中图分类号： 密级：
UDC： 编号：
| 毕业论文 |
| 论文题目名称：掺粉煤灰混凝土不同掺量配合比设计 |
| 学 生 姓 名： 全明礼 |
| 专业名称： | 建筑材料 |
| 班 级： | 建材07-1 |
| 学 制： | 三年 |
| 学 号： | 0740213117 |
| 学历层次： | 专 科 |
| 指导教师： | 林丽娟 |
| 评 阅 人： |
| 论文（设计）提交日期： 2010 6月 7日 |
| 论文（设计）答辩日期： 2010 6月 18 |
| 徐州建筑职业技术学院 | ||
毕业论文成绩评定书
专业、班级 建材07-1全明礼 日期2010年6月7日
1、论文题目 掺粉煤灰混凝土不同掺量配合比设计
2、论文指导教师（签名）
3、论文评阅人（签名） 评阅日期
4、评定意见及成绩
年 月 日
中文摘要
粉煤灰（ fly ash) 也叫飞灰 , 是由热电站烟囱收集的灰尘 , 属于火山灰性质的混合材料 , 其主要成分是硅、铝、铁、钙、镁的氧化物,具有潜在的化学活性 , 即粉煤灰单独与水拌合不具有水硬活性 , 但在一定条件下, 能够与水反映生成类似于水泥凝胶体的胶凝物质 , 并具有一定的强度。 由于煤粉微细 , 且在高温过程中形成玻璃珠 , 因此粉煤灰颗粒多成球形。 目前，我国年排放粉煤灰约11000万吨，利用率为42%，随着工业的发展，粉煤灰排放量将逐年增加，合理地推广和应用粉煤灰不仅能节约土地和能源，而且能保护和治理环境。粉煤灰作为一种人工火山灰质材料，在混凝土中作为掺和料，可以改善性能，节约水泥，提高工程质量和降低成本，同时利用粉煤灰也可减少占地面积，改善环境污染，具有一定的社会效益。
关键词： 粉煤灰 不同产量 配合比设计
1.1设计混凝土所用材料的选择
1.1.1粗集料的选择
1.1.2细集料的选择
1.1.3水泥的选择
1.1.4粉煤灰的选择
1.1.5外加剂的选择
1.1.6混凝土的拌和用水
1.2粉煤灰混凝土配合比计算
1.2.1初步配合比设计
1.2.2调整工作性，提出基准配合比
1.2.3掺粉煤灰混凝土配合比设计
粉煤灰混凝土应用面极广，在土木工程（包括水利工程）中用于大坝、道路、隧道与港湾、下水道等，具有和易性好、水密性好、水化热低、膨胀收缩小、后期强度高、耐海水侵蚀性强、耐化学腐蚀性强、可配制特殊用途的土木工程混凝土等的优点。在建筑工程中用于现场浇制工业和民用建筑的柱、梁、板、基础、地面等，具有和易性好、改善混凝土浇捣性和装饰性、可按指定强度指标设计混凝土、长期强度高、可配制特殊用途的建筑工程用混凝土等优点。用于钢筋混凝土预制构件、水泥制品（管、砌块等），具有改善加工性能、节约振捣能量、改善制品外观质量、降低水泥单耗、节约材料等特点。用于各种用途和强度等普通和特殊用途预拌混凝土（商品混凝土），能更好地与掺加化学外加剂配制成泵送及其他高性能混凝土。
过去在混凝土里掺用粉煤灰，是为了节约水泥、降低工程材料费用，今天对混凝土掺用粉煤灰的认识，应该提高到保护环境、保护资源，使混凝土材料可长久地持续应用于基础设施建设中的高度上来认识。粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，降低混凝土的成本，保护环境，而且能与水泥互补短长，均衡协合，改善混凝土的一系列性能，粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益，所以，在现代混凝土中，粉煤灰已经与水泥、集料、水和外加剂同样重要，是矿物外加剂，也可称为第二胶凝材料，是混凝土的一种组分。
由于高效减水剂的应用，使混凝土的水胶比可以大幅度降低，从而使掺用粉煤灰的效果大为改善，使大掺量粉煤灰混凝土的性能能够大幅度地提高。大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量，从这个角度出发，推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用，是一件于国于民有显著效益的事业，必定有强大的生命力，有广阔的发展前景。
设计资料:混凝土为泵送混凝土，用于桥梁立柱结构，已知混凝土设计强度等级为C30，泵送高度为3m, 所属环境温度20℃左右，立柱尺寸为直径1m高3m的圆柱，钢筋最小净距为15cm。
设计要求：设计粉煤灰掺量分别为0%、10%、30%、50%、70%的可泵送混凝土配合比并分析其掺量对混凝土抗压弹性模量的影响。
1.粉煤灰混凝土配合比设计
设计出的混凝土配合比应满足的基本要求：
(1)满足施工对混凝土拌和物的和易性要求；
(2)满足结构设计和质量规范对混凝土的强度等级要求；
(3)满足工程所处环境对混凝土的抗渗性、抗冻性及其他耐久性要求；
(4)在满足上述要求的前提下，尽量节省水泥，以满足经济性要求。
1.1设计混凝土所用材料的选择
1.1.1粗集料的选择
(1)粗集料的最大粒径的选择：
依据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000) 桥涵混凝土的粗骨料，应采用坚硬的卵石或碎石， 最大粒径不得超过结构最小边尺寸的1／4和钢筋最小净距的3／4。对于泵送混凝土，当泵送高度小于50m时，对碎石不宜大于管径的1／3,对卵 石不宜大于管径的1／2.5；泵送高度在50-100m时,对碎石不宜大于管径的1／4， 对卵石不宜大于管径的1／3；泵送高度在100m以上时，对碎石不宜大于管径的1／5，对卵石不宜大于管径的1／4。粗骨料应采用连续级配，本设计采用级配碎石，经综合考虑选用粗骨料的最大粒径为31.5mm。
