畢業(yè)設計--不同參量的粉煤灰配置高性能混凝土配合比的優(yōu)化設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　題目：不同參量的粉煤灰配置高性能混凝土配合比的優(yōu)化設計</p><p>　　專 業(yè)： 材料工程技術 </p><p>　　班 級： 材料3123班 </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導老師： </p><p>　　起止日期： 2014.12 －2015.01.12 </p><p><b>　　摘 要</b&g

3、t;</p><p>　　在建筑工程建設中,在混凝土中摻入適量的粉煤灰取代部分水泥,不僅能改善混凝土的和易性及流動性等,還可以起到一定的經(jīng)濟效果。文章敘述了粉煤灰在混凝土中的作用,并就摻加粉煤灰的方法及混凝土配合比設計進行探討。 </p><p>　　關鍵字：粉煤灰;混凝土;配合比設計</p><p><b>　　目 錄</b></p&g

4、t;<p>　　第1章 緒 論1</p><p><b>　　1.1 摘要1</b></p><p>　　第2章 高性能混凝土概論2</p><p>　　原材料的選擇及技術要求</p><p>　　3.1 水泥的選用及檢測 3</p><p>　　3.1.1水泥的選用原

5、則3</p><p>　　3.1.2 水泥實驗與檢測3</p><p>　　第5章 結論與建議35</p><p><b>　　致 謝36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　附 錄37</b&

6、gt;</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 粉煤灰混凝土</p><p>　　粉煤灰混凝土是指參加一定量粉煤灰用以改善混凝土性能的水泥混凝土。</p><p>　　1.2 粉煤灰混凝土國內外研究現(xiàn)狀</p><p>　　當前， 世界各國許多國家都已

7、從歷史發(fā)展進程中認識到必須重視“工業(yè)廢渣”資源的開發(fā)利用，它可以起到有效緩沖自然資源、能源及帶來頗大的環(huán)境效益。1974 年美國首先在內政部編輯的礦物年報中，將粉煤灰作為一種礦物資源，并列為國家最豐富的第七位固體礦物[15]。</p><p>　　20 世紀 70 年代中期世界性能源危機后，許多國家發(fā)電廠的燃料結構發(fā)生了變化，都加快轉向以煤炭為主要燃料的進程。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織的預測：燃煤發(fā)電仍將在 21 世紀

8、中占重要地位，而且在 21 世紀中燃煤發(fā)電的絕對量可能還會增加。因此，加強粉煤灰利用將是世界各國面臨的共同課題。 </p><p>　　粉煤灰在建材領域中的應用 </p><p>　　粉煤灰具有和粘土相類似的化學成分 ,它可以代替粘土生產(chǎn)水泥粉煤灰的物理化學活性使得粉煤灰可以作為一種優(yōu)良的水泥和混凝土的摻和料。已經(jīng)研制出來了硅酸鹽水泥、硅酸三鈣水泥、硫酸鋁酸鈣水泥等，并且粉煤灰的摻和量可以

9、達到 70%左右。據(jù)報道，國外被利用的粉煤灰中有 20%以上被用作建筑材料，如水泥、混凝土、高速公路路基、砂漿摻合料及其它墻體制品。用粉煤灰代替部分黏土燒制出來的磚具有強度相同但是重量輕、導熱系數(shù)小、易于干燥等特點，可以降低能耗，節(jié)約能源的效果，另外因其具有輕質、絕熱、耐火等優(yōu)良特性粉煤灰還可以應用于制作屋頂保溫材料、隔斷墻等，可以大大減輕墻重，增加適用面積。雖然粉煤灰用作建筑材料所產(chǎn)生的附加值較低，但由于建材方面的應用通常吃灰量較大，

10、所以粉煤灰用作建筑材料仍是粉煤灰應用的一個很重要的方面。 </p><p>　　3.2 粉煤灰在材料領域中的應用 </p><p>　　粉煤灰可以用做填充材料、復合材料、功能材料應用于材料領域，還可以作為化學催化劑應用于工業(yè)生產(chǎn)當中。根據(jù)粉煤灰的物理化學性質及其顆粒的表面活性,經(jīng)磁選、超細和表面改性后,可以作為橡膠制品的功能材料,基本可以替代半補強碳黑,但是要根據(jù)不同的膠料和制品的技術性能

11、等要求對其表面改性。 采用攪動鑄造法制得的粉煤灰鋁合金， 與原料相比具有相似或更高的強度和彈性模量，其耐磨性得到很大提高，是一種可以廣泛用于滑輪、油盤、復印機及電子管封口等方面的高價值材料；粉煤灰還可用作塑料填料，它的引入可以大大改善塑料的性能，研究發(fā)現(xiàn)， 用粉煤灰填充的非飽和聚酯樹脂與用碳酸鈣填充的聚酯樹脂相比具有相似的張應力和彎應力，且前者具有高于后者的彎曲模數(shù)。粉煤灰在復合材料制備方面有著較大的應用空間。 粉煤灰作為化學反應催化劑

12、的研究已經(jīng)有了一定的進展以粉煤灰、活性劑、硫酸為原料經(jīng)活化、陳化、浸泡、焙燒等制得了固體酸催化劑 ,并應用于草酸二乙酯的合成 ,取得了良好的催化效果。</p><p>　　3 粉煤灰綜合利用發(fā)展前景 </p><p>　　粉煤灰的綜合利用應以大批量用灰為重點 ,把提高經(jīng)濟效益及社會效益的有機結合作為主攻方向 ,大力推廣成熟的技術 ,逐步完善比較成熟的技術 ,積極采用國際先進技術和裝備 ,不

