C30自密实混凝土配合比实验.docx

结02 陈伟 2010010131实验四C30自密实混凝土配合比设计实验实验六混凝土力学性能及氯离子扩散系数试验实验报告学 号： 2012010269 班 号： 水工22 实验日期： 2014.5.12 实 验 者： 辜英晗 同 组 人： 石磊、李轶博 冯姜波若、田向东 一、 实验目的1、掌握混凝土配合比设计的基本方法。2、学习如何测定混凝土拌和物的基本性能。3、为混凝土力学性能实验准备试件。4、学习混凝土主要力学性能的测试方法。5、学习混凝土氯离子扩散系数的试验方法。二、 实验相关知识和原理1 自密实混凝土：1.简介：自密实混凝土(SelfCompacting Concrete，简称SCC)可以定义为：混凝土能够保持不离析和均匀性。不需要外加振动完全依靠重力作用充满模板每一个角落、达到充分密实和获得最佳的性能。在20世纪80年代早期，挪威建造混凝土结构海上石油平台，由于配筋密集且结构庞大，无法对混凝土振捣，所配制使用的混凝土实际上是依靠重力密实。20世纪80年代后期，日本学者首先提出自密实混凝土的概念，当时所面临的情况：混凝土耐久性在日本受到高度重视。但由于缺乏熟练工人进行混凝土浇筑施工。不能保证混凝土完全密实成为导致耐久性不良的重要原因之一，因此就需要一种非常容易实现密实的混凝土一自密实混凝土。“自密实”概念形成后。研究与应用迅速展开，很快成为一种实用的、施工性能非常优良的混凝土。自密实混凝土被称为“近几十年中混凝土建筑技术最具革命性的发展”，因为自密实混凝土拥有众多优点：保证混凝土良好的密实。 提高生产效率。由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少。 改善工作环境和安全性。没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的“手臂振动综合症”。 改善混凝土的表面质量。不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。 增加了结构设计的自由度。不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。在此之前，这类结构往往因为混凝土浇筑施工的困难而限制采用。 避免了振捣对模板产生的磨损。 减少混凝土对搅拌机的磨损。 可能降低工程整体造价。从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本。然而。自密实混凝土的原材料、组成与配合比设计、质量控制、性能试验方法等也具有新的特点和要求。最近几年。欧洲首先开始将微硅粉应用于自密实混凝土，因为发现：微硅粉不仅能改善混凝土硬化性能如耐久性、强度等，同时能够改善自密实混凝土塑性状态的性能。包括流变性、稳定性(抗离析能力)和艘变性。使自密实混凝土的质量波动减小、性能全面提高。在“自密实”概念出现以前 借助高效减水剂性能的改善，配制生产高流动性混凝土已不再困难。然而，仪仪具备。高流动性还远远不够，因为流动性越高，混凝土产生离析的趋势就越大。完全依靠自身重力充满模型并达到密实，自密实混凝土工作性的内涵有所扩大，包括下列三个基本性能： 高流动性。保证混凝土能够绕过障碍物，充分填充模型 内每个角落。 高稳定性。保证混凝土质量均匀一致，即不泌水。骨料不离析。 通过钢筋间隙能力。保证混凝土穿越钢筋间隙时不发生 阻塞。2. SCC的自密实机理：浆体的粘聚作用： 混凝土的流动性与抗离析性是相互矛盾的。SCC之所以能流平密实，关键在于其胶结料浆体具有一定的塑性粘度，它能减少骨料间的接触应力，削弱骨料的固体特性，抑制骨 料起拱堆集从而有效抑制离析。 气泡自动聚合上浮作用： 在拌和浇筑混凝土时裹入模板内的气泡，由于混凝土自重对其产生浮力作用，具有自动聚合形成更大气泡的趋势。一旦气泡发生聚合，则所受浮力将进一步增大，最终会浮出表面使混凝土密实。SCC由于掺加高效减水剂降低了混凝土的表面张力，使气泡更容易聚合上浮， 增加混凝土的密实性。 掺合料的微粉作用： SCC中的掺合料不仅具有物理填充效应，而且因为巨大的表面积产生较大的内表面力而提高混凝土的粘聚性。有的还具有火山灰活性效应，结合掺用高效减水剂和采用低水胶比改善集料界面结构和水泥石的孔结构，使混凝土越来越密实。 最大堆积密度：SCC中各组分粒径力求满足“最大堆积密度理论”，例如，颗粒从小到大依次为：微硅粉、粉煤灰、水泥、砂、石。这样细颗粒填充粗颗粒之间的空隙，更细颗粒填充细颗粒之间的空隙，达到最大密度或最小空隙率，从而有效提高 SCC的密实度。