C30—C45混凝土配合比优化设计.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateC30C45混凝土配合比优化设计毕业设计(论文)模版,理工类学生用本科毕业设计C30C45混凝土配合比优化设计-摘 要目前,混凝土的应用范围不断扩大,使混凝土的社会经济效益不断增长这也就说明对混凝土的要求越来越高。在保证强度和工作性的前提下,最经济将是混凝土发展的趋势1。本文从混凝土原材、矿物掺合料比例、不同水胶比、经济性等几方面对混凝土最优配合比进行研究,测定不同龄
2、期各配比混凝土的抗压强度,观察记录不同水胶比下的混凝土拌合物的工作性,同时得出C30-C45混凝土的最优配合比。从表面上看,混凝土配合比计算只是水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。实质上是根据组成材料的情况,确定满足上述四项基本要求的三大参数:水灰比、单位用水量和砂率2。混凝土配合比具有重要的科学价值与研究意义。本文就混凝土的最优配合比展开研究,以求对此问题有更加深刻的认识,并得出有意义的结论。关键词混凝土;最优配合比;水胶比;工作性;原材Abstract At present, expanding the scope of application of concrete, the co
3、ncrete social and economic benefits of growing this also illustrates the increasingly high demands of concrete.In ensuring the strength and workability of premise, the concrete is the most economic development trends.This article from the original material, mineral admixture of concrete proportions,
4、 three aspects of different water-Binder ratio on optimal mixing proportion of concrete for study, determination of ratio for compressive strength of concrete at different ages, observation records under different water-Binder ratio of concrete mix of work, at the same time that most of the strength
5、 of C30-C40 concrete mixing ratio. On the surface, concrete mix calculations only cement, sand, gravel, water, the amount of the four component materials. Composition of the material is essentially based on the situation, identify the four basic requirements to meet the above three parameters: water
6、-cement ratio, unit water and sand rate Concrete mix has important scientific value and of significance. In this paper, the optimal mixture ratio of concrete to conduct research on this issue in order to have a more profound understanding of, and draw meaningful conclusions.Keywords:Concrete;The opt
7、imal mix;Water-Binder ratio;Workability;Raw materials目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 国内混凝土的发展21.1.2 混凝土配合比概述21.1.3 决定混凝土配合比的因素31.1.4 本论文研究的主要内容4第2章 原材料与试验方法52.1 实验所需原材料与仪器简介52.2 试验装置与原理122.2.1 试验方法12第3章 混凝土配合比设计及成本对比203.1 配合比设计203.2 混凝土配合比的经济性21第4章 混凝土抗压强度试验234.1 抗压试验234.1.1 试验方法简介234.1.2 混凝土