13、斷提高利用的技術水平。國家重點推廣的項目主要有粉煤灰黏土燒結磚、粉煤灰做建筑材料、粉煤灰生產(chǎn)水泥、粉煤灰改良土壤等，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人們環(huán)保觀念的加強,政策法規(guī)的建立完善,技術水平的突破和提高,中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施,固體廢物資源化進程的進一步深入,粉煤灰資源的綜合利用會更加速發(fā)展，尤其是在綠色建材、聚合物復合材料等方面。在為人們創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時也改善了環(huán)境，創(chuàng)造了社會效益，真正意義上做到了“化害為利，變廢為寶”。 總而言之 ,

14、粉煤灰的綜合利用不僅有利于消除污染 ,改善環(huán)境 ,而且能夠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益 , 因此展開對粉煤灰綜合利用的研究已經(jīng)成為一項刻不容緩的戰(zhàn)略任務。 </p><p>　　隨著社會的發(fā)展、科學技術的進步,被認為耐久性最好的傳統(tǒng)建筑材料———混凝土材料的內涵也發(fā)生著日新月異的變化,尤其是其性能,即為適應現(xiàn)代化施工需要的拌合物的性能,在嚴酷的條件下的耐久性以及它的各種物理力學性能,都達到了一個新水平。為與傳統(tǒng)的混凝土技

15、術相區(qū)別,稱之為高性能混凝土(HPC)。高性能砼以耐久性作為設計的主要指標,針對不同用途要求,保證混凝土的適用性和強度并達到高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。因此,高性能混凝土在配制上的特點是低水膠比,選用優(yōu)質原材料,并除水泥、水、集料外,必須摻加足夠數(shù)量的磨細礦物摻合料和高性能外加劑。十多年來,由于各國政府對高性能混凝土高度重視,對高性能砼技術進行了大量的研究,取得了豐碩的成果,并在工程實踐中推廣應用。高性能混凝土它以耐久性為

16、首要設計指標，有可能為基礎設施工程提供100年以上的使用壽命。與傳統(tǒng)混凝土不同，高性能混凝土由于具有高耐久性，高工作性、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認為是目前世界上性能最全面的混凝土，至今已在不少重要工程中得以使用，特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出獨特的優(yōu)越性，在工程安全使用性、經(jīng)濟合理性</p><p>　　隨著各種新材料,新工藝的出現(xiàn)。一些大型和超大型的混凝土建筑物如高層超高層的大樓,

17、城市立交,跨河跨海大橋,大型隧道等大型的混凝土工程的需要越來越多,也來越多的被興建。這樣的輪工程所在的環(huán)境惡劣,施工過程中難度加大。建成的混凝土工程一旦出現(xiàn)問題,維修困難。在這樣的情況下,要求新拌混凝土具有良好的施工工作性,而且制成的混凝土要有足夠的使用壽命,更要經(jīng)久耐用。</p><p>　　原材料的選擇技術要求</p><p>　　高性能混凝土所用的組成材料，除傳統(tǒng)混凝土所用的水泥、砂

18、、石和水四大組成成分外，還有化學外加劑和礦物外加劑。使用高效的減水劑和磨細的礦物外加劑是使混凝土達到高性能的主要技術措施。前者是降低混凝土的水膠比，增大混凝土和控制混凝土的坍落度損失，賦予混凝土高密致性和良好的工作性；后者能填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水化，除提高混凝土的致密性外，還可以改善混凝土的界面結構，提高混凝土的耐久性與強度。由于高性能混凝土的高性能要求和配置特點，原材料中原來對普通混凝土影響不明顯的因素，對高性能混凝土就

19、可能影響顯著，因此高性能混凝土和普通混凝土所用原材料的要求有所不同。以下介紹高性能混凝土用各種原材料及技術要求</p><p><b>　　配合比材料選用</b></p><p>　　1、粗集料碎石的選擇。粗集料碎石在高性能水泥混凝土中起到骨架的作用。對于碎石,要求各個性能指標均滿足設計要求。特別是具有良好的級配。碎石的最大粒徑影響混凝土的強度和耐久性,本次設計中采用

20、5-20mm的連續(xù)級配,用5-lOmin和10-20mm兩種碎石摻配而得。摻配比例通過碎石的蹄分試驗和級配設計得到。</p><p>　　2、細集料的選擇。細集料砂主要起填充的作用?，F(xiàn)在常用的砂有海砂,河砂、山砂和人工砂。在鋼筋混凝土的結構中考慮到氯離子的含量不能使用海砂。山砂由于雜質,含泥量一般超標一般也不釆用。用的最多的是河砂。工程所在地渭南,所以采用渭河河砂。同時要求砂的粗細程度和良好的級配。</p&

21、gt;<p>　　3、高效外加劑的選擇。高效外加劑的選擇包括外加劑種類的選擇和外加劑摻量的選擇,這些主要通過經(jīng)驗和試驗的方法得到。</p><p>　　4、粉煤灰礦質混合料的摻加</p><p>　　為了降低大體積混凝土的水化熱,在高性能混凝土中,用粉煤灰代替部分水泥和水泥共同成為膠凝材料。粉煤灰的摻量通過試驗確定。在滿足混凝土性能的基礎上,盡可能的多摻加粉煤灰。這樣混凝土的