(2)粗集料试验
①粗集料的筛分试验
a.试验方法：
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定对水泥混凝土用粗集料采用干筛法筛分。
b.试验目的：
测定粗集料的颗粒组成，选出合理级配。
c.筛分结果见试验报告
②粗集料密度和吸水率试验
a.试验方法
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定本试验采用网篮法进行。
b.目的与适用范围
本方法适用于测定各种粗集料的表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度以及粗集料的吸水率。
③含泥量和泥块含量试验
试验目的:测定碎石中小于0.075mm的尘屑淤泥和粘土的总含量及4.75mm以上泥量。
④压碎值试验
试验目的和适用范围：集料压碎值用于衡量石料再逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量石料力学性质的指标，以评定其在工程中的适用性。
⑤依据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000),粗集料各技术指标应符合下表要求
表1.1
| 项目 | 混凝土强度等级 | |||
| C55～C40 | ≤C35 | ≥C30 | ||
| 石料压碎指标值(％) | ≤12 | ≤16 | — | — |
| 含泥量(按质量计)(％) | — | — | ≤1.0 | ≤2.0 |
| 泥块含量(按质量计) (％) | — | — | ≤0.5 | ≤0.7 |
| 小于2.5m的颗粒含量(按质量计)(％) | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
(1)砂的分类
| 砂 组 | 粗 砂 | 中 砂 | 细 砂 |
| 细度模数 | 3.7～3.1 | 3.0～2.3 | 2.2～1.6 |
(2) 细集料试验
①细集料筛分试验
a.试验方法：
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定对水泥混凝土用细集料可采用干筛法，如需要也可采用水洗法筛分。本试验采用干筛法。
b.试验目的
测定细集料的颗粒级配及粗细程度。
c.砂的颗粒级配应符合下表的规定。
表1.2
| 标准筛筛孔尺寸(mm) | 级 配 区 | 标准筛筛孔尺寸(mm) | 级 配 区 | ||||
| I区 | Ⅱ区 | Ⅲ区 | I区 | Ⅱ区 | Ⅲ区 | ||
| 累计筛余(％) | 累计筛余(％) | ||||||
| 9.5 | 0 | 0 | 0 | 0.60 | 85～74 | 70～41 | 40～16 |
| 4.75 | 10～0 | 10～0 | 10～0 | 0.30 | 95～80 | 92～70 | 85～55 |
| 2.36 | 35～5 | 25～0 | 15～0 | 0.15 | 100～90 | 100～90 | 100～90 |
| 1.18 | 65～35 | 50～10 | 25～0 | ||||
②细集料表观密度试验
a.试验方法：
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定本试验采用容量瓶法进行试验。
b.试验目的与适用范围：
用容量瓶法测定细集料对水的相对表观密度和表观密度。本方法适用于含有少量大于2.36mm部分的细集料。
c.试验结果
经试验测得本工程用砂密度为2590kg/m3
③细集料含泥量和泥块含量试验
a.试验方法：
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定本试验采用筛洗法进行试验。
b.试验目的和适用范围
本方法仅用于测定天然砂中粒径小于0.075mm的尘屑、淤泥和粘土的含量。不是用于人工砂、石屑等矿粉成分较多的细集料。
c.根据依据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规定天然砂的含泥量和泥块含量应符合下表的规定
表1.3
| 项 目 | ≥C30的混凝土 | ＜C30的混凝土 |
| 含泥量(％) | ≤3 | ≤5 |
| 其中泥块含量(％) | ≤1.0 | ≤2.0 |
| 云母含量(％) | ＜2 | |
| 轻物质含量(％) | ＜1 | |
| 硫化物及硫酸盐折算为Sq(％) | ＜1 | |
| 有机质含量(用比色法试验) | 颜色不应深于标准色，如深于标准色，应以水泥砂浆进行抗压强度对比试验，加以复核 | |
1.1.3 水泥的选择
根据所要设计混凝土的设计强度要求，拟采用强度等级为32.5或42.5的普通硅酸盐水泥，进行对比试验设计。
(1)普通硅酸盐水泥的技术性能指标
