C30混凝土配合比设计

摘要伴随着社会发展混凝土的需求量越来越多，混凝土就需要集中生产运输。在生产运输过程中可能会导致混凝土质量降低。为了满足工程施工的需要。通过掺加减水剂，可以改善混凝土拌合物的和易性，调节混凝土的硬化性能，提高混凝土的可泵性，以及混凝土的其他性能等。减水剂能够在混凝土中产生良好的减水效果，对混凝土的工作性能产生直接的影响，使混凝土在强度保持不变的情况下达到降低水泥或用水量的效果。本试验设计以减水剂掺量为着手点，通过查阅相关资料最终确定其掺量范围为0.6%~1.4%。以C30混凝土作为基准混凝土，通过与掺加不同含量减水剂的新拌混凝土坍落度以及不同龄期的混凝土抗压强度进行对比，探究其对混凝土各基本性能的影响，并设计出C30混凝土最佳配合比。关键词：混凝土，减水剂，抗压强度，坍落度，减水剂掺量

目录TOC\o"1-3"\h\u5971摘要 22631前言 4292531水泥混凝土原材料试验 458011.1水泥 4306101.1.1水泥细度试验 42701.1.2水泥标准稠度用水量 5237141.1.3水泥凝结时间 5111931.2集料试验 6315311.2.1细集料表观密度试验 6287021.2.2细集料堆积密度试验 6233221.2.3细集料筛分试验 786031.2.4细集料含水率试验 8186731.2.5粗集料表观密度试验 8283731.2.6粗集料筛分试验 9174421.2.7粗集料堆积密度试验 11243771.2.8粗集料含水率试验 12115622水泥混凝土试件的制备 12218002.1计算混凝土配合比 1265092.1.1C30基准混凝土原料及设计要求 127242.1.2确定C30混凝土配制强度 1290052.1.3计算水灰比(W/C)水灰比的确定根据式2.2： 13283902.1.4计算单位用水量和单位水泥用量 13322802.1.5砂率的确定 14203172.1.6计算砂石用量 1474722.1.7确定混凝土配合比 14297612.2拌合混凝土 15238452.2.1基准混凝土的拌合 1523392.2.2掺加减水剂混凝土的拌合 15323473试验结果及其分析讨论 15275303.1对新拌混凝土和易性的影响 15215463.2对混凝土抗压强度的影响 1714553.2.1对3d混凝土抗压强度的影响 17315213.2.2对7d混凝土抗压强度的影响 18225883.2.3对28d混凝土抗压强度的影响 18138983.2.4减水剂掺量对混凝土7d及28d抗压强度的影响 19294203.3减水剂的加入对混凝土强度发展影响 2021455结论 2123356致谢 2215205参考文献 23前言伴随着社会的发展，混凝土的应用越来越广泛。施工所用的混凝土需求量较大就需要进行集中生产运输。在混凝土运输过程中会导致混凝土的质量降低。最终导致施工质量产生一定的问题。为了解决质量问题就需要提高混凝土质量，满足工程施工的需要。就需要在混凝土拌和过程中加入一定量的减水剂，以此在保证混凝土性能不变的前提下，可以减少水泥或水的用量来节约成本，加入减水剂能降低水泥、水的使用量，又能增加混凝土的使用寿命。调节凝结时间，硬化性能，改善混凝土其它性能。以达到建造的需要。本试验设计通过查阅相关文献，在原有相关理论的基础上，首先对本次试验设计所用的原材料进行检测，原材料检测合格后进行混凝土配合比计算，掺加减水剂的混凝土配合比以基准混凝土为基础，保证水灰比不变前提下，通过加入不同掺量的减水剂，分析不同掺量减水剂对新拌混凝土坍落度的影响以及对混凝土抗压强度的影响。通过对实验结果进行分析，得出最佳的减水剂掺量，从而达到减少水泥或水的用量的目的，节约成本。1水泥混凝土原材料试验1.1水泥本次实验设计采用的水泥为P·S42.5水泥，首先对P·S42.5水泥的几项重要指标进行测定。