2 选择C30自密实混凝土的目的：鉴于自密实混凝土在水利工程等大型工程中的广泛应用，我们决定对它们进行一下相对深入的研究。由于C30混凝土的工作性比较高，对配合比设计有一定的挑战，并且老师推荐，所以我们小组都一致决定配制C30自密实混凝土。一方面，作为一种高性能的混凝土，进行相关的配制与研究，对于我们而言，是一个挑战，也是一个提升自己的机会，在现有的资料不多，经验不足的情况下，我们需要充分发挥团队精神，应用大家的智慧来顺利地完成配比设计与配制的工作。另一方面，我们对于这种混凝土有很大的兴趣，也十分想要在弄懂其配制的相关原理基础上，自己将其制作出来，丰富自己的实践经验，学到更多在理论课堂上学习不到的知识。3 自密实混凝土配合比设计的基本步骤：1.确定的拌和物中粗骨料松散体积，砂浆中砂的体积、浆体的水胶比，胶凝材料中矿物掺和料用量，也就确定了混凝土中各种原材料的用量。2.大量试验及理论研究结果表明，1m3混凝土中粗骨料用量的松散体积在0.5-0.6m3范围内较为适宜。过小混凝土弹性模量等力学性能降低，过大则拌和物的工作性显著降低。3.大量研究表明，中砂在自密实混凝土砂浆中的体积含量在0.42-0.44 m3之间较为适宜，过大则混凝土的工作性和强度降低，过小则则混凝土收缩较大，体积稳定性不良。使用其他类型砂，其最佳砂率听由试验确定。3.优质矿物掺和料对于提高混凝土耐久性、控制混凝土早期水化升温都具有良好效果，所以确定胶凝材料中矿物掺和料的体积的依据是实际工程对混凝土的耐久性、升温控制等要求。4.混凝土中胶凝材料用量过大，易引起混凝土体积稳定性不良，而且不经济；胶凝材料用量过小，则体积量过少，难以满足拌和物自密实的工作性要求，根据大量试验研究，自密实混凝土中胶凝材料总量范围宜为450-550kg/m3。高掺和料、少水泥用量的自密实混凝土，应注意提高其抗碳化能力。对于一般条件下的自密实混凝土，单位体积用水量宜小于200 kg/m3。高耐久性自密实混凝土宜小于175 kg/m3。在较低用水量下，拌和物工作性可通过增加外加剂掺量、改善掺和料的需水性等技术措施来保证。接下来是我们组设计的C30自密实混凝土的配合比设计步骤： 1确定粗骨料用量：取1m3混凝土中粗骨料的松堆体积Vg0为0.5m 3,根据粗骨料的堆积密度1700kg/m3， 计算出1m3混凝土中粗骨料的用量mg=850kg/m32.计算砂浆密实体积：1m3的混凝土中粗骨料的表观体积为850kg2.7g/cm3=0.315m3计算得到砂浆密实体积为：V m =1-0.315=0.685m33.计算砂的用量：由于实验中使用的砂为粗砂，较规范中提到的中砂更粗，混凝土更容易离析，我们适当增加了砂率，将粗砂在砂浆中体积含量设为0.465。计算得：V S =0.6850.46=0.315m3 m S=836.6kg/m34.确定胶凝材料用量与水用量：按照混凝土强度要求：计算得水灰比为0.64。按照规范水含量不宜超过200kg，故将水用量定位197kg/m3算得水泥用量为307.8kg/m3由总质量约为2400kg、胶凝材料总量450-550kg，粉煤灰对水泥约10%的替代率。算得：水泥用量：276,.8kg/m3粉煤灰用量：190.7kg/m3水用量：197kg/m35.确定减水剂用量 按240mm坍落度来算，水含量应当246kg左右，则减水约20%。则减水剂掺量1,3%4 混凝土的制备仪器和过程：1. 仪器设备： 混凝土搅拌机，容量为50100L，转速为1822r/min； 台秤，称量50kg，感量50g； 量筒（100mL）； 天平； 拌铲与拌板等。2. 机械搅拌步骤： 按设计的配合比称取各种材料的用量。 用按配合比称量的水泥、砂、水及少量石子在搅拌机中预拌一次，使水泥砂浆部分粘附在搅拌机及叶片上，并刮去多与砂浆，以避免正是搅拌时的配合比。 依次向搅拌机内加入石子、砂和水泥，开动搅拌机干拌均匀后，将水徐徐加入，再将减水剂缓慢加入。全部加料时间不超过2min。 将拌和物自搅拌机卸出，倾倒在铁板上，再经人工拌和23次，即可做拌和物的各项性能试验或成型试件。从开始加水起，全部操作必须在30min内完成。5 配制的混凝土的性能检验：新拌混凝土坍落度的测定：主要仪器设备： 坍落度筒：由薄钢板或其他金属板制成截头圆锥形。 捣棒（端部应磨圆）、装料漏斗、小铁铲、钢直尺、镘刀等。实验步骤： 首先用湿布润湿坍落度筒及其他用具，将坍落度筒置于铁板上，漏斗置于坍落度筒顶部并用双脚踩紧踏板。 用铁铲将拌好的混凝土拌和料分三层装入筒内，每层高度约为筒高的1/3。每层用捣棒沿螺旋方向由边缘向中心插捣25次。插捣底层时应贯穿整个深度，插捣其他两层时捣棒应插至下一层的表面。 