①细度：普通硅酸盐水泥细度汛筛余量表示，即0.080mm方孔筛筛余不超过 10％。
②凝结时间：普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。
③不溶物：普通硅酸盐水泥中不溶物含量不大于1.5％。
④MgO含量：普通硅酸盐水泥MgO含量不大于 5.0％。
⑤SO3含量：普通硅酸盐水泥SO3含量不大于3．5％。
⑥烧失量：普通硅酸盐水泥中烧失量不大于3．5％ 。
⑦安定性：用沸煮法检验必须合格。
(2)水泥试验
①水泥细度检测试验
a.试验方法
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)水泥细度监测方法有负压筛法、水筛法和水泥比表面积法三种。
b.试验目的
水泥的凝结时间、强度、收缩等都与水泥的细度有关，因此水泥的细度是评定水泥质量的一个指标。
c.适用范围
负压筛法和水筛法依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定采用80μm筛检验水泥细度，以评价水泥的物理性能。本方法适用于硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥以及指定采用本标准的其他品种水泥。
水泥比表面积法依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定采用勃氏法进行测定，本方法适用于硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥和道路水泥以及指定采用本标准的其他粉状物料，不适用于测定多孔材料及超细粉状物料。
d)综合实际情况本试验采用负压筛法。
②水泥标准稠度试验
a.试验方法
依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定水泥标准稠度用水量采用标准法维卡仪测定，以在规定时间试杆沉沉入净浆距底板6mm±1mm的水泥净浆稠度为标准稠度净浆。此时的拌和用水量为标准稠度用水量。
b.试验目的
为凝结时间和安定性试验提供标准稠度的水泥净浆，也可用来检验水泥的需水性。
③水泥凝结时间试验
a.试验方法：依据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)规定采用标准法维卡仪测定。
b.试验目的：测定水泥的凝结时间，用以评价水泥的性能。同时为指导水泥混凝土等混合材料的施工也具有重要的意义。
④水泥安定性试验
a.试验方法：我国现行规定有两种测定方法：雷氏法（标准法）试饼法（代用法）。如测定结果有争议时以雷氏法为准。
b.试验目的：测定水泥安定性，可以观测水泥硬化后体积变化的均匀性，用以评定水泥的技术性能。还可以间接地反映出引起水泥体积安定性不良的化学因素。
⑤水泥胶砂强度试验
a.试验目的及适用范围
本方法适用测定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等的抗折与抗压强度，用以评定水泥的强度等级。
b.试验方法
水泥胶砂强度检测方法（iso法），是采用质量比为1∶3的水泥和标准砂，用0.5的水灰比，按标准制作方法制成40mm×40mm×160mm的标准棱柱体试件。在标准养护条件下，达规定龄期时，测定水泥的抗压和抗折强度。
1.1.4 粉煤灰的选择
(1)粉煤灰的化学组成
我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、AL2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、 MgO 、K2O、 Na2O、SO3、MnO等，此外还有P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。
(2)粉煤灰在混凝土中作用机理
粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，本身不具有或只有很弱的胶凝性质，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物。它具有一定的形态效应、活性效应和微集料效应，粉煤灰的形态效应主要影响着新拌制混凝土的和易性和流变性能，活性效应可以根据一定时间内石灰一粉煤灰混合物中未反应的Ca（OH）的量来确定．但这种反应非常缓慢，必须采取一些方法加速这些化学反应才能更好的促进粉煤灰火山灰活性的发挥和混凝土强度的提高，微集料效应则影响到后期混凝土的密室性和耐久性。
(3)用于水泥混凝土的粉煤灰的技术要求
按照国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596－2005），拌制混凝土用的粉煤灰分为F类粉煤灰和C类粉煤灰两类。F类粉煤灰是由无烟煤或烟煤煅烧收集的，其CaO含量不大于10%或游离CaO含量不大于1%；C类粉煤灰是由褐煤或次烟煤煅烧收集的，其CaO含量大于10%或游离CaO含量大于1%，又称高钙粉煤灰。
F类和C类粉煤灰又根据其技术要求分为I级、II级和III级三个等级。混凝土用粉煤灰的技术要求。
表1.4