1.1.1水泥细度试验称取25g无凝块的干净水泥，并将所有样品一起放入干净的负压筛中，合上盖。启动连续筛分设备，对样品进行两分钟筛分。在此工作过程中，如果有少量样品附着在筛网盖表面，轻敲几次筛网盖，使剩余的样品慢慢落下。筛析完成后，称量剩余重量，并计算剩余百分比。重复实验一次。水泥细度按公式1.1计算：(1.1)水泥细度计算结果如表1.1所示：表1.1水泥细度试验记录表(g)(g)如表1.1所示，经过两次试验所计算出的水泥细度为0.80%，所以本次实验设计所使用的P·S42.5水泥的细度为0.80%。1.1.2水泥标准稠度用水量将水和水泥倒入搅拌锅中，利用搅拌机对其进行搅拌。待搅拌完成后，将搅拌好的水泥净浆装入到试模中，利用维卡仪对试样进行检测。当标准维卡仪的读数为6±1mm时，为水泥的标准稠度用水量。试验记录与分析如表1.2所示：表1.2水泥标准稠度用水量试验记录表(g)(mm)水水4水6求如表1.2所示，当用水量为143.5g时水泥净浆稠度适当，即为本实验设计所使用水泥的标准稠度用水量。1.1.3水泥凝结时间试件的制备方法：使用表1.2中的水泥标准稠度最佳用水量来进行拌和水泥，将拌和好的试样装入试模中，放入水泥养护箱里进行养护。初凝时间：记录好试验开始时间，该时间为水泥凝结初始时间，使用min记录。试件应养护三十分钟后，进行水泥的第一次初凝测试。快要到达初凝时，应每隔3-5min检测一次。当维卡仪器读数为4±1mm时，即达到水泥初凝。记录下时间。终凝时间：当水泥试件到达了初凝状态时，应将试模旋转180°，放在玻璃板上，然后将试件放在养护箱中继续进行养护。此后，应保持每隔十五分钟左右测定一次，当维卡仪的指针无法在水泥试样表面上留下明显的痕迹时，该水泥试样到达终凝状态。记录时间。凝结时间试验记录如表1.3所示：表1.3水泥凝结时间试验记录表2：555：00根据表1.3所示水泥初、终凝时间分别为215min与340min。1.2集料试验集料是混凝土中占比最大的组分，在混凝土中起着作为骨架的作用。集料的性质对水泥混凝土的各项性能有着直接的影响。集料在混凝土中发挥着不可替代的作用，集料的重要性一直以来受到很大的重视。1.2.1细集料表观密度试验(1)细集料表观密度试验采用容量瓶法进行检测。(2)称取相应质量的集料进行烘干，烘干完成后称取大约300g放入相应的容量瓶中，并加水静置一天。第二天加水至瓶颈刻度线，称取总质量。清洗干净容量瓶之后向容量瓶内加水。将瓶塞封紧后要把容量瓶表面水分彻底擦干，最后称量出此时的瓶和水的总质量。(3)结果计算与评定砂的表观密度试验记录如表1.4所示：表1.4细集料的表观密度试验记录表如表1.4所示，两次试验的结果相差0.005g/cm3，在试验标准中规定若未超过0.01g/cm3则以两次实验的算数平均值为试验结果，即该细集的表观密度=2.651g/cm3。1.2.2细集料堆积密度试验(1)将试验所用的细集料装入漏斗中，在漏斗的底部放置相应的容量筒，使沙通过漏斗流入容器内。待试样装满底部的容量筒并高出容量筒顶部后，用工具沿容器向左右两个方向分别刮削平，称取筒与试样的总质量。砂的堆积密度试验记录如表1.5所示：表1.5细集料的堆积密度试验记录表(g)容量筒+试样(g)(ml)细集料的堆积密度(g/cm3)(g/cm3)1.2.3细集料筛分试验首先，将筛子按照顺序摆好。称取备用的试样一份500g倒在最上边的筛网上，每一层单独筛分，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的0.1%为止，直到筛分完为止。细集料筛分试验数据如表1.6所示：表1.6砂的筛分试验记录表细集料的筛分数据如表1.6，利用该数据进行砂的细度模数的计算。将两个砂的细度模数的算数平均值作为该砂的细度模数值，即根据表1.6中数据绘制级配曲线，如图1.1所示：图1.1细集料的级配曲线根据图1.1可知，可以得出该砂的筛分数据均处在规定级配的上下限范围内，故该砂合格，可以使用。