水泥混泥土课程设计

1、水泥与水泥混凝土水泥混凝土综合设计实验课程设计学 校：学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 再生混凝土配合比设计再生混凝土是再生骨料混凝土的简称。它是将废弃混凝土块经过破碎、筛分、清洗后，当作集料按一定的比例代替砂石等天然骨料配制成新的混凝土。一、 设计目的二、 设计任务三、 文献综述四、 设计依据五、 设计过程六、 前景展望七、 参考文献一、设计目的在水泥与水泥混凝土这门课程中学到的是理论知识，平时在试验课程中学到的是试验操作规范技巧。而本次课程设计就是为了将学到的理论知识运用起来，通过查找资料来补充上课所没有涉及到的知识，通过独自的阅读文献完成水泥混凝土相关性能的研

2、究，并提出相关的解决办法。我此次做的是关于“再生混凝土”相关性能的浅研，并提出再生混凝土的初步配合比设计方法，希望在再生混凝土方面做出一点创新。二、设计任务通过查阅相关的文献资料，由于再生混凝土的吸水率大于天然石料且表面粗燥、内部存在大量的微裂缝，因而导致压碎值偏大、和易性、强度、耐久性均不如普通混凝土。因此就要改善再生混凝土的和易性、提高其强度、增强耐久性，设计出优良的再生混凝土。此次拟设计再生混凝土的强度为C30。三、文献综述近年来，随着国民经济的快速发展，城市的不断扩张，混凝土成为现代土木工程中应用最广泛、用量最大的建筑材料。有关2012年的最新数据显示，我国水泥产量达21.84亿吨，成

3、为世界第一的水泥生产大国，也是世界上混凝土用量最多的国家。混凝土的大量使用消耗了很多不可再生砂石资源，同时随着建筑物的设计使用年限的到期，或者旧城改造的需要和建筑物更新换代的实用性需求，大量的建筑被拆除，在拆除和改造的过程中产生了大量的建筑废弃物混凝土块，这些“资源”很多都没有被利用起来，而是被渣土车运到填埋场直接填埋，这样浪费了大量的可利用资源而且占用了有限的耕地资源，造成了更多的浪费。这些建筑废弃物大部分都可以进行破碎、筛分、水洗等工序加工后，成为不同粒径的再生骨料来取代天然砂石制作再生混凝土。再生混凝土的使用实现了资源循环利用，替代大量的不可再生优质砂石集料，也减少了对环境的污染危害并且

4、带来了可观的经济社会效益，是实现可持续发展的良好方法之一1。我国已于2005年6月1日期开始实行建设部颁布的城市建筑垃圾管理规定。此法规规定建筑垃圾处置实行减量化、资源化、无害化、谁生产谁承担处置责任的原则。对违反规定的行为将进行严厉的惩处。这些都为混凝土废弃物的再生利用提供了很好的支持2。我在中央电视台的我爱发明节目中看到，国内也有企业在研究大型的混凝土破碎机用于生产再生骨料。那次节目中展示的为颚式破碎机，该种破碎工艺很不错，还能破碎钢筋混凝土块。当时实地拍摄用的钢筋混凝土试件是新制作的，达到规定龄期，试件的尺寸长两米，宽高为50厘米左右，用吊车起吊到颚式破碎机口缓慢的放进去，然后就看到底部

5、出料口是破碎的钢筋和混凝土小块，只是破碎后的混凝土块粒径还是太粗，有的甚至还超过了100mm。如果要使用就必须进行二次破碎处理。不过这就也为城市里废旧钢筋混凝土结构拆除后的破碎提供了较为先进的设备。其它的不足之处在于：设备投入大、能耗高、粉尘污染严重、噪声大。由于废旧混凝土来源的多样性，我国对再生骨料混凝土还没有完整的技术规范要求，因此大面积普遍的推广应用缺少相关的法律法规和技术支撑。加之传统工艺制备的再生骨料与天然骨料相比具有孔隙率高、吸水性大、强度低、密度偏小、坚固性差、杂质含量多、消耗水泥浆多、强度低等缺点。能否利用再生骨料配制出高强度再生混凝土，取决于以下四个因素3 ：（1）废弃混凝土

