高强混凝土的配制

徐州建筑职业技术学院毕业论文PAGE19高强混凝土的配制中文摘要高强混凝土由于其强度等级高，密实性好，减轻自重，节约成本，已被列为建设事业“十一五”重点推广技术领域，重点项目之一。本文重点介绍了对配制高强混凝土原材料的选择和预处理，并对高强混凝土配合比的设计、试配进行了论述。（中文摘要太简单，需要将本论文的起因、研究要点、结论全部概括在摘要里）关键词：高强混凝土原材料选择与预处理配合比修改意见：你的论文有全盘抄袭的嫌疑，而且没有任何参考文献标识，论文中配合比设计公式的可信度有些怀疑，缺乏试验数据支撑。论文内容较少，不够毕业论文的分量。修改后请将目录和论文封面做好，一起发过来。下面是你发给我的论文大纲，你比较一下高强混凝土配合比设计高强混凝土的定义及特点高强混凝土在实际中的使用现状高强混凝土发展前途高强混凝土的配合比设计原材料的选取外加剂的选取高强混凝土配合比设计的注意事项高强混凝土配合比计算过程五．高强混凝土的技术性能及指标六．高强混凝土的缺点及改进措施前言随着规模宏大、结构复杂的现代建筑的发展以及对高强混凝土材料性能要求的日益提高,当前很多国家在高强混凝土上投入大量的人力物力进行研究与开发。在配制过程中,其配合比的好坏直接关系到高强混凝土的性能和质量优劣。因此,高强混凝土配合比的优化设计方法成为人们在高强混凝土配合比设计中研究的目标。本文作者通过实践，对高强混凝土的配制进行了一些方面的研究。 高强混凝土在建筑工程中的应用1、高层建筑结构高层建筑中采用高强混凝土可以大幅度缩小底层混凝土柱子的截面尺寸，扩大柱网间距，扩大空间，增大建筑使用面积。上下柱子采用不同强度等级混凝土有利于统一柱子尺寸和模板规格，方便施工，节约周转耗材的投入，并可利用高强混凝土的早强特点加快施工进度。高强混凝土还因徐变小，弹性模量高，可以减少柱子的压缩量和增加结构刚度，这对高层建筑来源是非常重要的。2、大跨度结构和预应力结构高强混凝土徐变小，弹性模量高，可以减少预应力钢筋的应力损失，减小构件截面尺寸，减轻自重。处于侵蚀环境下的建筑物或构筑物。高强混凝土有较强的抵抗化学物质腐蚀能力，耐久性优良，所以贮存某些化学物品的仓库，周围大气中含有较多盐份的工程建筑物，以及直接受到侵蚀性物质作用或机械磨损的厂房、车库等地面构件均宜应用高强混凝土。我国在高强混凝土研究和应用方面起步并不算晚。早在20世纪70年代，就有不少单位开始用高效减水剂配制高强混凝土的试验研究，随着我国城市建设规模迅速扩大，高强混凝土在技术上和经济效益上的巨大优越性正日益为人们所认识。二、高强混凝土的特点高强混凝土的抗压强度标准值远远大于普通混凝土，其组成材料的质量要求严，还要采取一定的技术措施，如外掺增强材料、高效减水剂、改善搅拌工艺等，因而，高强混凝土的配合比设计与普通混凝土有一定的差别。1、当混凝土强度等级大于等于60级时，水灰比与混凝土强度的线性关系较差，分散性较大，因此水灰比的计算与普通混凝土有所不同，水灰比的计算仍采用普通混凝土的强度公式《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-20)中的强度公式：但式中回归系数αa、αb取值与普通混凝土不同，回归系数应使用工程用的水泥砂石并通过试验建立水灰比与混凝土强度关系式来确定，亦可根据经验，即碎石混凝土αa=0.40，αb=0.31。2、普通混凝土配合比设计的基本原则是砂子填充石子空隙，水泥浆填充砂子空隙，现根据施工条件的要求乘以大于1的系数来改善拌合物的工作性能。因此可以在采用水灰比控制强度的基础上调整砂率和用水量来控制混凝土稠度。