| 技术指标 | 技术要求（不大于/ %） | |||
| I级 | II级 | III级 | ||
| 细度（45um方孔筛筛余）（不大于/%） | F类粉煤灰 | 12.0 | 25.0 | 45.0 |
| C类粉煤灰 | ||||
| 需水量比，不大于/% | F类粉煤灰 | 95.0 | 105.0 | 115.0 |
| C类粉煤灰 | ||||
| 烧失量，不大于/ % | F类粉煤灰 | 5.0 | 8.0 | 15.0 |
| C类粉煤灰 | ||||
| 含水量，不大于/ % | F类粉煤灰 | 1.0 | ||
| C类粉煤灰 | ||||
| 三氧化硫，不大于/ % | F类粉煤灰 | 3.0 | ||
| C类粉煤灰 | ||||
| 游离氧化钙，不大于/ % | F类粉煤灰 | 1.0 | ||
| C类粉煤灰 | 4.0 | |||
| 安定性（雷氏夹沸煮后增加距离）不大于/ mm | F类粉煤灰 | 5.0 | ||
| C类粉煤灰 | ||||
混凝土工程选用粉煤灰时，应按《粉煤灰混凝土质量技术规范》（GBJ 146－90）。对于不同的混凝土工程，选用相应等级的粉煤灰：
①I级灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土；
②II级灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土；
③III级灰主要用于无筋混凝土；但大于C30的无筋混凝土，宜采用I、II级灰；
④用于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如试验论证，可采用比上述三条规定低一级的粉煤灰。
(4)粉煤灰试验
用于拌制混凝土作为掺合料的粉煤灰，按我国现行国标GB146-90《粉煤灰混凝土应用技术规范》规定，粉煤灰质量指标：细度、需水量比、烧失量和SO3含量。
①粉煤灰细度试验
a.试验方法
细度试验按现行标准规定采用负压筛析仪法测定，也可采用比表面积法，无条件时可用0.3mm、0.075mm筛孔的通过量表示。本试验采用负压筛法
b）目的及适用范围
测定粉煤灰的细度，作为评定粉煤灰等级的质量指标之一。
②粉煤灰需水量比试验
a.试验方法
现行规范规定采用跳桌法进行试验。
b.试验目的
测定粉煤灰需水量比，评定粉煤灰技术性质。
③粉煤灰烧失量试验
a.试验方法
称取1克试样放入已恒重的坩埚中，盖上坩埚盖并略留缝隙放入高温炉中，从低温升至900℃，并保持半小时，取出，放入干燥器中冷却至室温，称重，然后继续放入900℃高温炉中灼烧，冷却，称重。反复灼烧，直至恒重。
b.试验目的
测定粉煤灰的烧失量，以衡量粉煤灰中的有效成分，对粉煤灰的品质进行评价。
④SO3含量
a.试验方法
用盐酸分解试样，在控制酸度的条件下沉淀硫酸钡，滤出沉淀后于800度灼烧，称重。
b.试验目的
用于评定粉煤灰的技术性质。
1.1.5外加剂的选择
(1)外加剂的分类
①改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等：
②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等；
③改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等；
④改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。
根据设计要求选用减水剂作为其外加剂
(1)减水剂的作用机理
①降低水泥颗粒固液界面能
减水剂通常为表面活性剂(异极性分子)，性能优良的减水剂在水泥—水面上具有很强的吸附能力。减水剂吸附在水泥颗粒表面能够降低水泥颗粒固液能，降低水泥—水散体系总能量，从而提高分散体系的热力学稳定性．这有利于水泥颗粒的分散
②静电斥力作用
新拌混凝土中掺入减水剂后，减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面，部分极性团指向液相。由于亲水极性基团的电离作用，使得水泥颗粒表面带上电性相同的荷并且电荷量随减水剂浓度增大而增大直至饱和，从而使水泥颗粒之间产生静力，使水泥颗粒絮凝结构解体，颗粒相互分散，释放出包裹于絮团中的自由水从而有效地增大拌合物的流动性。
③空间位阻作用
聚合物减水剂吸附在水泥颗粒表面，则在水泥颗粒表面形成一层有一定厚度的合物分子吸附层。当水泥颗粒靠近，吸附层开始重叠，即在颗粒之间产生斥力作用，重叠越多，斥力越大。这种由于聚合物吸附层靠近重叠而产生的阻止水泥颗粒接近的机械分离作用。
④水化膜润滑作用
减水剂大分子含有大量极性基团，这些极性基因具有较强的亲水作用。因此，减水剂分子吸附在颗粒表面后，由于极性基的亲水作用，可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度的溶剂化水膜。水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构，释放包裹于其中的拌和水。使水泥颗粒充分分散，并提高了水泥颗粒表面的润湿性，同时对水泥颗粒及骨料颗粒的相对运动具有润滑作用，所以在宏观上表现为新拌混凝土流动性增大。