6、本身的强度；（2）再生骨料的生产工艺；（3）高强度再生混凝土的配合比设计方法；（4）再生骨料掺入量的多少。因此其应用的范围比较窄，主要用来配制中低强度的混凝土，同普通混凝土相比可以发现，再生混泥土的长期性能如抗渗性、抗冻性、徐变等耐久性能均低于普通混凝土4.如要用于高强混凝土结构中，则对再生骨料的物理性质、化学性质要求更高，相应的会增加生产成本，加大对设备的投入，反而达不到节约目的，这样就不是我们所期望的结果。只有经济效益好、社会效益好、环境效益好的设计才是我们所期望达到的，才是再生混凝土的长久发展之路、可持续发展之路。因此，我认为再生混凝土的大面积推广应用需要以下几方面推动力量：（1）国家出

7、台相应的法律法规来支持、引导再生混凝土行业的发展，通过积极的财政政策来对生产、销售、使用各个环节予以税收减免；（2）设立国家自然科学基金并鼓励相关的高校、企业、个人等对再生混凝土的性能进行长期的基础性研究；（3）积极开展同国外相关领域的合作，吸收引进优秀的人才从事再生混凝土的开发。再生骨料的生产工艺举例:可以简单的描述为：破碎 、筛分、传送、清洗去杂、存储。图1、俄罗斯典型再生骨料生产工艺 目前再生混凝土的应用范围还不广泛，举例如下：（1）用于高速公路基层、垫层等结构中作为稳定土，具有足够的刚度和强度，还具有很好的水稳定性和平整度，能起到很好的传递路面行车荷载，并将荷载传递扩散到土基上（2）用

8、于城市次干道、支路等连接城市各部和集散交通解决局部地区出行的非重载道路的面层（3）用于解决农村地区出行难题，泥泞道路改造升级（4）非承重墙体部分，如隔墙等四、设计依据水泥： GB1752009细集料：GB/T 146842011粗集料：GB/T 146852011混凝土用再生粗骨料GB/T 251772010 混凝土拌合用水标准JGJ 632006五、设计过程（一）、配合比设计思路；再生混凝土设计关键在用水量的确定。再生混凝土的用水量由两部分组成，一部分是按照普通混凝土配合比设计方法计算的单位用水量W；还有就是再生骨料吸水率的额外用水量W。而额外用水量的确定采用再生骨料和天然骨料都处于饱和面干

9、状态的用水量之差即为W。（二）、原材料选择再生骨料采用部分取代的方式，因此其他原材料也必须合符规范要求，其中水泥是GB1752009，细集料是GB/T 146842011，粗集料是GB/T 146852011 。再生粗骨料的物理力学性能依据GB/T 251772010混凝土用再生粗骨料，再生细骨料的物理性能依据GB/T 251762010混凝土和砂浆用再生细骨料。相应的测试结果满足要求的才能用于配合比设计。（三）、初步配合比设计设计背景资料：水泥为32.5R普通硅酸盐水泥，实测28d抗压强度为 36.8MPa，密度为c=3100kg/m3 ;中砂：表观密度为 s=2650kg/m3，天然碎石：

10、540mm,表观密度为 g=2730kg/m3，吸水率为1，水：自来水。再生粗骨料：535mm,表观密度 z=2660kg/m3,吸水率为4.646。混凝土设计强度等级C30，要求强度保证率为95，强度标准差计算值为3.0MPa。混凝土由机械拌合，振捣，施工要求坍落度为3550mm。(1)、确定配制强度表1 回归系数选用表集料类别ab碎石0.530.20卵石0.490.13计算配制强度（cu,o） 根据设计要求混凝土强度等级 cu,k =30MPa，强度标准差 =3.0MPa。代入公式计算该混凝土的配制强度cu,o ：cu,o=cu,k+1.645×=30+1.645×3.