但高强混凝土的水灰比较小，水泥浆本身比较干稠，采用增大用水量（即水泥浆体积）的办法来改善稠度是不经济也是不可能的。3、高强混凝土的水泥用量相对较多，配合比设计时设法降低水泥用量的潜力也大，这样不但有明显的经济价值，还可以改善混凝土各项技术性能，特别对提高混凝土耐久性和长期性利。4、高强混凝土拌合物因水灰比较小而干稠，须用高效减水剂改善和易性，并需要强力搅拌才能使其均匀和充分发挥水泥活性。鉴于上述特点与情况，对高强混凝土的配合比设计方法进行探讨，有助于它的推广应用。原材料选取与处理水泥水泥是影响混凝土强度的主要因素。配制高强度混凝土，应采用矿物组成合理、细度合格的高强度水泥，一般宜优先选取旋窑生产的强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥磨的愈细，比表面积就愈大，水化反应愈充分，早期强度就愈高。然而细度不宜过高，否则会造成水化热过大，导致混凝土产生温度应力裂缝，反而降低混凝土强度和耐久性，影响混凝土结构使用寿命。高强混凝土要求低水胶比，要降低水胶比就必须使用高效减水剂。但是并不是每一种符合国家标准的水泥在使用一定的高效减水剂时都有相同的流变性能;同样，也并不是每一种符合国家标准的高效减水剂对每一种水泥流变性能的影响都相同。这就是所谓的水泥和高效减水剂之间存在相容性问题。当水泥与高效减水剂的相容性不好时，不仅会造成高效减水剂的减水效果差，更为重要的是会造成混凝土坍落度的严重损失。影响水泥与高效减水剂相容性的主要因素，对高效减水剂来说，主要包括其化学性质、分子量、交联度、磺化程度和平衡离子等;对水泥来说，主要包括:(1)水泥的C3A含量和总碱含量;C3A含量不宜超过8%，当C3A含量过高时，一般来说，用于高强混凝土的水泥，拌制出来的混凝土流动度损失会很快。(2)水泥的细度;用于高强混凝土的水泥细度一般在3000一4000m2/g，水泥的细度会影响拌制混凝土的需水量，水化过程的放热速度，在空气中的硬化收缩等，进而影响混凝土发生裂缝的可能性，还会影响混凝土坍落度的损失。2、粗集料粗集料在混凝土的结构中主要起骨架作用，因此骨料的性能对于高强度混凝土的抗压强度具有重要影响。粗集料可从抗压强度、表面特征、最大粒径、杂质含量等对其进行优选和预处理。2.1.抗压强度制备高强度混凝土，应优先选取质地坚硬的碎石。根据配制混凝土的等级，合理确定粗集料的强度，其强度通过压碎值或岩石立方体强度的来测定。碎石的压碎指标值一般应小于10%。抗压强度不应小于要求配制的混凝土抗压强度指标的1.5倍。因此，一般采用质地坚硬，级配良好的花岗岩、硬质砂岩以及石灰岩等。另外一般碎石的抗压强度在110-130MPa左右，再加上其各相不均匀性，故在配C100以上混凝土的时候尤其需要考虑粗集料的选择，甚至普通的碎石可能无法达到要求，转而考虑不要粗骨料或者改为活性陶粒，即通常所说的RPC。2.2.表面特征在混凝土初凝时，水泥砂浆与粗集料的粘结受集料表面特征的影响较大。一般应选取近似立方体形的碎石，其表面粗糙、多棱角，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度，应避免使用鄂破碎石，因该方式生产的碎石级配不好且针、片状较多，而选用反击式破碎石其级配较好且碎石形状近似立方体。为了尽量减少混凝土内部的缺陷，粗集料在使用前可考虑用水清洗晾干，以除去泥块、粉屑和一些有害的轻物质等。另其中针、片状的含量不应超过8%。2.3.最大粒径对于中、低强度混凝土来说，适当增加骨料粒径对混凝土强度有利，但对于高强度混凝土由于石材的强度的不均匀性则可能导致强度下降。