22、配合比還能起到經(jīng)濟的作用。</p><p>　　5、單位用水量的選擇。高性能混凝土的配合比設計釆用最小單位用水量法則。新拌高性能混凝土的施工和易性主要有高效減水劑來調節(jié)完成。單位用水量越少,在滿足混凝土施工和易性的基礎上,混凝土的強度和耐久性越高。</p><p>　　6、膠凝材料的選擇。膠凝材料有兩部分組成,一部分是水泥,另一部分是有活性摻合料組成。</p><p&g

23、t;　　7、水膠比的確定。水膠比是水泥與膠凝材料的比值,用來衡量水泥裝的稀稠程度。不僅影響到新拌混凝土的工作性,同時也是影響混凝土耐久性和強度的主要因素。為了保證混凝土的耐久性,一般采用較低的水膠比。水膠比的數(shù)值通過試驗確定。但是經(jīng)驗告訴我們一般的高強混凝土的水膠比不能大于0. 35.</p><p><b>　　8、砂率的確定:</b></p><p>　　高性能混

24、凝土的砂率是混凝土中砂的質量與砂石質量之和的比值。砂率的大小不僅影響新拌混凝土的工作性,而且影響混凝土的強度和耐久性,砂率的確定可以根據(jù)經(jīng)驗和試驗的方法來確定。高性能混凝土的砂率一般在40%左右。</p><p><b>　　水泥的選用</b></p><p>　　水泥是混凝土和高性能混凝土中最重要的一種膠凝材料，它的選擇直接影響混凝土的性能和成本。</p>

25、;<p>　　適用于制備高性能混凝土的水泥必須具有良好的流變性和高的28天強度。高性能混凝土特點之一是水膠比較低,要滿足施工工作性的要求,水泥用量就要增大,但為了盡量降低混凝土的內部溫升和減少收縮,應盡量降低水泥用量。同時為使混凝土有足夠的彈性模量和體積穩(wěn)定性,對膠凝材料總量也要加以限制。高性能混凝土所有的水泥最好是強度高而且同時具有良好的流變性能。</p><p>　　從試驗數(shù)據(jù)可以看出，該水泥各

26、項指標滿足標準要求。</p><p><b>　　集料的選用</b></p><p>　　集料是指混凝土的主要組成材料之一，在混凝土中約占三分之四。正確選擇集料的品種是配置高性能混凝土的基礎。集料在傳統(tǒng)混凝土中主要起骨架作用和減小由于膠凝材料在凝結硬化過程中由于干縮濕脹所引起的體積變化，同時還作為膠凝材料的廉價填充物。在高性能混凝土中，由于膠水比小，水泥石強度提高，集

27、料的差異對混凝土的強度影響很大，集料用量、品種、性能等對流動性、強度和耐久性都有影響。</p><p>　　混凝土用石的基本要求</p><p>　　混凝土中的粗集料是指大于4.74mm的巖石顆粒。對粗集料的質量要求主要包括:</p><p>　　顆粒級配、針片狀顆粒含量、含泥量、泥塊含量、強度（巖石抗壓強度和壓碎值指標）、堅固性、有害雜質含量和堿活性。</p

28、><p>　　與普通混凝土相比，高性能混凝土強度高，用水較少（水膠比一般小于0.35），集料的性能對混凝土的強度、工作性等將起著極其重要的作用，粗集料的強度、集料-水泥漿界的面黏結強度對高性能的強度影響很大。粗集料強度一般宜為混凝土強度1.5-2.0倍，或壓碎指標宜低于10%。一般宜選密實堅硬的石灰?guī)r或深成火山巖，在各種類型的碎石中，通常以石灰?guī)r為最佳，這可能是石灰?guī)r的礦物成分能與水泥漿有較好的結合所致。集料的表觀密

29、度、吸水率對高性能混凝土影響很大。配置高強混凝土的粗、細集料的表觀密度應在2.65g/cm³以上，粗集料的吸水率應在1%左右，細集料的飽和含水率應低于2.5%。</p><p>　　石子級配對節(jié)約水泥和保證混凝土和易性有很大關系。集料的最大粒徑越大，則集料的總表面積越小，混凝土的用水量也越少，水泥用量也越少。但該值過大，使混凝土的和易性變差，易產(chǎn)生離析。集料粒徑超過40mm后，由于集料比表面積的減少和混

30、凝土不均勻性的增大，致使混凝土粒徑越大，混凝土強度越低。因此，高性能混凝土應使用最大粒徑盡量小的粗集料。研究證明：混凝土強度為60-80MPa時，混凝土石子的最大粒徑宜在20mm左右。</p><p>　　依據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTJ041-2000) 橋涵混凝土的粗骨料，應采用堅硬的卵石或碎石， 最大粒徑不得超過結構最小邊尺寸的1／4和鋼筋最小凈距的3／4。對于泵送混凝土，當泵送高度小于50m時，對碎石

31、不宜大于管徑的1／3,對卵 石不宜大于管徑的1／2.5；泵送高度在50-100m時,對碎石不宜大于管徑的1／4， 對卵石不宜大于管徑的1／3；泵送高度在100m以上時，對碎石不宜大于管徑的1／5，對卵石不宜大于管徑的1／4。粗骨料應采用連續(xù)級配</p><p>　　高性能混凝土粗集料的最大粒徑</p><p>　　混凝土用砂的基本要求</p><p>　　混凝土中的

32、細集料是指粒徑小于4.75mm的巖石顆粒。。對細集料的質量要求主要包括：顆粒級配、細度模數(shù)、含泥量、泥塊含量、堅固性、有害雜質含量和堿活性。</p><p>　　含泥量和泥塊含量是集料中塵屑、淤泥和黏土等的總質量，這類黏土雜質對混凝土拌合物的和易性及硬化混凝土的抗凍、抗?jié)B和收縮等性能都有一定的影響，對高強度混凝土的影響更大些，在配制高性能混凝土時，必須嚴格控制。</p><p>　　采用海