(2)减水剂的分类
分为普通减水剂和高效减水剂，高效减水剂主要有萘磺酸甲醛缩合物减水剂、氨基磺酸系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂
①萘磺酸甲醛缩合物减水剂
萘磺酸甲醛缩合物减水剂简称萘系减水剂，它是一种化学合成产品。是由精萘或工业萘制成的一种萘系高效减水剂。其主要成分是萘磺酸甲醛缩合物，它是一种极性分子，其中的磺酸基是强亲水基团。它是由萘用浓硫酸磺化得到β-萘磺酸。然后与甲醛缩合，再用苛性钠中和就得到萘磺酸钠甲醛缩合物。 萘系减水剂是目前国内生产量最大，使用最广的高效减水剂。它的特点是：减水率较高、不引气。水泥适应性好与其它高效减水剂相比价格相对便宜，与各种外加剂复合性能好。可用于配制高强、高性能混凝土。它存在的主要问题是坍落度经时损失较大，混凝土有些发粘。降低萘系减水剂的塌落度损失方法一般有二种：一是复合其它外加剂，如缓凝剂;二是用分子设计的方法合成新的外加剂，在合成中与新的官能团共聚。
②氨基磺酸系高效减水剂
氨基磺酸系高效减水剂(氨基芳基磺酸盐一苯酚一甲醛缩合物，简称ASPF)是一种非引气树脂型高效减水剂，属低碱型混凝土外加剂[。氨基磺酸系高效减水剂具有对水泥粒子的高度分散性，减水率高达30%;混凝土的耐久性好，并且有控制坍落度损失的功能;成本不高，且生产工艺简单。因此，是国内外当前最有发展前途的高效减水剂。氨基磺酸系减水剂的分子量太小时容易导致水泥浆体泌水，混凝土坍落度损失较快，但分子量太大时，减水分散性受到影响。在35-40%浓度条件下，可以合成分子量适中，分散性好，不会产生异常的泌水现象的减水剂。掺量要适中，掺量高时容易造成混凝土的泌水，离析与板结。克服氨基磺酸系高效减水剂在水泥混凝土中应用产生泌水的有效途径是与萘系高效减水剂复配使用。这样既能保持高的减水率，又能控制净浆流动度损失或混凝土坍落度损失，还不会产生泌水。混凝土配合比中掺入沸石粉或复合细粉也是解决泌水的有效途径。
③聚羧酸系高效减水剂
聚羧酸类高效减水剂(简称PC系列减水剂)具有超分散性能阻止混凝土塌落损失而且不引起明显缓凝，是目前国内外化学外加剂研究与开发的重。聚羧酸系减水剂与不同水泥有相对更好的使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时具有低粘度和塌落度保持性能，但在混凝土流动性方面，当水泥和外加剂共同使用时，往往发生混凝土塌落度损失太快及快硬等现象，仍存在水泥和化学外加剂相容性问题，在使用高性能减水剂的混凝土中，当单位水量减少，塌落度增大时，常常发生以下问题：减水剂用量过大;混凝土粘性太大;出现离析泌水现象;泵送困难。
(3) 减水剂的掺量问题
各种外加剂都有一个最适宜的掺量,它是根据外加剂的质量以及所使用的水泥、骨料情况而定的。掺量过小,外加剂起不到应有的作用,达不到预期效果;掺量过高,不仅不能达到预期目的,还会起到相反作用。所以使用前,应通过试验确定最合适的掺量,当不能达到预期效果时,应改变掺量及对水泥、骨料、用水量进行调整,以达到最优效果。
根据实际情况综合分析决定采用萘磺酸甲醛缩合物减水剂，简称萘系减水剂，是一种高效减水剂，减水率在15%-25%之间。经试验最合适的掺量为0.8%。
1.1.6混凝土的拌和用水
桥梁工程拌制混凝土用的水应符合下列要求
（1）水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等。
（2）污水、PH值小于5的酸性水及含硫酸盐量按 计超过0.27MG/CM3的水不得使用。
（3）不得用海水拌制混凝土。
（4）饮用水，一般能满足上述条件，使用时可不经试验。
1.2粉煤灰混凝土配合比计算
混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。
配合比常用的表示方法有两种：以1m3混凝土中各项材料的质量表示和以各项材料相互间的质量比来表示(以水泥质量为1)
1.2.1 初步配合比设计
因为交通部没有颁布专门的配合比设计规程，在《公路桥涵施工技术规范》中指定采用《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）进行配合比设计，是我们进行混凝土配合比设计的依据。
(1)确定混凝土的配制强度
fcu.o=fcu.k+tσ （1.1）
式中 fcu.o---混凝土的配制强度
fcu.k---设计要求的混凝土强度等级, Mpa
σ---混凝土的强度标准差, Mpa
t--- 置信度界限,现行规范规定的强度保证率P≥95%,对应的|t|=1.5
当混凝土强度等级为C20或C25时，如本单位历史平均强度标准差σ＜2.5 MPa，取σ=2.5 MPa；当混凝土强度等级高于C25时，如本单位历史平均强度标准差σ＜3.0 MPa，取σ=3.0 MPa。
当施工单位没有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土的强度标准差可按下表取用。
表1.5
| 混凝土强度等级 | ≤20 | 25-35 | ＞35 |
| σ | 4.0 | 5.0 | 6.0 |
由=30Mpa查表得σ=5.0Mpa
= +1.5*5=38.2Mpa
(2)计算水灰比