8、抗压试验234.2 试验结果294.3 结果分析29结论31参考文献32致谢34附录135附录238第1章 绪论1.1 课题背景自1824年波特兰水泥发明开始,混凝土至今已有100多年的历史。在过去的100多年中,混凝土是人类与自然界进行物质与能量交换活动中消费量最大的一种建筑材料。据不完全统计,世界水泥年产量已超过15亿吨,折合成混凝土应不少于45亿立方米。另据介绍,美国1991年全国混凝土建筑物总值就已达6万亿美元之巨。与其他建筑材料(如钢铁、木材、塑料等)相比,混凝土生产耗能低,原材来源广,工艺简便,因此生产成本低;它还具有耐久,防火,适应性强,应用方便等特点。混凝土由于其在工程中最易获
9、得,价格最便宜,且具有良好的抗水性,与木材和普通钢材不同,混凝土在能承受水的作用而不会产生严重的劣化,这使得它成为建造调控、储存和输送水的结构物的理想材料;同时具有良好的可塑性和稠度,使其容易制得各式各样、尺寸大小不同的混凝土构件。据估算,目前世界上混凝土的年用量为110亿吨,成为当今世界应用最为广泛的工程材料之一3。世界上一般国家的基本建设大体上都可分为三个阶段:第一阶段为大规模新建,第二阶段为新建与维修改造并重,第三阶段为重点转向旧建筑物的维修改造4。如美国自20世纪70年代开始,建筑业的新建以不景气,而维修改造业却越来越兴旺,美国劳工部曾预言,2000年维修改造业将是最受欢迎的9个行业之
10、一;前苏联“九五”和“十五”维修改造业的投资占工业建筑总投资的65;英国1980年建筑物维修改造工程占英国建筑工程总量的2/3;瑞典1983年用于维修改造的投资占建筑业总投资的505。配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程,也是保证预拌混凝土质量的重要环节6。施工配合比是以实验配合比为基础而确定的,普通混凝土的实验室配合比设计是确定了相应混凝土的施工配制强度后,按照普通混凝土配合比设计规程的方法和要求进行设计确定7。混凝土配合设计要满足强度结构设计的等级要求,施工的和易性,耐久性和经济性。混凝土随着材料科学的不断发展,其用途也越来越广泛,已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广泛的领域。混
11、凝土只所以在土木工程中得到广泛的应用,是因为它的材料来源比较广泛,有较高的强度和耐久性等许多独特的技术性能8。1.1.1 国内混凝土的发展混凝土作为建筑材料始于1949年之前,是我国遭受帝国主义铁蹄践踏和外国列强蹂躏的悲惨时期,国家衰败,人民饥寒交迫。在这种条件下,不可能有专门的人员和机构从事混凝土设计理论和方法的研究,中国自己的研究成果属于空白。1949年新中国成立,人民当家作主,国家百废待兴,全国范围内开展了大规模的基础建设活动。没有设计规范,就不能保证工程结构要求的使用功能和安全性,鉴于当时我国的实际情况,唯一可行的办法就是照抄国外的规范9。中国预拌混凝土行业起始于20 世纪70 年代末
12、期,20 世纪90 年代开始获得蓬勃发展。同国外一样,国内目前除根据我国普通混凝土配合比设计规程(JGJ 55 - 2000)进行配比设计外,目前国内商混站常采用的配比设计方法就是根据国外的经验法改善而得的容重法10。1.1.2 混凝土配合比概述混凝土配合比设计就是确定原材料的品种和用量,传统方法的主要步骤如下。一为设计阶段。计算混凝土配制强度,求出水灰比;根据混凝土所选骨料和要求的坍落度,查表确定用水量;计算水泥用量;再按体积法或重量法,确定粗细骨料和其它材料的用量。二为试配、测试和调整阶段。按照所确定的材料用量,制备混凝土试件;标准养护到28d龄期,测试试件的有关性能;试件的性能若符合要求
13、,即采用这组配合比;若不满足要求,进一步调整配合比。早期混凝土结构对材料性能提出的要求比较简单,配制混凝土的原材料种类也比较少,因此传统的配合比设计方法就可以满足混凝土工程的需要11。一百多年来,伴随着生产和社会的不断发展和对建筑工程质量要求的日益提高,混凝土科学和技术取得许多重大的变革和突破。一是长跨、高层和大型的结构物出现;二是混凝土品种增多,出现了高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土等;三是混凝土的成份更加丰富,各种矿物粉料、纤维和外加剂被使用;四是混凝土需要满足的性能指标提高,从单一的28天强度扩展到若干龄期的强度、工作性、