在混凝土拌和物中，相同重量的大粒径集料比小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，则粘结力要低，且混凝土的工作性差，所以大粒径集料很难配制出高强度混凝土。对强度等级为C60的混凝土，其粗骨料的粒径不应大于31.5mm;对强度等级高于C60的混凝土，其粗骨料的粒径最大不应超过25mm，采用标准为5~15或5~20规格的集料最适宜。2.4.级配集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。如5~31.5mm连续级配采用5~16mm和16~31.5mm二种规格的碎石进行掺配。5~25mm连续级配采用5~16mm和10~25mm二种规格进行掺配。掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种符合级配范围要求的掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。3、细集料砂材质的好坏，对高强混凝土的和易性影响比粗集料要大。一般应优先选取Ⅱ级、含泥量少、石英颗粒含量较多的江砂或河砂。砂的细度模数最好在2.6~3.1的范围内的中砂或者中粗砂，当细度模数<2.6时，拌制的混凝土拌和物会显得粘稠，施工中难以振捣。另外如果砂子过细，在满足拌和物和易性要求时，就要增大水泥用量。砂也不宜太粗，细度模数在3.1以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。同时应检测其中5mm以上小石子的含量如果超过10%应在计算配比时将其换算成石头的量。在使用前同样考虑用水清洗晾干。4、水拌合水使用饮用水时一般可不经试验直接使用，其他水拌制混凝土要选择不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质、油脂、糖类等，且水的PH值应大于4。5、高效减水剂配制高强混凝土降低水胶比必须使用高效减水剂，高效减水剂实际减水率可达到25%左右，掺人混凝土后，可以提高混凝土的流动性，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗压、抗弯性能，同时降低了水泥用量，减少工程成本。但掺高效减水剂的混凝土容易出现的坍落度损失较快，所以施工时宜采用二次掺人法或掺人相应的缓凝剂。另外，当日最低温度低于0℃时，高效减水剂虽能提高拌合物和易性，但对混凝土强度的贡献会大大降低，因此，必须对混凝土拌合物采取有效保温措施。目前第三代减水剂聚羧酸的出现及普及使用，由于其梳形分子结构及羧基的影响使得的聚羧酸系减水剂具有减水率高、混凝土塌落度经时损失小，掺量低等优点。但聚羧酸的使用影响因素较复杂在施工过程中必须注意的以下几个方面:(1)对水敏感，水的波动会造成减水的效果差别很大，因此必须控制砂石的含水率，最好有室内堆场，以利于水份均匀，并且在施工中严禁私自向混凝土中加水。(2)聚羧酸的配制材料的不同导致其实际效果也不同，故提供聚羧酸的厂家换原材料时应重新对相容性做检测，以确定合适的掺量。6、矿物掺合料6.1.粉煤灰粉煤灰来自于火力电厂，烧煤后收集的灰粒。对其有效使用不但有利于环保，减少污染。且对混凝土的性能也产生很多影响。对于混凝土拌合物能够减少拌合物用水量、提高保水性、降低泌水量，而且由于粉煤灰颗粒的表面光滑起到润滑和分散作用能够提高混凝土的坍落度，坍落度经时损失也得到明显缓解。但通常随着粉煤灰在混凝土中掺量的增加，粉煤灰混凝土的强度发展特别是早期强度降低较为明显，其强度的增长效应随龄期增长其作用才逐渐体现出来，1年后的强度甚至超过普通混凝土强度。