1.2.4细集料含水率试验在样品桶中分别取约有500g重的试样两份，放入已经称量过质量的称盘中，称取总质量。称量完毕后应将其放入温度范围为100℃±5℃的干燥箱中。烘干后，称取试样与称盘的总质量。含水率试验数据及结果如表1.7：表1.7砂的含水率试验记录表(g)(g)(%)(%)如表1.7所示，以两个含水率的算数平均值做为测定值，即该细集料的含水率=1.7%。1.2.5粗集料表观密度试验根据行业标准《公路工程集料试验规范》文件的相应规定，本项实验用于测定的粗集料表观密度宜采用吊篮法，用于测定的粗集料表观密度最小的试样质量要求应符合表图1.8规定。表1.8测定密度所需要的试样最小质量公称最大粒径(mm)4.759.5161926.531.537.56375每一份试样的最小质量(kg)0.81111.51.5233将已经称量处理好的每份粗集料试样均浸泡在清水中，并轻轻进行离心搅拌，洗去粗集料表面可能携带的大量尘土碎屑和石粉。洗干净表面后，将洗净的试样放入干净的水中，在室温环境下继续保持浸水时间24h。把试验用的吊篮竖直悬挂在秤下的钩子上，再把秤放进水槽里，往溢流槽内加水，直至溢流槽中的水位达到溢流孔。将天平调零。在测试期间，要对使用的吊篮进行严格的检验，以保证粗集料不会因为筛孔而影响质量。为了避免粗集料经过吊篮底部筛孔，必须采取措施替换2.36~4.75mm的粗集料小孔筛。将样品移入篮子中，打开溢流孔，直到溢流孔上没有细小水滴能流出，称出粗骨料水中质量。称量完毕后对集料烘干，称取烘干质量。粗集料5-10mm碎石表观密度试验数据如表1.9表1.95-10mm粗集料表观密度记录表水中质量(g)表干质量(g)烘干质量(g)1202粗集料10-20mm碎石表观密度试验数据如表1.10表1.1010-20mm粗集料表观密度记录表水中质量(g)表干质量(g)烘干质量(g)1202由表可知粗集料5-10mm的表观密度为2.736g/cm³，10-20mm粗集料的表观密度为2.730g/cm³。由于疫情原因，无法进行该实验。本次粗集料表观密度试验数据均来自封校前的实验室数据记录。本次设计所用粗集料与实验室数据所使用的粗集料为同一批，所以该数据可以使用。1.2.6粗集料筛分试验根据集料试验规范，粗集料的筛分试验所称取的粗集料应符合表1.11的规定：表1.11粗集料筛分取样最大粒径(mm)756337.531.526.519169.54.75试样质量(kg)108542.52110.5对照表1.11，可以得到最大公称粒径分别为9.5mm和19.0mm时，应分别取碎石试样1kg与2kg进行试验。筛分的操作过程中更应引起注意，骨料应尽可能在筛面方向水平和垂直方向均匀移动。直到所有筛选程序完成。记录数据。5-10mm碎石筛分试验数据记录如表1.12所示：表1.125-10mm碎石的筛分数据表组别筛孔尺寸 (mm)第一组1000.6g第二组1000.7g平均累计筛余百分率(%)通过百分率(%)累计筛余上下限(%)筛余质量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)筛余质量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)9.5107.210.710.7111.311.111.110.989.10-154.75711.771.181.8746.874.685.783.716.380-1002.36166.916.798.5127.512.798.498.51.595-100筛底13.01.399.814.21.499.899.80和998.899.8999.899.810-20mm碎石筛分试验数据记录如表1.13所示：表1.1310-20mm碎石的筛分数据表由表1.12与表1.13可得，本实验设计所使用的不同粒径的粗集料碎石的每一级的累计筛余百分率均在上下限内，所以该粗集料合格。