33、砂配制時，其氯離子含量應符合下列規(guī)定:素混凝土中使用海砂，氯離子含量不予限制；對鋼筋混凝土，海砂中氯離子含量不應大于0.06%（以干砂質量的百分率計）;對預應力 混凝土不宜采用海砂，若必須使用海砂時，則應經(jīng)淡水沖洗，其氯離子含量不得大于0.02%。</p><p>　　高性能混凝土通常選用細度模數(shù)2.7-3.1的中粗砂，且最好0.63mm篩的累積篩余大于98%為最好，能使空隙率達最低。</p>&l

34、t;p><b>　　砂率的影響</b></p><p>　　混凝土中的砂率影響新拌混凝土的施工工作性。砂率越大,新拌混凝土和易性變差,砂率過小,同樣新拌混凝土的和易性變差。</p><p><b>　　粉煤灰</b></p><p>　　粉煤灰(簡稱FA)是發(fā)電廠燃煤鍋爐排出的細顆粒廢澄,又稱飛灰,顆粒直徑一般為0.

35、 001-0. 050mm,呈玻璃態(tài)實心或空心的球狀顆粒,表面比較致密。是一種具有潛在火山灰活性的物質。優(yōu)質粉煤灰用于混凝土中,作為膠凝材料的一種,可減少水泥用量、節(jié)約成本,又能改善和易性、減少泌水、離析現(xiàn)象,改善混凝土的性能。具有緩凝、減水,提高密實度和后期強度,降低水化熱,抑制干裂、收縮,增強抗酸堿反應能力的作用,提高水泥和混凝土的后期強度及耐久性指標等。</p><p>　　粉煤灰可以提高不同階段的高性能混

36、凝土的性能。主要從以下幾個方面。在新拌的混凝土中,利用粉煤灰的滾輪效應和微集料效應,可以一定程度上降低混凝土的單位用水量。提高混凝土的流動性,提高混凝土的可粟性。在硬化中的混凝土中,摻加粉煤灰的混凝土可以降低水泥水化的水化熱,降低溫縮出現(xiàn)的可能性。在硬化后的混凝土中,利用粉煤灰的火山灰效應,可以提高混凝土的后期強度以及抗凍性、抗氯離子滲透能力等混凝土的耐久性。在進行粉煤灰的選擇的時候重點應關注粉煤灰的氧化物含量和粉煤灰的燒失量、需水量比

37、。經(jīng)過材料試驗,結果如下</p><p><b>　　混凝土的拌和用水</b></p><p>　　橋梁工程拌制混凝土用的水應符合下列要求  （1）水中不應含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質或油脂、糖類及游離酸類等。   （2）污水、PH值小于5的酸性水及含硫酸鹽量按 計超過0.27MG/CM3的水不得使用。

38、60; （3）不得用海水拌制混凝土。  （4）飲用水，一般能滿足上述條件，使用時可不經(jīng)試驗。</p><p><b>　　外加劑的選擇</b></p><p>　　本次設計中釆用高效減水劑提高新拌混凝土的工作性,同時降低水膠比,提高混凝土的強度和耐久性。在這次設計中,主要的耐久性指標為抗凍等級和抗氯離子滲透能力?？箖龅燃墳镕300,耐久性指數(shù)不小于

39、70%,電通量不大于兩千C。環(huán)境為河水環(huán)境,混凝土中配有鋼筋。若海水中的氯離子接觸到鋼筋混凝土中的鋼筋,氯離子作為催化劑會加速鋼筋的腐燭。造成毀滅性的工程事故。故混凝土設計的重點是防止河水中的氯離子接觸到混凝土中的鋼筋,也就是抗氯離子滲透能力。</p><p>　　在水泥混凝土中摻加高效外加劑或者高效復合外加劑可以在流動性不變的狀態(tài)下降低單位用水量,降低水膠比,提高新拌混凝土的施工工作性。提高高性能混凝土的早期強

40、度,增加高性能混凝土的保水性、粘聚性,減少坊落度損失。減水劑的技術經(jīng)濟效果。根據(jù)使用目的不同,在水泥混凝土中加入減水劑,可以取得以下效果。</p><p>　　首先增加流動性。在水泥和用水量不變的情況下,混凝土將落度可增加100-200_,顯著提高了混凝土的流動性,有利于施工成型,且不影響混凝土的強度和耐久性。</p><p>　　其次提高混凝土的強度。在保持流動性和水泥用量不變的情況下,

41、可以減少拌合用水量10%-20%,降低水膠比,使得混凝土的強度提高(約15%-20%)早期強度也有大幅度的提高(約30%-50%)因此縮短工期,提高模具利用率。再者節(jié)約水泥。在保持流動性和水灰比不變的情況,可以減少拌合用水量的同時相應減少水泥用量,即在保持混凝土強度不變的情況下可節(jié)約水泥用量10%-15%,且有利于降低工程成本。改善混凝土的耐久性。由于減水劑的摻入,顯著改善了混凝土的孔結構,使得混凝土的密實度提高,透水性降低,從而可提高

42、抗?jié)B、抗凍、抗化學腐燭及防銹燭能力。</p><p>　　摻加引氣劑是指在混凝土的攬拌過程中,能引入大量分布均勻的微小氣泡,以減少混凝土的拌合物的泌水、離析、改善和易性,并顯著提高硬化后混凝土的抗凍性和抗?jié)B性等耐久性指標的外加劑。</p><p>　　本次設計為高性能混凝土的設計,選用的高效減水劑,減水率要大。</p><p><b>　　混凝土配合比要求