①根据混凝土的配制强度计算水泥的实际强度和水灰比
（1.2）
式中： ,---回归系数（对于碎石=0.46 =0.07）
---水泥28d抗压强度实测值, Mpa
对强度等级为32.5的水泥进行水灰比计算
=1.13*32.5=36.7MPa
对强度等级为42.5的水泥进行水灰比计算
=1.13*42.5=48.0MPa
②按耐久性校核水灰比
| 表1.6 混凝土最大水灰比和最小水泥用量 | ||||
| 混凝土结构所处的环境 | 无筋混凝土 | 钢筋混凝土 | ||
| 最大水灰比 | 最小水泥用量 (kg/m3) | 最大水灰比 | 最小水泥用量 (kg/m3) | |
| 温暖或寒冷地区，无侵蚀物质影响，与土直接接触 | 0.60 | 250 | 0.55 | 275 |
| 严寒地区或使用除冰盐的桥涵 | 0.55 | 275 | 0.50 | 300 |
| 受侵蚀物质影响 | 0.45 | 300 | 0.40 | 325 |
③上述两种水泥的水灰比同时也满足泵送混凝土对水灰比的要求。（泵送混凝土的 水灰比不宜大于0.60）
(3)计算单位用水量
根据粗集料的品种、数量、粒径、施工要求的混凝土拌合物坍落度及外加剂的类型和
掺量选择每立方米混凝土拌合物的用水量。综合泵送混凝土的施工工艺和泵送高度的拟定坍落度为120-170mm。
根据公式 （1.3）
得（式中h为坍落度值）
本工程采用萘系高效减水剂，减水率在15%-25%之间，在此取=18%，掺量0.8%, 故掺加减水剂以后的用水量为：
④计算单位水泥用量
a.按强度计算单位水泥用量
（1.4）
对强度等级为32.5的水泥进行水泥用量计算
=419kg/m3
对强度等级为42.5的水泥进行水泥用量计算
=321 kg/m3
b.按耐久性校核单位水泥用量
本工程所处环境为无冻害的潮湿环境且混凝土为配筋混凝土，根据规范最小水泥用量不得低于280 kg/m3。上述两种水泥的单位水泥用量均符合 耐久性要求。
c.上述两种水泥的单位水泥用量同时也满足泵送混凝土对水灰比的要求。（泵送混凝土的水泥用量不宜小于300kg/m3）
(5)选定砂率
泵送混凝土的砂率主要与石子种类、最大粒径、砂的级配和水泥用量有关。泵送混凝土的砂率一般应控制在40％~50％，砂率可根据实际情况具体调整，使 用粗骨料可适当增大砂率，用细砂则减少砂率。根据经验，中砂的砂率一般控制 在38％~45％，细砂或特细砂的砂率以32％~38％较为合适。
根据经验综合工程实际情况预采用砂率为42%。
(6)计算砂石用量
本次设计采用质量法计算
（1.5）
式中：，，，---每立方米混凝土的水泥、水、细
骨料、粗骨料的用量，kg
---每立方米混凝土拌合物的湿表观密度，kg/m3
---砂率，%
表1.7 混凝土假定湿表观密度参考表
| 强度等级 Mpa | C15 | C20-C40 | >C40 |
| 湿表观密度kg/m3 | 2300-2350 | 2350-2400 | 2450 |
对强度等级为32.5的水泥进行砂石用量计算
=720 kg/m3
=1081 kg/m3
对强度等级为42.5的水泥进行砂石用量计算
=760 kg/m3
=1139 kg/m3
(7)外加剂用量
强度等级为32.5的水泥外加剂用量
=*0.8%=3.35 kg/m3
强度等级为42.5的水泥外加剂用量
=*0.8%=2.56 kg/m3
掺加外加剂混凝土的初步配合比：
①强度等级为32.5的水泥的初步配合比：
：：：=419:720:1081:3.35=1:1.72:2.57:0.008；W/C=0.43
②强度等级为42.5的水泥的初步配合比：
:::=321:760:1139:2.56=1:2.36:3.55:0.008; W/C=0.56
1.2.2调整工作性，提出基准配合比。
按初步配合比对强度等级为32.5和42.5的水泥所拌制的混凝土试拌15L，测定两者的坍落度并评价其工作性，新拌混凝土的含砂率、粘聚性和保水性是否合格，观察方法见下表。
表1.8 混凝土含砂率的观察方法
| 用镘刀抹混凝土面次数 | 抹面状态 | 判 断 |
| 1～2 | 砂浆饱满，表面平整，不见石子 | 含砂率过大 |
| 5～6 | 砂浆尚满，表面平整。微见石子 | 含砂率适中 |
| ＞6 | 石子裸露，有空隙，不易抹平 | 含砂率过小 |
表1.9 混凝土粘聚性的观察方法
| 测定坍落度后，用弹头棒轻轻敲击锥体侧面 | 判 断 |
| 锥体渐渐向下沉落，侧面看到砂浆饱满，不见蜂窝 | 粘聚性良好 |
| 锥体突然崩坍或溃散，侧面看到石子裸露，浆体流淌 | 粘聚性不好 |
| 做坍落度试验在插捣时和提起圆锥筒后 | 判 断 |
| 有较多水分从底部流出 | 保水性差 |
| 有少量水分从底部流出 | 保水性稍差 |
| 无水分从底部流出 | 保水性良好 |
通过以上对比得出强度等级为42.5 的水泥所拌制的混凝土满足工程要求，因此本次设计采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，调整工作性以后混凝土拌合物的基准配合比为：
:::=353:760:1139:2.82=1:2.15:3.23:0.008; W/C=0.51
1.2.3掺粉煤灰混凝土配合比设计