根据表1.12与表1.13的试验数据，本次设计的两种粗集料比例为4：6，即5-10mm的碎石占粗集料总体的40%，10-20mm的碎石占总体的60%。经过计算得出合成级配。两种粗集料合成级配表1.14：表1.14最佳级配数据根据表1.14做出粗集料合成级配折线图，如图1.2：图1.2粗集料符合级配曲线根据上图可以看出，按照相应比例合成的粗集料级配曲线均处于上、下限范围内，所以所选定的两种碎石比例5-10mm：10-20mm=4：6，符合级配要求，可以继续使用。1.2.7粗集料堆积密度试验采用5-10mm与10-20mm粗骨料按4：6的比例混合后进行堆积试验。首先将两种不同粒径的粗集料按比例进行混合，将容量筒放置在平整的平地上。使用铁锹将混合好的粗集料在距离容量筒大约50mm的位置自由落入桶内，直至粗集料高出容量筒，最后将高出容量筒的部分刮平，称取总质量。粗集料的堆积密度试验数据以及计算结果如表1.15所示：表1.15粗集料的堆积密度试验记录表如上表所示，两次检验结果绝对值偏差并未超过本标准规定，故可以确定两次试验的结果的算术平均值即为测定值，即粗集料的堆积密度为1.383g/cm3。由于疫情的原因，未能进行粗集料堆积密度试验，本次实验数据取自学校实验室以前实验记录。由于所用粗集料与实验室数据所使用的粗集料为同一批，所以该数据可以使用。1.2.8粗集料含水率试验本次试验采用烘干法检测粗集料含水率。粗集料最小取样质量如表1.16所示：表1.16粗集料含水率最小取样质量含水率试验数据记录如表1.17所示：表1.17粗集料含水率5-10mm碎石烘干前粗集料(g)烘干后粗集料(g)含水率(%)平均含水率(%)2008.21991.40.840.832014.91998.50.8210-20mm碎石烘干前粗集料(g)烘干后粗集料(g)含水率(%)平均含水率(%)2206.72195.70.500.502195.62184.70.50如上表，可得出5-10mm碎石的含水率=0.83%，10-20mm碎石的含水率2水泥混凝土试件的制备2.1计算混凝土配合比2.1.1C30基准混凝土原料及设计要求(1)本次试验设计使用P·S42.5水泥；(2)本试验设计选用的河砂为中砂；(3)本次设计用的粗集料5-10mm与10-20mm的粗集料碎石之比为4：6；(4)本次试验所设计的混凝土的强度为C30；(5)本次试验所设计的混凝土拌合物坍落度为70mm-90mm。2.1.2确定C30混凝土配制强度混凝土配制强度按照公式2.1计算：(2.1)强度标准差按表2.1取值：表2.1标准差σ值表强度等级(MPa)>C35标准差σ(MPa)4.05.06.0根据表2.1，标准差取值为5.0，计算配制强度为：=30+1.645×5=38.225MPa2.1.3计算水灰比(W/C)水灰比的确定根据式2.2：(2.2)水泥28天抗压强度实测值按照公式2.3计算：(2.3)水泥富余系数按表2.3选用：表2.3水泥强度等级值的富余系数计算水泥28d实际强度结果得：MPa计算水灰比得：2.1.4计算单位用水量和单位水泥用量根据设计的各项参数选取混凝土的单位用水量。单位用水量表如2.4：表2.4混凝土用水量(kg/m3)碎石最大粒径(mm)坍落度(mm)由表2.4可得，本设计的单位用水量选取215kg。根据水灰比与选择的单位用水量由式2.4计算单位水泥用量：(2.4)2.1.5砂率的确定砂率对混凝土强度影响并不大，但对新拌混凝土的保水性和流动性有一定的影响。随着砂率的增加，砂浆体积逐渐增加，在一定时间范围内，砂浆的有效填充会使混凝土的流动性提高。砂率变小容易出现流浆等情况，在一定影响范围内，随着砂率增大保水性提高。本次试验中，所用的碎石最大粒径为20mm，由式2.2可得本设计的混凝土水灰比为0.6。