43、</b></p><p>　　渭南渭河大橋的一座橋梁為依托,所處的環(huán)境為河水環(huán)境,抗凍等級為F300,強度等級C30,混凝土設計的重點是防止河水中的氯離子接觸到鋼筋,使鋼筋誘蝕,從而縮短橋梁的使用期限,也就是耐久性。在這種情況下,這次高性能混凝土的配合比設計不僅要滿足新拌混凝土的施工工作性,更要以抗氯離子滲透和抗凍融循環(huán)這些耐久性的控制指標。</p><p>　　1、為了滿足高

44、性能混凝土所處的河水環(huán)境,要求混凝土有較高的抗?jié)B透能力。在進行混凝土的配合比設計的時候,盡最大可能的使凝結硬化后的混凝土結構致密。盡可能的降低孔隙率,通過摻加超細的活性混合材粉煤灰來提高混凝土的抗?jié)B透性能。</p><p>　　2、為了滿足混凝土的抗凍等級,在普通混凝土很難達到的情況下,采用摻加引氣劑,引入閉合的微小的氣泡來提高混凝土的抗凍等級,加入引氣劑還可以提高新拌混凝土的施工工作性。</p>

45、<p>　　4、高性能混凝土要求流動性大,需要摻加高效減水劑。通過摻加高效減水</p><p>　　劑起到降低水膠比和提高流動性的目的。</p><p>　　5、高性能混凝土骨料的選擇要從骨料的潔凈程度、骨料的強度、骨料的級配和骨料的最大粒徑等各個方面選擇優(yōu)質的骨料。粗骨料的最大粒徑會影響高性能混凝土的強度和施工和易性,在本次設計采用的5-lOran,10-20mm碎石,細骨料選

46、擇濰河砂。在滿足新拌混凝土施工工作性的前提下,盡可能的降低水膠比,以提高混凝土的密實度、強度和耐久性。</p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　滿足施工要求的和易性</p><p>　　滿足結構設計的強度等級要求</p><p>　　滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求</p>

47、<p>　　滿足經(jīng)濟原則；在保證混凝土質量的前提下，應盡量節(jié)約水泥，合理地使用材料和降低成本</p><p><b>　　配合比法則</b></p><p><b>　　灰水比法則</b></p><p>　　可塑狀態(tài)混凝土水灰比的大小決定混凝土硬化后的強度，并影響硬化混凝土的耐久性?；炷恋膹姸扰c水泥強度成正比

48、，與灰水比成正比?；宜纫唤?jīng)確定，決不能隨意變動。這一法則，要求施工人員必須遵守。對于高性能混凝土，灰 包括所有膠凝材料，因此灰水比亦可稱之為膠水比</p><p><b>　　混凝土密實體積法則</b></p><p>　　混凝土的組成是以石子為骨架，以砂子填充石子間的空隙，又以漿體填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以減小砂石間的摩擦阻力，保證混凝土有足夠的流動性。這樣

49、，可塑狀態(tài)的混凝土總體積為水、水泥、砂、石的密實體積之和。這一法則是計算混凝土配合的基礎。高性能混凝土的膠凝材料中包含了密度不同的各組分，因此更應遵守這一法則。</p><p>　　最小單位加水量或最小膠凝材料用量法則</p><p>　　在灰水比固定、原材料一定的情況下，使用滿足工作性的最小加水量可得到體積穩(wěn)定的、經(jīng)濟的混凝土</p><p><b>　

50、　最小水泥用量法則</b></p><p>　　為降低混凝土的溫升、提高混凝土抗環(huán)境因素侵蝕的能力。在滿足混凝土早期強度要求的前提下，應盡量減小膠凝材料中的水泥用量。</p><p><b>　　： </b></p><p>　　2.5.2 配合比設計中耐久性要求 </p><p>　　混凝土 6 大耐久性指

51、標是指混凝土的抗裂性、護筋性、耐蝕性、抗凍性、耐磨性、抗堿骨料反應性?；炷岭娡啃∮?1000C；混凝土抗裂性以抗裂試件側面出現(xiàn)裂紋越晚、裂紋寬度越小為越好；混凝土保護層滿足設計的規(guī)定；混凝土的抗堿骨料反應性能應滿足設計的規(guī)定：骨料的堿硅酸反應砂漿棒膨脹率或堿碳酸鹽反應巖石柱膨脹率應小于 0.10％，當骨料的堿硅酸反應砂漿棒膨脹率在0.10％～0.20％時，除了混凝土的堿含量小于 3kg/m³外，還在混凝土中摻加具有明顯抑制

52、效能的礦物摻和料和復合外加劑，并應證明抑制有效；抗凍性大于 F200次；抗?jié)B性大于 P20。 </p><p>　　2.5.3 水灰比 </p><p>　　水灰比中的“灰”包含所有膠凝材料，可將水灰比稱為水膠比。為達到低滲透性以保證其耐久性，無論設計強度是多少，水膠比都不能大于 0.35(對于所處環(huán)境不惡劣的工程可以放寬)，以保證混凝土的密實。 </p><p>

53、　　2.5.4 工作性 </p><p>　　高性能混凝土拌合物的工作性比強度還重要，是混凝土澆筑質量的關鍵。對僅要求高流動性和高可泵性時，坍落度應大于 180mm；要求免振時，坍落度應大于 250mm。拌合物應體積穩(wěn)定、不離析、不泌水。 </p><p>　　2.5.5 外加劑及摻量 </p><p>　　外加劑應通過試驗，根據(jù)與膠結料的相容性選擇。摻量為膠結料

