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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回归系数；fce水泥等级；fcu，o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 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取=6,得到混凝土配置强度为69.9MPa 2 确定水灰比W/
4、C对于碎石，其中 A=0.46 B=0.07 w/c=34.7% Fce=54.0MPa(水泥实际28天强度) Fcu,o=69.9MPa 由经验公式 得 w/c=34.7%2、 1 m3混凝土用水量mw的确定 按坍落度190mm设计则有 掺外加减水剂2.0%，所得减水率约为30% ，则3、 体积法算基准配比粗细骨料 c取为3000kg/m3 g为2700kg/m3(石子表观密度) s为2600kg/m3(表观密度) w=1000kg/m3 为含气量，介于1到2之间， 这里取1.5由此得到1033.1kg717.9kg479.5kg166.4kg我们选用6%的粉煤灰以及6%的硅灰，硅灰和粉煤灰
5、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） SF= 28.77kg（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：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：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，
6、 扩展度：675mm分析：对比实验的要求为：塌落度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 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
7、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01 m，比表面积约20000m2kg，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
8、掺量等有关。2 天龄期抗压强度测定：试件尺寸：100100100mm序号抗压强度（MPa）（乘以0.95的结果）156.2 255.4346.8舍取值55.4 37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
9、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）取值（MPa标准值（MPa）1001001001634 63.470.967.4277677.6371871.8数据分析：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
10、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
11、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
12、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Ca0Si02变小，Ca0Si02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
13、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425 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，操作时严谨认真，严格控制各道程序质量，是成功配制C60高强混凝土的关键所在。九、实验总结&课外知识点补充1、混凝土配合比设计， 填充包裹理论是最基本的理论。当然， 各材料的填充包裹， 井非
14、仅仅是对各材料“量” 的要求， 更要考虑它们是否容易相互填充包裹， 即各材料的整体级配要求。C60 泵送混凝土， 对原材料的整体级配要求更严格。在保证原材料各自的级配优良的前提下， 应考虑粗细集料混合料甚至其与胶凝材料的整体级配。因此， 选择砂率时， 可按砂石混合料最大堆积密度来确定。同时掺人磨细矿物掺合料以改善水泥的级配。在低水胶比情况下， 应限制石子的最大粒径， 以利提高混凝土强度。另外， 较小的石子最大粒径， 容易使石子颗粒与砂颗粒形成连续的颗粒分布群， 有利于骨料强度的发挥。通过这次实验我们将课本上的知识应用到实践中来，对配合比的基本设计方法有了更形象直观更深刻的理解。明白了各个设计步骤间内在的联系与制约关系，整个实验中我们亲自参与，体会到集体合作分工的高效率在工程建设中的重要性。作为土木工程师一定要有合作讨论的精神和虚心听取别人意见的品质，加上老师耐心指导，我们意识到传统的配合比设计方法存在的局限，意识到了随着科技的进步，材料技术的进步，混凝土配合比方法要及时改进。这
