灰比；A、B一回归系数；fce水泥等级；fcu，o一混凝土立方
2、体抗压强度标准值5、计算水泥用量；6、选择砂率；7、按照质量法或体积法得出粗细骨料用量（1）质量法：（2）体积法：四、实验器材及设备：混凝土实验室拌和：混凝土搅拌机、台秤、其他用具（量筒、天平、拌铲与拌板等）;坍落度确定：坍落度筒、捣棒、装料漏斗、小铁铲、钢直尺、镘刀；表观密度测定：容量筒、台秤、振动台；试件的制作：试模、振动台、振动棒、钢制捣棒、混凝土标准养护室；立方体抗压强度测试：压力试验机、钢尺。五、实验步骤：1）混凝土拌合物性能测试：1、测坍落度；2、测扩展度2）试件成型：1、100x100x100 3 条；2、100x100x400 1 条；3、100x100x200 3 条；3）立
3、方体抗压强度测定。六. 混凝土配合比设计过程：1）原材料选择：a）水泥制造厂：北京水泥厂京都P.O 42.5 28天实际强度54.0MPa.b）石子碎石，粒径520mmc）砂产地：昌平 细度模数:2.3-2.6中砂表观密度:2.60g/cm3d）水普通自来水e）掺合料A粉煤灰产地：元宝山I级灰B硅粉挪威f）减水剂-聚羧酸高性能减水剂，掺量0.5%-0.8%减水率15-20%;1.0-1.5%减水 率 15-25%, 1.6-2.0%减水率 25-30%,2）配合比设计：1、确定混凝土配制强度由f广七,k + L645。取6 =6,得到混凝土配置强度为69.9MPa2确定水灰比W/C对于碎石，其
4、中 A=0.46 B=0.07w/c=34.7% Fce=54.0MPa（水泥实际28天强度） Fcu,o=69.9MPa由经验公式w/c =% 得w/c=34.7%f ,o + AaH2、1 m3混凝土用水量mw的确定按坍落度190mm设计则有m = 215 + 9 x 2.5 = 237.5kgw 0 掺外加减水剂2.0%，所得减水率约为30%，则mw0 = 237.7 x 0.7 = 166.4kgmc0 = mw/ （W / C） = 166.4 : 0.347 = 479.5kg3、体积法算基准配比粗细骨料mco mqo mso mwo + + 4- + 0.01a = L Pc P
5、g Ps Pws mso -=x 100%.a mso 4- rrigO p c 取为 3000kg/m3 p g为2700kg/m3（石子表观密度） p s为2600kg/m3（表观密度） p w=1000kg/m3 a为含气量，介于1到2之间，这里取1.5由此得到一1033.1kg717.9kg479.5kg166.4kgmgo =ms。=mwo =我们选用6%的粉煤灰以及6%的硅灰，硅灰和粉煤灰等量替代水泥。 计算结果如下（下述结果对应混凝土总密度2407kg/m3）mgo = 1033.1kg.mso = 717.9kg-mco = 422.0kg.m，。= 166.4kgSF= 28
6、.77kg （硅灰）FA = 28.77kg （粉煤灰）减水剂质量：9.59kg（总胶结物质量乘以2%）4、砂率的选取选取原因如下：水灰比卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）(W/C)10204016200.426-3225-3124-3030-3529-340.530-3529-3428-3333-3832-370.633-3832-3731-3636-4135-400.736-4135-4034-3939-4438-43砂率计算中，坍落度大于60mm的砂率，可经试验确定，也可在表4.0.2的基础上，按坍 落度每增大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整.此外，普通混凝土配合比设计规程中的
7、限定如下：泵送混凝土的砂率宜为35%-45%;所以，综合考虑上述所有因素，砂率选为41%-5配比：-25L混凝土对应的原料用量：叫:m,. ms. mg. SF: FA.减水=1:0.39:1.70:2.45:0.0068:0.0068:0.0227mc=10.55 土 0.5kg mw=4.16 土 0.02kg ms=17.9 土 0.2kg mg=25.9 土 0.3kg SF=71.9 土 0.3g FA=71.9 土 0.3g 减水=239.8 土 1g最后在现场根据砂的含水率调整砂和水的用量七. 实验结果处理分析1 塌落度：250mm,扩展度：675mm分析：对比实验的要求为：塌落
8、度180mm以上，扩展度450mm以上。此外实验中老师指出我们的混凝土在浇筑入模板后出现了少量的泌水与浮浆现象。这 些结果都显示了我们的拌合物塌落度过大了。- 按坍落度190mm，减水剂减水率达到30%来设计则有mw0 = 237.7 x 0.7 = 166.4kgmc0 = mw0 - (W / C) = 166.4 : 0.347 = 479.5kg我们按照标准设计的用水量为166.4公斤，事实上实验中减水剂掺量为1.5%，减水效 率约为25%，可见上述国家标准对于塌落度达到180mm以上的混凝土设计并不适用。按照 标准计算的结果的用水量使得塌落度偏大。外加剂对工作度的影响我们选用6%的粉