54、總量的0.8～2.0%。采用的聚羧酸緩凝高效減水劑，減水率 30%，摻量 1.3%。 </p><p>　　2.5.6 用水量 </p><p>　　在水灰比固定、原材料不變的情況下，取以滿足工作性要求時的最小用水量。用水量變化范圍不大，可通過外加劑摻量來控制。原材料對用水量影響很大，水泥的標稠的大小、砂石表面狀態(tài)、吸水率大小，粉煤灰的需水量比、礦渣粉的流動度比、外加劑的減水率等都會影響混

55、凝土用水量，優(yōu)質原材料拌制的混凝土用水量比一般的要少 20～30kg/ m³，可以提高混凝土強度和耐久性；還能減少膠材用量提高混凝土彈模。 </p><p>　　2.5.7 膠結材料總量 </p><p>　　膠結材料總量的大小對混凝土的工作性、強度、彈性模量和收縮都有影響。高性能混凝土的膠結材料用量，必須有足夠的漿體濃度和數(shù)量來滿足工作性要求但不應大于 500kg/m³

56、;為宜，并應隨強度等級的下降而減少。</p><p>　　2.5.8 礦物摻料 </p><p>　　以等量取代水泥計，其中硅灰摻量為 5～10%；磨細礦渣粉、粉煤灰摻量低于 20%，宜復合使用礦物摻合料。在箱梁混凝土配制時采用粉煤灰與礦渣粉復配，摻量均為 15%，粉煤灰對混凝土工作性及耐久性的好處為：提高抗氯離子滲透；提高抗堿——集料反應；提高抗硫酸鹽侵蝕；提高抗?jié)B性；防止早期裂紋；滾珠

57、效應提高混凝土可泵性。但是粉煤灰的摻入也有一些不利影響：混凝土強度增長慢而且碳化速度有所加快，易泌水。礦粉比粉煤灰強度增長快，能等量取代水泥，耐久性的好處與粉煤灰相同。但收縮較普通混凝土稍大，但早期抗裂性卻不低于普通混凝土；拌合料在同坍落度條件下，粘度大，工作性、可泵性不如粉煤灰。兩者取長補短，提高混凝土各種性能。經(jīng)試驗確定，兩者同等摻量效果最佳。 </p><p><b>　　2.5.9 砂率 <

58、;/b></p><p>　　配制高性能混凝土所用砂率要根據(jù)砂級配、粗細程度、石子粒徑、外加劑和礦物摻合料的品種、摻量，通過試驗確定，一般控制在 35～50%。 </p><p>　　2.5.10 粗骨料 </p><p>　　粗骨料應采用粒徑 5～10mm 碎石與粒徑 10～20mm 碎石分級配合。比例通過試驗確定。 </p><p>

59、;　　2.6 高性能混凝土配合比的試配步驟 </p><p>　　高性能混凝土配合比的試配步驟應按《普通混凝土配合比設計規(guī)程》JGJ55－2000 中第 6 章的規(guī)定進行。當采用 3～5 個不同的配合比進行混凝土強度試驗時，其中一個應為基準配合比，另外配合比的水灰比，宜較基準配合比分別增加和減少 0.02～0.03 梯度確定。 </p><p>　　高性能混凝土配合比的設計步驟：</

60、p><p>　　根據(jù)混凝土 100 年設計要求及當?shù)丨h(huán)境類別，渭河大橋橋梁混凝土配比設計的一般要求為： </p><p>　　設計強度等級：C50； </p><p>　　使用部位：預制梁； </p><p>　　水泥廠家及強度等級：堯柏水泥 P.O42.5 ； </p><p>　

61、　外加劑品種及摻量：高效減水劑、1.3%； </p><p>　　碎石產(chǎn)地及規(guī)格：渭河 5～10,10～20mm ； </p><p>　　砂產(chǎn)地及規(guī)格：渭河中砂 2.9 ； </p><p>　　設計坍落度 18～22cm； </p><p>　　混凝土設計強度：50+1.645×6=59.87MPa； <

62、;/p><p>　　水膠比計算：（0.46×42.5）/（59.87+0.07×0.46×42.5）=0.32 根據(jù)設計規(guī)范，確定水膠比 0.32； </p><p>　　用水量確定：根據(jù)配合比設計規(guī)程、混凝土坍落度 14～18cm、及骨料最大粒徑確定用水量 220kg/ m³ ,外加劑減水率 29.5%，實際用水量確定為：220×（1-29.

63、5%）=155kg/ m³ ；</p><p>　　膠凝材料用量：155/0.32=484kg/ m³；</p><p>　　粉煤灰、礦渣摻量均為 15%，水泥用量為 484×70%=339kg/ m³ ； </p><p>　　粉煤灰、礦渣用量（484-339）/2=72kg/ m³；</p><

64、;p>　　外加劑用量：484×1.3%=6.29kg/ m³ ；</p><p>　　砂石用量：假定混凝土容重 2450kg/ m³ ，根據(jù)配合比設計規(guī)程水膠比及骨料最大粒徑確定砂率 40%，砂用量（2450-484-155-6.29）×40%=722kg/ m³ ； </p><p>　　石用量（2450-484-155-6.29）