设计以普通混凝土初步计算配合比为标准，按等和易性、等强度原则，用超量取代法、等量取代法或外掺法设计计算，本次设计采用超量取代法。即粉煤灰总掺入量中，一部分取代等体积的水泥，超量部分粉煤灰取代等体积的砂。
(1)粉煤灰取代率f（%）。
本次设计课题为研究型课题,故可不遵守规范要求,拟采用粉煤灰掺量分别为0%、10%、30%、50%、70%。
(2)按下表选择超量系数（K）。
表1.11 粉煤灰超量系数（GBJ146-90）
| 粉煤灰级别 | 超量系数 |
| Ⅰ | 1.1-1.4 |
| Ⅱ | 1.3-1.7 |
| Ⅲ | 1.5-2.0 |
(3)计算粉煤灰取代水泥用量、超量部分质量和总掺量
粉煤灰取代水泥量 =* （1.6）
粉煤灰超量部分质量 （1.7）
粉煤灰总量 =+ （1.8）
(4)计算粉煤灰混凝土的单位水泥用量
（1.9）
(5)计算粉煤灰混凝土的单位砂用量
/ （1.10）
式中： ---砂的表观密度
---粉煤灰密度
(6) 水和粗骨料用量保持不变。
(7) 粉煤灰掺量为10%的配合比计算及调整
=*=353*10%=35.3kg
=35.3*（1.2-1）=7.06kg
=+=42.36kg
=318kg
/=745kg
=1139kg
=180kg
=2.82kg
10%掺量粉煤灰混凝土初步配合比：
（+）: ::=360:745:1139:2.82=1:2.07:3.16:0.0078；/（+）=0.5
经试拌测得其坍落度为162mm，但保水性差，因此保持水胶比不变增加砂
率至44%，再次试拌测其坍落度为160mm，保水性和粘聚性良好，满足施工和易性要求。
调整工作性以后的配合比为：
（+）: ::=360：796：1101：2.82=1：2.21：3.05：0.0078；/（+）=0.50
(8)粉煤灰掺量为30%的配合比计算及调整
=*=353*30%=106kg
=21.2kg
=+=127kg
=226kg
/=714kg
=1139kg
=180kg
=2.82kg
30%掺量粉煤灰混凝土初步配合比：
（+）: ::=353：714：1139：2.82=1：2.02:3.23：0.008；/（+）=0.51
经试拌测得其坍落度为162mm，保水性和粘聚性良好，满足施工和易性要求。
(9)粉煤灰掺量为50%的配合比计算及调整
=*=353*50%=176kg
=35kg
=+=211kg
=176kg
/=684kg
=1139kg
=180kg
=2.82kg
50%掺量粉煤灰混凝土初步配合比：
（+）: ::=387：684：1139：2.82=1：1.77：2.94：0.0073；/（+）=0.46
经试拌测得其坍落度为178mm，不满足坍落度要求，因此保持水灰比不变，减少 5%水泥浆，再次试拌测其坍落度为169mm，保水性和粘聚性良好，满足施工和易性要求。
=353*（1-5%）=335kg
=180*（1-5%）171kg
=335*50%=167kg
=33kg
=200kg
=168kg
/=724kg
=1098kg
=335*0.008=2.68kg
调整工作性以后的配合比为：
（+）: ::=368：724：1098：2.68=1：1.97：2.98：0.0073；/（+）=0.46
(10)粉煤灰掺量为70%的配合比计算及调整
=*=353*70%=247kg
=49kg
=+=296kg
=106kg
/=654kg
=1139kg
=180kg
=2.82kg
70%掺量粉煤灰混凝土初步配合比：
（+）: ::=402：654：1139：2.82=1:1.63:2.83:0.007; /（+）=0.44
经试拌测得其坍落度为182mm，不满足坍落度要求，因此保持水灰比不变，减少 5%水泥浆，再次试拌测其坍落度为175mm，同样保持水灰比不变，再减少5%水泥浆，经试拌测得其坍落度为162mm，保水性和粘聚性良好，满足施工和易性要求。
=353*（1-10%）=318kg
=180*（1-10%）=162kg
=318*70%=223kg
=45kg
=268kg
=95kg
/=709kg
=1114kg
=318*0.008=2.54kg
调整工作性以后的配合比为：
（+）: ::=363：709：1114：2.54=1：1.95：3.07：0.007；/（+）=0.45
表1.12 配合比汇总表
| 粉煤灰掺量(%) | 各材料用量 | 坍落度（mm） | |||||
| 水泥 | 粉煤灰 | 砂 | 粗集料 | 减水剂 | 水 | ||
| 0 | 353 | 0 | 760 | 1139 | 2.82 | 180 | 159 |
| 10 | 318 | 42.36 | 796 | 1101 | 2.82 | 180 | 160 |
| 30 | 226 | 127 | 714 | 1139 | 2.82 | 180 | 162 |
| 50 | 168 | 200 | 724 | 1098 | 2.68 | 171 | 169 |
| 70 | 95 | 268 | 709 | 1114 | 2.54 | 162 | 162 |
(1）本论文阐述了不同掺量粉煤灰混凝土的整个配合比设计过程，得出以下结论：