9、煤灰以及6%的硅灰，硅灰和粉煤灰等量替代水泥。单方用量均为 28.77kg .由于粉煤灰的粒径细小，成玻璃态，故可以降低需水量。硅粉具有独特的细度(1 p,rn 以下)、高硅(SiO2)含量及无定形性质，适宜代替部分胶凝材料。小的球状硅粉颗粒填充于 粗水泥颗粒间的部分空间，使细颗粒的粒度分布更合理，而且能置换出部分颗粒间填充的水 分。这种填充作用有助于拌合水改善混凝土的流动性。因此，改善水泥和硅粉的级配，能使 拌合物中可利用的自由水增加，达到所要求的稠度时，降低需水量。这也说明，掺入硅粉对 已给出用水量的混凝土，能改善流动性：另一方面，硅灰的平均粒径约0. 1 m，比表面积 约20000m2
10、/ kg，硅粉能吸附水分，从而增加用水量。硅粉对用水量要求的效果，取决于 几种因素，特别是外掺减水剂或超塑化剂时，水的用量与SF的掺量等有关。2 7天龄期抗压强度测定：试件尺寸：100x100x100mm序号抗压强度（MPa）（乘以0.95 的结果）156.2255.4346.8 舍取值55.437天龄期抗压强度测定结果=55.4 （MPa）（考虑到最小者与其余数据相对误差达到15%以上，可以舍弃，取中间值55.4 MPa） 按GB J107规范，混凝土28天抗压强度为平均不小于69Mpa，最小值不小于57兆 帕。我们的7天结果达到规范要求水平的77% （老师推荐为达到80%）。分析：我们的混
11、凝土采用硅灰与粉煤灰，但事先不知粉煤灰是高钙还是低钙的，并且掺量较 保守（6%）。强度结果略小于规范要求。文献对于外加剂影响总结如下：a低钙粉煤灰的28天前强度较低，最终强度改善。b高钙粉煤灰使得1、3天强度低，7天以后强度值增长明显。c硅灰影响在早期和长期的强度均有显著提高最后一个数据差异性较大，可能是振动密实程度不同或浇模过程中的浆体不均匀使得各 模具内混凝土性质有一定差异。3 28天抗压强度实验试件尺寸序号抗压荷载（KN）抗压强度（MPa）取MPa 标准值（MPa）100X100X100163463.470.967.4277677.6371871.8数据分析：按GB J107规范，混凝土
12、 28天抗压强度为平均不小于69Mpa， 最小值不小于57兆帕。我们的实验结果比要求少了 1.6 MPa。混凝土的强度由孔隙、过渡区和裂缝扩展过程来确定。C60高强混凝土过 渡区得到加强，断裂有可能穿过骨料发生。水泥、粗细集料性能、掺和料的性能及掺量、缓凝型高效缓凝减水剂的性 能及掺量是对C60混凝土性能起关键作用的因素，同时也是决定C6O混凝土性能是否良好、是否经济的决定因素。(1) 粗细料的级配对强度的影响级配对C60混凝土性能的影响是非常显著的。级配良好的集料具有较大的 堆积密度，同时也具有较小的空隙率，在混凝土中能形成坚强的骨架。换言之， 在其他条件相同时，堆积密度最大，即空隙率最小的
13、集料，是理想的而且，C60 高强混凝土的骨料强度对整体强度起着很重要的影响。细集料品种对混凝土强度 的影响程度比粗集料小，所以混凝土公式中没有反映砂对混凝土强度的影响，但 砂的质量对混凝土强度也有一定影响。由于施工现场砂石质量变化相对较大，因 此应根据现场砂含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把试验配合 比与施工配合比混为一谈。而我们在实验时并未根据实验状况及时调整，这也是 引起强度偏低的原因之一。(2) 矿物掺和料对强度的影响掺粉煤灰的混凝土，由于延缓了其凝结时间，故早期强度与混凝土相比较低， 但后期强度得到较大的增长。粉煤灰与硬化水泥石的骨面层受到火山灰反应产物 的填充，相互结合
14、强化，从而使粉煤灰混凝土的抗压强度和抗弯强度都比基准混 凝土要高。硅灰颗粒非常微细，在高效减水剂和强力搅拌作用下，可以分散填充到水泥颗 粒的间隙中，大幅度降低水胶比，提高混凝土强度。加入SF 一方面起到填充作 用，减少水泥石的空隙，使水泥石致密，降低透水和透气性；另一方面，SF与 Ca(0H)2反应生成CSH凝胶，该凝胶中Ca0 / Si02变小，Ca0 / Si02比越小，组 织结构越致密，对强度发展越有利.所以混凝土初期强度较低也可能与硅灰和粉煤灰的慢反应速率对强度产生了影 响有关。(3) 外加剂对强度的影响高性能减水剂的高减水功能能达到大幅度降低混凝土水灰比、保证预期强度 的目的；其保塑
15、功能达到泵送施工要求。矿物掺合料的掺入，减少了混凝土的水 泥用量，随之减少了水化热，从而减少了由于水化热引起的体积变形、开裂等一 系列问题；由于矿物掺合料的加入，水泥熟料与外加矿物的水化产物有相互填充 的作用，提高了混凝土的密实性；矿物掺合料与水泥熟料有二次以至多次水化反 应，致使混凝土的水泥基多相系矿物生成物发育充分。上述效应对混凝土的长期 性、耐久性及强度均有提高作用。但是我们实验中的减水剂效率超出了实验预期，且出现了一定的泌水现象， 这也可能使混凝土初期强度降低。八结论采用42. 5 MPa普通硅酸盐水泥，外加高效减水剂，优质粉煤灰与硅灰，配以合适的粗细 骨料级配，可以配制C60高强泵送混凝土。配比时对比优化方案，操作时严谨认