65、×602%=1083kg/ m³。 </p><p>　　實測容重 2393kg/ m³ ，每方混凝土材料用量不用調整：水泥 339kg/ m³，粉煤灰 72kg/ m³ ，礦渣粉 72kg/ m³ ，水 155kg/ m³ ，外加劑 6.29kg/ m³ ,砂 722kg/ m³ ，石 1083kg/ m³。 &

66、lt;/p><p>　　理論配合比： 水泥：砂：石：粉煤灰：礦渣粉：外加劑：水=1：2.13：3.19：0.21：0.21：0.019：0.46。 </p><p>　　上述配比作為試配一，水膠比 0.32，砂率不變，進行試配二： </p><p>　　膠凝材料用量：用水量為 155kg/ m³，膠材用量 155/0.32=484kg/ m³ ；

67、</p><p>　　粉煤灰摻量 15%，粉煤灰用量 484×15%=73kg/ m³ ； </p><p>　　礦渣粉摻量 10％用量為 484×10%=48kg/ m³； </p><p>　　水泥用量 484-73-48=363kg/ m³； </p><p>　　外加劑用量 484&#

68、215;1.3%=6.29kg/ m³</p><p><b>　??； </b></p><p>　　砂石用量：假定混凝土容重 2450kg/ m³ ，根據(jù)配合比設計規(guī)程水膠比及骨</p><p>　　料最大粒徑確定砂率 40%， </p><p>　　砂用量（2450-484-155-6.29）&

69、#215;40%=722kg/ m³ ；</p><p>　　石用量（2450-484-155-6.29）×60%=1083kg/ m³ 。 </p><p>　　實測容重 2390kg/ m³ ，每方混凝土材料用量不用調整：水泥 363g/ m³，粉煤灰 73kg/ m³，礦渣粉 48kg/ m³，水 155kg/

70、 m³ ，外加劑 6.29kg/ m³ ,砂 722kg/ m³ ，石 1083kg/ m³</p><p>　　理論配合比： 水泥：砂：石：粉煤灰：礦渣粉：外加劑：水=1：1.99：2.98：0.20：0.13：0.017：0.43。水膠比為 0.31，用水量 155 kg/ m³，進行試配三：</p><p>　　膠凝材料用量：用水量

71、 155kg/ m³，膠材用量 155/0.31=500kg/ m³；粉煤灰用量 500×16%=80kg/ m³ ；礦渣粉 500×22%=110kg/ m³；水泥用量 500-110-806=310kg/ m³；外加劑用量 500×1.3%=6.50kg/ m³；砂石用量：假定混凝土容重 2450kg/ m³，根據(jù)配合比設計規(guī)程水膠比

72、及骨料最大粒徑確定砂率 40%，砂用量（2450-500-155-6.50）×40%=715kg/ m³； 石用量（2450-500-155-6.500）×60%=1073kg/ m³。實測容重 2390kg/ m³，每方混凝土材料用量不用調整：水泥 310kg/ m³，粉煤灰80kg/ m³，礦渣粉110kg/ m³，水155kg/ m³，外加劑

73、6.50 kg/ m³,砂715kg/ m³，石 1073kg/m³</p><p>　　理論配合比：水泥：砂：石：粉煤灰：礦渣粉：外加劑：水=1：2.31：3.46：0.26：0.35：0.021：0.50。</p><p>　　三次試配選定結果見表 2-1</p><p>　　根據(jù)試配結果，三組試件強度、電通量、含氣量、抗凍性、抗?jié)B

74、性、彈性模</p><p>　　量指標均滿足設計要求。 </p><p>　　試件抗?jié)B試驗數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　通過試驗三組試件均滿足抗?jié)B要求。 </p><p>　　試件耐久性試驗如下表：</p><p>　　試驗結果分析：綜合分析以上三組配合比設計試驗，原材料質量優(yōu)良，符合高性能混凝土對原材料高質量的要求

75、；配合比選定考慮了經(jīng)濟合理、水膠比在要求范圍內；不同配合比混凝土在相同的養(yǎng)護條件下，不同齡期強度試驗結果均滿足設計要求；抗?jié)B試驗結果顯示三組試驗均滿足設計要求；通過耐久性試驗結果顯示三組試驗均滿足要求，綜合各項指標第二組較合理；經(jīng)濟角度分析，第一組配合比水泥用量最少，較經(jīng)濟合理，適宜工程實際使用；綜合比較，三組配合比設計均滿足設計要求，第一組試驗較合理。</p><p><b>　　結 論</b&

76、gt;</p><p>　　通過理論研究和試驗室試配，對高性能混凝土的配制和性能特點有了一個比較全面的理解。針對工程實際的不同情況，對高性能混凝土有不同的技術要求，這就要在高性能混凝土配合比設計之初，對高性能混凝土配制中涉及的各種原材料的性能指標有一個系統(tǒng)的了解，在根據(jù)實際需要選用不同的摻料，以達到不同的指標要求。這些數(shù)據(jù)的積累要靠大量的試驗。通過以上的原材料試驗，對不同材料的性能，及在高性能混凝土配種中起到的特

77、殊作用有了更充分的認識。本次高性能混凝土的配合比設計,通過試驗的方式,對于摻加不同摻量不同的水膠比,對于高性能混凝土的新拌混凝土的工作性,硬化后混凝土的強度,以及抗凍性,抗氯離子滲透能力的混凝土的耐久性以及混凝土的脆性也就是彈性模量進行了研究。通過研究我們得出:</p><p>　　粉煤灰作為一種超細的活性混合材,摻加到混凝土后,不僅可以提高新拌混凝土的和易性。而且可以顯著的提高混凝土的后期強度和耐久性。摻加粉煤