11、0=34.9 MPa 计算水灰比（W/C）由资料看到，水泥实测抗压强度ce=36.8 MPa，混凝土配置强度cu,o=34.9MPa，粗集料为碎石，查表1得a=0.53,b=0.20，代入公式计算混凝土水灰比为： wc=0.53×cecu,o+0.53×0.20×ce=0.50按耐久性校核水灰比：经过校核后，计算的水灰比小于耐久性要求的最大水灰比，于是采用计算的水灰比0.50 。选定单位用水量表2 干硬性和塑性混凝土的用水量（kg/m3）拌合物稠度碎石最大粒径(mm)项目指标162040坍落度（mm）10302001851653050210195175根据表2 选

12、定单位用水量 175kg/m3计算单位水泥用量 按强度要求计算单位水泥用量 每立方米混凝土拌合物的用水量（mwo）选定后，根据公式:mco=cw×mwo=175÷0.5=350 kg/m3按耐久性校核单位水泥用量 根据强度要求计算得到的单位水泥用量大于规定的最小水泥用量。所以水泥用量选定为 350kg/m3 确定砂率表3 混凝土的砂率水灰比w/c碎石最大粒径(mm)1620400.43035293427320.53338323730350.6364135403338由碎石的最大粒径40mm和水灰比0.5, 查表3选定砂率为 s=32计算粗、细集料用量 (体积法、质量法)体积

13、法： mcoc+msos+mGoG+mwow+0.01=1 (1)s=msomso+mGo×100% (2)将数据代入求解得到砂用量mso =607kg/m3 碎石用量mGo=1290kg/m3由此计算的普通混凝土初步配合比： mco：mwo：mso：mGo=350：175：609：1290质量法：假定每立方米混凝土拌合物的是表观密度为cp=2400kg/m3相关计算公式关系：mco+mwo+mso+mGo=cp （3）msomso+mGo×100=s （4）经过公式变化得到 mso=（cp-mco-mwo）×s （5） mGo=cp-mco-mwo-mso （6

14、）计算出砂石用量mso=600kg/m3 碎石用量 mGo=1275kg/m3由此计算的普通混凝土初步配合比： mco：mwo：mso：mGo=350：175：600：1275 再生骨料掺量Mz、额外用水量W 的确定掺量方法有全掺量和部分掺量，取代的前提为“等量取代”。一般天然骨料的吸水率在1左右，而试验得出的再生骨料的吸水率平均值为4.64，约为天然骨料的4倍6。因此再生骨料取代天然石料后就必须加更多的水，这部分水的量就依据再生骨料的吸水率来确定。在这里天然骨料的吸水率为TR,再生骨料的吸水率为 ZS，两者之差再乘以取代量Mz（再生骨料掺量），于是得到了额外用水量的W。计算公式： W= （Z

15、S- TR）×Mz (7)此次设定的再生骨料掺量为50：Mz=1275 X 0.5=637 kg/m3额外用水量:W=（ZS- TR）×Mz=4.64-1×637.5=23 kg/m3初步配合比用量见表4表4、初步配合比用量表材料种类水灰比w/c砂kg天然粗骨料/kg再生粗骨料/kg水/kg额外用水/kg水泥/kg0.560063763717523 350六、前景展望就目前来说，商品混泥土还是采用天然砂石集料拌合的普通混凝土，而且主要承重结构、大体积混凝土、抗渗要求高、耐久性要求好的混凝土结构物都是使用的普通混凝土。但这并不意味着再生混凝土就没有市场没有发展前途，

16、相反，再生混凝土具有广阔的发展前景。只是目前还没有一个明确的公式来指导再生混凝土的配合比设计，大部分都是依靠经验性的方式来进行设计，只能定性不能起到定量的作用；对再生混凝土的耐久性研究的还不够深入不够完善，因此再生混凝土的耐久性是个难题，这样也制约了其大面积的推广和使用；还有就是再生混凝土的强度低于同类型的普通混凝土，这也是一个致命的弱点。新生事物的发展总是曲折漫长的，就像电脑也是经历了几十年的发展才有了今天的历史地位。只要不断的对再生混凝土进行基础性研究，通过先进的现代测试技术来分析其性能，并不断的完善，我相信再生混凝土也能够像普通混凝土一样，应用到各种建筑物中。既起到建筑结构功能，有起到节能环保的作用。七、参考文献：1 王福川.新型建筑材料M.北京：中国建筑工业出版社，20042 马立国.再生混凝土的应用和配合比设计研究进展.建筑节能J，2008