由于粉煤灰的掺人有效的改善了普通混凝土的工作性，在同样的工作性能的情况下，粉煤灰混凝土的收缩比普通混凝土低。粉煤灰混凝土能够提高混凝土的密实度、抗渗性，但会降低抗冻性可适量加人引气剂来改善。在选取粉煤灰的时候除了细度上的差别外，应重点考虑其烧失量。细度是其活性的重要指标，比表面积在6000cm2/g以上较合适。烧失量的高低主要由含碳量决定，含碳量高则会吸附减水剂、引气剂等降低其使用效果，提高需水量，降低混凝土的密实度。6.2.矿渣粉粒化高炉矿渣来自于炼铁的副产品，对于混凝土拌合物能降低抗离析能力，延缓初凝、终凝时间，降低水化热、推迟温峰出现时间。提高混凝土的坍落度，减少坍落度经时损失。因其改善水泥石与骨料界面，减小Ca(OH)2晶体，细化水泥石结构，从而有效提高混凝土抗渗性能。耐蚀性能也得到改善，尤其抑制氯离子优异，因为矿渣与碱先行反应，即固定了水泥中的Na20,K20弱化或消除了潜在的碱骨料反应。为了更有效地激发矿渣粉的活性，在选择时成分变化不大的情况下需重点考虑细度，比表面积在5000cm2/g以上较合适。6.3.硅粉硅粉来源于硅铁合金厂、硅金属厂冶炼进人烟道、收尘装置收集的极细微粒。在混凝土中掺加能提高密实度减少大晶格的Ca(OH)2和钙矾石、降低泌水率、减弱水膜危害、强化了界面状态，提高强度和耐久性，尤其对早期强度贡献较大，抗渗、抗侵蚀、抗锈蚀、抗冲击磨损都有所提高，由于其消耗OH-，能够抑制碱骨料反应。但掺量不宜过量，会增加混凝土稠度，不易施工。6.4.其他掺合料天然沸石、片高岭土等磨细后均可以加入混凝土用以替代部分水泥使用。由于矿物掺合料之间微粉颗粒的填充效应与和后期水化的化学效应的复合叠加，在选取矿物添加剂的时候应考虑选用两种或两种以上矿物掺合料和外加剂同时掺人混凝土，从而产生各组分性能的叠加甚至超叠加效应以进一步改进混凝土性能和取得某种特性。高强混凝土的配合比设计1.计算施工配制强度fcu,o=fcu,k+1·645σ式中fcu,o—混凝土的施工配制强度,MPa;fcu,k—设计的混凝土强度标准值,MPa;σ—施工单位的混凝土强度标准差,MPa。如施工单位不具有近期同一品种混凝土强度资料时,σ值取6MPa。2.计算水灰比W/C=Afce/(fcu,o-A·Bfce)式中fce—水泥强度等级;A、B—回归系数,A=0.40,B=0.31。水灰比一般为0·25~0·40。3.计算砂石用量3.1碎石用量G0=(0·9~0·95)γ′式中G0—碎石用量,kg/m3;γ′—碎石的松散密度,g/cm3。3.2计算砂用量式中S0—混凝土砂用量,kg/m3;QS—砂率,一般取0.28~0.32。4.计算水和水泥用量4.1质量法GW+C=γh-(So+Go)式中Gw+c—混凝土水泥浆质量,kg/m3;Γh—混凝土混合物假定密度,kg/m3。一般取2500~2600kg/m3,与碎石的密度有关;WO—混凝土用水量,kg/m3;CO—混凝土水泥用量,kg/m3。4.2体积法式中VP—每m3混凝土中水泥浆体积,m3;γC—水泥密度,g/cm3;γs—砂密度,g/cm3;γg—碎石密度,g/cm3;Co—混凝土水泥用量,kg/m3;Wo—混凝土用水量,kg/m34.3配合比设计示例某建筑物混凝土强度等级为C60,要求坍落度30~50mm。所用水泥:普通硅酸盐水泥,强度等级52.5级,密度为3.10g/cm3;砂:中砂密度2.65g/cm3;碎石:5~31.5mm,松密度1400kg/cm3,密度2.675g/cm3;水:饮用水;减水剂:UNF-5高效剂。计算配制强度fcu,o=fcu,k+1.645σ=60+1.645×6=69.9MPa计算水灰比