78、灰還可以降低成本,達到經(jīng)濟性的要求。</p><p>　　隨著粉煤灰摻量的增加,混凝土的工作性略有提高;隨著粉煤灰摻量的增加,硬化后混凝土的后期強度有一定程度的提高;隨著混凝土摻量的增加,混凝土的水化熱降低,降低溫縮裂縫的產(chǎn)生,提高混凝土的耐久性;隨著粉煤灰摻量的增加,可以降低混凝土的脆性就是彈性模量,在滿足混凝土的強度和耐久性的基礎上,提高混凝土的韌性。</p><p>　　水膠比是水泥

79、混凝土配合比中的重要的參數(shù)。隨著水膠比的降低,混凝土的早期強度和后期強度提高,混凝土的抗凍性和抗?jié)B性等耐久性也有一定程度的提高,但是混凝土的脆性也就是彈性模量也有一定程度的提高,故水膠比并不是越小越好,而是在一定的范圍內,既要保證混凝土的強度和耐久性,又要降低混凝土的脆性,提高混凝土的韌性。這對于當下人們過分關注混凝土的強</p><p>　　度,忽視混凝土的脆性有一定的意義。</p><p&

80、gt;　　粉煤灰混凝土比基準混凝土凝結時間慢，初終凝均比基準混凝土推遲約1-3小時，這是由于粉煤灰在形成的過程中，其表面吸附了一定量的Na2O及SO3，這些化合物延長了混凝土的凝結時間。</p><p>　　水泥水化作用是放熱作用，用粉煤灰取代水泥后，能使溫升降低約20%左右，對混凝土溫升起到緩解作用，很適用于大體積混凝土工程。</p><p>　　在混凝土實際工程中，除了主要以強度作為控

81、制指標外，經(jīng)常還需要規(guī)定混凝土的彈性模量值，尤其是在預應力鋼筋凝土梁的張拉時，更應規(guī)定張拉時混凝土應達到的彈性模量值。在計算鋼筋混凝土的變形、裂縫擴展及大體積混凝土的度應力時，都必須知道對應混凝土的彈性模量。在工程中，也常常出現(xiàn)強度滿足要求而彈性模量偏低，使得混凝土構件形較大而不能正常使用的問題，導致一些工程事故的發(fā)生并造成經(jīng)濟上的損失。</p><p>　　隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，粉煤灰混凝土是在現(xiàn)代混凝土技術的

82、新潮流中發(fā)展起來的一種經(jīng)濟的改性的混凝土。特別是摻粉煤灰的泵送混凝土更是受到廣泛的關注。應用粉煤灰的活性不僅可以減少水泥用量，降低混凝土的生產(chǎn)成本，顯著地改善混凝土的工作性能，使其具有良好的工作性，同時消除環(huán)境污染，減少能源消耗等方面有著非常重要的經(jīng)濟意義和社會意義。</p><p>　　在混凝土中摻加粉煤灰除了上述技術上的進步外，還能帶來如下經(jīng)濟效益和社會效益：</p><p>　　a.

83、能節(jié)約15％ 一35％的水泥，從而減少大量能源消耗。</p><p>　　b.現(xiàn)今已不再認為砂、石是取之不盡，用之不竭的資源，用超量取代法配制混凝土可節(jié)約用砂10％ ～15％ ，這對于減少不可再生資源的消耗，維持生態(tài)平衡和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我的畢業(yè)論文是在**

84、老師的精心指導和大力支持下完成的，論文能順利完成，離不開老師關心和幫助。在整個的論文寫作中，老師積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，在老師的幫助下，論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。感謝**學院道橋工程系的老師對我專業(yè)思維及專業(yè)技能的培養(yǎng)，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎。感謝班主任**老師淵博的知識、嚴謹治學的態(tài)度、不懈求知的精神，創(chuàng)新求實的工作作風、孜孜不倦的教誨將

85、使我終身受益。三年來，老不僅僅授予我學業(yè)知識，而且還言傳身教我做人的道理，是我在今后生活中學習的楷模。在此，向*老師致以最誠摯、最深切的誠意！三年來。感謝三年來一起學習、生活的同學們，是你們陪伴我走完了三年美好的大學時光和你們在一起真的很開心快樂 同學們互相幫助，樂于助人讓我結交了很多的好朋友，你們將是我今后人生路上一筆寶貴的財富。</p><p><b>　　參考文獻</b></p&

86、gt;<p>　　趙麗萍.《土木工程材料.》北京：人民交通出版社，2008年；</p><p>　　何文敏 《土木工程材料實驗實訓指導書》.北京：人民交通出版社，2008年；</p><p>　　《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》（2005）；</p><p>　　《通用硅酸鹽水泥標準》GB 175-2007；</p><p>

87、;　　《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》JGJ52—2006；</p><p>　　《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》JGJ53—2006；</p><p>　　《混凝土外加劑》GB8076—1997；</p><p>　　《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080—2002；</p><p>　　《普通混凝土力學性能

88、試驗方法標準》GB/T50081—2002；</p><p>　　《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596—2005；</p><p>　　《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T18046—2000。</p><p>　　普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2000）[S]．中國建筑出版社，2000，北京</p><p>　　公路

89、工程水泥和水泥混凝土試驗規(guī)程（JTG E42-2005）[S].人民交通出版社，2005，北京</p><p>　　粉煤灰混凝土應用技術規(guī)程（GBJ146—90）[S]. 中國計劃出版社</p><p>　　現(xiàn)代混凝土配合比設計手冊，人民交通出版社，2002，北京</p><p>　　公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ041-2000)，中國人民共和國交通部 2000，