14、弹性模量和耐久性等多项指标,对特种混凝土还要求抗腐蚀、防辐射、耐高温高压等;五是混凝土施工速度加快;六是对结构物寿命的要求延长;七是施工工艺和条件多样化。传统设计方法是一种基于经验的方法,在以下几个方面不能充分满足现代工程的需要:一是设计周期较长。二是设计的变量较少,主要是水泥、水和粗细骨料的用量。由于矿物粉料和外加剂的掺入,基于经验的配合比设计方法难以配制出组分复杂、具有特殊性能的混凝土。在法国某隧道预制高强混凝土构件时,用传统方法设计并制备的80多种拌合物,没有一种能令人满意。三是考虑的性能较单一,主要满足强度及工作性的要求,缺乏对耐久性等特殊性能要求的设计手段。致使传统的方法设计的结构物
15、耐久性偏低。据国内的资料,一般的混凝土工程的使用年限仅约50-100年,不少工程在使用10-20年后,有的甚至几年后即需维修。四是不利于混凝土生产的计算机控制。五是优化配合比设计十分困难。许多专家认为,配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化,从可行性设计向优化设计转化。合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下,确定各种成份的用量,获得最经济和适用的混凝土12。1.1.3 决定混凝土配合比的因素混凝土主要由水泥、矿物掺合料、砂、石、外加剂、水、空气组成。混凝土配合比也就是这几种原材的组成比例13。设计一个混凝土的配合比
16、主要看它的强度及工作性要求。混凝土配合比设计中的三个基本参数是:水灰比,即水和水泥之间的比例;砂率,即砂和石子间的比例;单位用水量,即骨料与水泥浆之间的比例。这三个基本参数一旦确定,混凝土的配合比也就确定了14。水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性。从强度角度看,水灰比应小些,水灰比可根据混凝土的强度公式来确定。从耐久性角度看,水灰比小些,水泥用量多些,混凝土的密实度就高,耐久性则优良,这可通过控制最大水灰比和最小水泥用量的来满足。由强度和耐久性分别决定的水灰比往往是不同的,此时应取较小值。但当强度和耐久性都已满足的前提下,水灰比应取较大值,以获得较高的流动性。砂率主要应从满足工作性和节
17、约水泥两个方面考虑。在水灰比和水泥用量(即水泥浆量)不变的前提下,砂率应取坍落度最大,而粘聚性和保水性又好的砂率即合理砂率,这可由表初步决定,经试拌调整而定。在工作性满足的情况下,砂率尽可能取小值以达到节约水泥的目的。单位用水量在水灰比和水泥用量不变的情况下,实际反映的是水泥浆量与骨料用量之间的比例关系。水泥浆量要满足包裹粗、细骨料表面并保持足够流动性的要求,但用水量过大,会降低混凝土的耐久性。水灰比在0.40-0.80范围内时,根据粗骨料的品种、最大粒径,单位用水量可通过表确定。1.1.4 本论文研究的主要内容目前混凝土的应用范围不断扩大,使混凝土的社会经济效益不断增长这也就说明对混凝土的要
18、求越来越高。在保证强度和工作性的前提下,最经济将是混凝土发展的趋势15。本文从混凝土原材、矿物掺合料比例、不同水胶比、经济性等几方面对混凝土最优配合比进行研究,测定不同龄期各配比混凝土的抗压强度,观察记录不同水胶比下的混凝土拌合物的工作性,同时得出C30-C45混凝土的最优配合比。混凝土配合比具有重要的科学价值与研究意义。本文就混凝土的最优配合比展开研究,以求对此问题有更加深刻的认识,并得出有意义的结论。第2章 原材料与试验方法2.1 实验所需原材料与仪器简介本课题研究中所用的原材料有水泥、矿粉、粉煤灰、粗砂、细砂、米石、碎石、泵送剂和饮用水。本实验采用的水泥为唐山冀东水泥股份有限公司生产的冀
19、东盾石P.O42.5R水泥,其具体性能指标见表2-1。矿粉为唐山唐龙新型建材有限公司生产的唐昂S95级矿粉,其具体性能指标见表2-2。粉煤灰为唐山陡河发电厂生产的陡电级粉煤灰,其具体性能指标见表2-3。粗砂产地为绥中,其具体性能指标见表2-4。细砂产地为丰润,其具体性能指标见表2-5。碎石产地为丰润,其具体性能指标见表2-6。米石产地为丰润,其具体性能指标见表2-7。泵送剂为唐山凯源建筑材料有限公司生产的KY-01复合型泵送剂。其具体性能指标见表2-8。表2-1 水泥性能牌号品种强度等级P.O42.5R检验依据生产厂家唐山冀东水泥股份有限公司出厂编号SQ-11-DS-N04R1-0067代表数
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