a.粉煤灰混凝土比基准混凝土坍落度损失可明显减少，这样有利于热天施工，特别是商品混凝 土输送及泵送凝土施工。
b. 粉煤灰混凝土比基准混凝土凝结时间慢，初终凝均比基准混凝土推迟约1-3小时，这是由于粉煤灰在形成的过程中，其表面吸附了一定量的Na2O及SO3，这些化合物延长了混凝土的凝结时间。
c.水泥水化作用是放热作用，用粉煤灰取代水泥后，能使温升降低约20%左右，对混凝土温升起到缓解作用，很适用于大体积混凝土工程。
(2)在混凝土实际工程中，除了主要以强度作为控制指标外，经常还需要规定混凝土的弹性模量值，尤其是在预应力钢筋凝土梁的张拉时，更应规定张拉时混凝土应达到的弹性模量值。在计算钢筋混凝土的变形、裂缝扩展及大体积混凝土的度应力时，都必须知道对应混凝土的弹性模量。在工程中，也常常出现强度满足要求而弹性模量偏低，使得混凝土构件形较大而不能正常使用的问题，导致一些工程事故的发生并造成经济上的损失。
(3) 粉煤灰混凝土的3d、7d强度明显低于未掺粉煤灰混凝土，到90d龄期才接近或达到空白混凝土的抗压强度，粉煤灰混凝土后期强度将大于未掺粉煤灰混凝土的强度；粉煤灰混凝土后期强度有较好的增长，但其早期强度偏低，对于混凝土工程施工不利。试验证明：采用超量取代法掺粉煤灰的同时掺减水剂或高效减水剂，粉煤灰混凝土可以获得较好的强度增长，其28d龄期可以达到与空白混凝土同等的抗压强度。粉煤灰混凝土的抗拉强度(劈裂抗拉强度或抗折强度)与抗压强度的关系基本上与普通混凝土相同。抗压强度、养护、终饰抹面和集料性能是影响混凝土耐磨性的主要因素，对于粉煤灰混凝土，抹面和养护更为重要
(4）随着建筑业的飞速发展，粉煤灰混凝土是在现代混凝土技术的新潮流中发展起来的一种经济的改性的混凝土。特别是掺粉煤灰的泵送混凝土更是受到广泛的关注。应用粉煤灰的活性不仅可以减少水泥用量，降低混凝土的生产成本，显著地改善混凝土的工作性能，使其具有良好的工作性，同时消除环境污染，减少能源消耗等方面有着非常重要的经济意义和社会意义。
(5）在混凝土中掺加粉煤灰除了上述技术上的进步外，还能带来如下经济效益和社会效益：
a.能节约15％ 一35％的水泥，从而减少大量能源消耗。
b.现今已不再认为砂、石是取之不尽，用之不竭的资源，用超量取代法配制混凝土可节约用砂10％ ～15％ ，这对于减少不可再生资源的消耗，维持生态平衡和国民经济可持续发展具有重要的现实意义。
参考文献
[1]普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）[S]．中国建筑出版社，2000，北京
[2]公路工程水泥和水泥混凝土试验规程（JTG E42-2005）[S].人民交通出版社，2005，北京
[3]粉煤灰混凝土应用技术规程（GBJ146—90）[S]. 中国计划出版社
[4]现代混凝土配合比设计手册，人民交通出版社，2002，北京
[5]公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)，中国人民共和国交通部 2000，北京
[6]公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）[S].人民交通出版社，2005，北京
[7]公路工程水泥混凝土外加剂与掺和料应用技术指南 人民教育出版社，2006，北京
[8]用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T 1596－2005）中国标准出版社，2005，北京
致谢
经过这么长时间的准备，论文能顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。
另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。
感谢所有给我帮助的老师和同学，谢谢你们！
通过此次毕业设计，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的束缚，在整个过程中，通过搜集资料和进行试验，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过毕业设计，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。并学会与人合作，这样做起事情来就可以事倍功半。
毕业设计让我学到了很多，即为大学三年划上了一个完美的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
再次感谢我的大学和所有帮助过我并给我鼓励的老师，同学和朋友，谢谢你们！
附录
筛分试验报告
1）碎石的筛分报告
级配调整
级配校核
级配满足要求。三种碎石用量比例10—30mm：10—20mm:5—10mm=32：39：29
（2）砂的筛分报告
级配校核
砂的级配满足试验要求，可以使用。
Copyright © 2019-2025 51dongshi.net 版权所有
违法及侵权请联系：TEL:177 7030 7066 E-MAIL:11247931@qq.com 本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务