插捣完毕后，除去漏斗，用镘刀刮去多与拌和物并抹平，清除筒四周拌和物，在510s内垂直平稳地提起坍落度筒。随即量测筒高与坍落后的混凝土试体最高点之间的高度差，即为混凝土拌和物的坍落度值。 从开始装料到坍落度筒提起，整个过程应在150s内完成。当坍落度筒提起后，混凝土试体发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样测定坍落度；如第二次仍出现这种现象，则表示该拌和物和易性不好。 在测定坍落度过程中，应注意观察粘聚性与保水性。实验结果的记录和评定： 稠度 以坍落度表示，单位mm，精确至5mm。 粘聚性 以捣棒轻敲混凝土锥体侧面，如锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好；如锥体倒坍、崩裂或离析，表示粘聚性不好。 保水性 提起坍落度筒后，如底部有较多稀浆析出，骨料外露，表示保水性不好；如无稀浆或有少量稀浆析出，表示保水性良好。实验结论：我们实验中测得的坍落度为230mm，扩展度为470mm。其中扩展度和坍落度已经很好地达到了我们预期的水平，所以我们混凝土的工作性可以得到保证。 在实验场地，没有使用铁板或是玻璃板来进行坍落度和扩展度的实验，而是直接在地上进行。地面并不是十分的平坦，而且由于之前还有其他的组做了这个实验，所以地面残存的一些杂质也比较多。这样，在新拌混凝土的流动过程中，就会受到相当大的阻力，其坍落度和扩展度就会受到很大的影响。所以我们测定的坍落度和扩展度应该是比实际值偏低的，所以工作性可以得到保证。至于7天、28天抗压强度，劈裂抗拉强度，钢筋握裹力，氯离子扩散系数等在第六次实验报告中有详细介绍价格评定：根据网上给出的原料价格如下图我们计算了我们的成本如下表七：水P.O.42.5水泥浓度为30%聚羧酸减水剂石子砂粉煤灰4元/吨421元/吨约8000元/吨约110元/吨约70元/吨约75元/吨表七我们对25L水泥造价计算如下表八：水P.O.42.5水泥浓度为30%聚羧酸减水剂石子砂粉煤灰0.02元/25L2.24元/25L1.02元/25L2.56元/25L1.44元/25L0.44元/25L总计7.72元/25L表八换算为1m3混凝土造价为309元因为混凝土的价格在不同城市不同时间都在波动，因此无法给出一个绝对比较，下面给出09年不同城市不同月份的知道价格 表九而今年不同城市的市场价如下：2011 年7 月份全国主要城市商品混凝土市场价格元/m3城市 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60北京 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510上海 395 405 415 420 425 440 445 南京 371 386 401 416 431 446 461 476 491 506杭州 320 348 374 385 409 425 467 497 西安 305 310 315 320 330 340 360 380 400 420天津 335 345 355 360 370 380 400 420 450 480厦门 312 343 371 393 407 437 473 500 济南 325 335 345 359 369 381 392 410 450 长沙 300 305 310 315 325 335 360 380 425 455福州 340 350 360 370 380 395 415 440 465 490南昌 286 296 305 315 330 345 365 385 410 425 从中我们可以看出我们的混凝土在大城市还是可以盈利很多，但在中小城市盈利不多，算上运费还有可能亏本，总的来说，我们的混凝土还是非常具有竞争力的。三、 实验总结这次配制C30自密实混凝土的实验，从讨论、确定方案到混凝土的配制和后来的性能实验，都是我们一个大组每个人出力共同完成的。每次测试我们的混凝土的时候，每个人心都悬着。等结果出来合格了甚至非常好的时候，大家又都十分激动甚至欢呼起来。这是我们第一次这么多人合作完成实验。这也是我和土木工程中使用最广泛的材料混凝土的第一次亲密接触。很希望能讲自己做的混凝土带回一个去作为留念。在实验的过程中，我们既紧张又兴奋。紧张的是怕自己的混凝土不符合相关的要求，兴奋的是我们看到我们的混凝土比较出色地完成了各项指标的测试。实验中，我们学习到了钢筋握裹强度、劈裂抗拉强度、氯离子扩散系数的测试方法，复习了抗压强度的测试方法，对于我们专业知识的丰富，专业素养的养成有很