根据上述试验设计条件，由表2.5，从中选择合适的砂率：表2.5混凝土砂率(%)水灰比(W/C)碎石最大公称粒径(mm)经过查表2.5可知，本实验设计的砂率宜选35%40%在本次试验中决定选用砂率Bs=39%。2.1.6计算砂石用量本设计使用质量法计算粗、细集料的。计算公式为公式2.5：(2.5)计算可得：细集料单位用量=713kg粗集料单位用量=1114kg(因为粗集料配比采用6：4进行，所以其中5-10mm粗骨料单位用量=446kg；10-20mm粗骨料单位用量=668kg。)经初步计算，每1立方米混凝土材料用量为：Meo：Mwo：Mso：Mgo=1：0.6：1.99：3.122.1.7确定混凝土配合比经过计算基准混凝土的配合比为：水：水泥：细集料：5-10mm碎石：10-20mm碎石=215kg：358kg：713kg：446kg：668kg所用减水剂为萘系减水剂，该减水剂的减水率为23%。最佳普通混凝土制品掺量通常应为普通混凝土水泥总掺量的1%。适量的掺加可以提高混凝土抗压强度与新拌混凝土流动性。本次试验按减水率为23%计算，使用0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.4%五个掺量来研究不同掺量对混凝土性能的影响。混凝土基准配合比为：：：=1：0.6：1.99：3.12减水率为23%，所以掺加减水剂的混凝土配合比为：Mw=Mwo×(1-12%)=165.6kgMc=Mw/0.6=276kgMs=[2400-(165.6+276)]×39%=763.82.2拌合混凝土2.2.1基准混凝土的拌合按基准配合比，称取原材料，进行混凝土拌合。拌合后经过检测新拌混凝土的坍落度为80mm，符合设计要求，并且混凝土的和易性较好。可以使用。2.2.2掺加减水剂混凝土的拌合本次试验设计采用五种不同浓度的减水剂，经查阅资料，本次试验最终确定减水剂掺量分别为0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.4%。利用计算出的掺加减水剂的混凝土配合比，分别加入不同浓度的减水剂，对混凝土原材料进行拌合。为了保证减水剂能够均匀的分布在混凝土拌合物中，应先使用水把减水剂充分的稀释，稀释后与拌和混凝土所使用的水一同加入搅拌，拌合完毕后测量新拌混凝土的坍落度。3试验结果及其分析讨论本试验设计的目的在于研究减水剂对混凝土各基本性能的影响，包括减水剂对混凝土拌合物的和易性与硬化后混凝土的抗压强度的影响。3.1对新拌混凝土和易性的影响掺加减水剂混凝土与基准混凝土坍落度试验数据记录如表3.1所示：表3.1五种掺量减水剂剂混凝土坍落度对比混凝土坍落度(mm)根据表3.1中的数据绘制混凝土坍落度折线图，如图3.1：图3.1混凝土拌合物坍落度折线图根据以上混凝土坍落度数据，减水剂的加入会对新拌混凝土的流动性产生一定的影响。在五个不同含量减水剂中。除0.6%外，新拌混凝土的坍落度均有不同程度的增加。当减水剂含量为0.6%时，新拌混凝土的坍落度不会增加，但会减少。因为混凝土配合比和减水剂是在水灰比保持不变的前提下计算的，这表明当减水剂掺量为0.6%时，减水剂所起到的减水效果达不到混凝土中减少的水所起到的效果。减水剂的润滑与分散作用起到的效果不大。当减水剂掺量大于或等于0.8%时，新拌混凝土的坍落度大于基准混凝土，说明加入的减水剂的减水效果达到了混凝土中所减少的水的效果。从而增加混凝土的坍落度。总体来说，坍落度浮动较大。同时，掺加不同浓度减水剂制备的混凝土拌合物的黏聚性、保水性指标均反映较良好。坍落度的增加呈现一定的规律。根据图3.1还可以得出，向混凝土中加入减水剂后。混凝土的坍落度会有不同程度的变化。在混凝土中加入减水剂后，减水剂会在水泥粒子的表面产生吸附，从而产生相同的电荷。它能将包裹在混凝土中的水分排出，加入搅拌料的流动，以改善其流动性。同时，该减水剂的亲水性极强，在与水泥粒子的结合时，会产生一层水膜，这种水膜具有良好的润滑性，可以进一步改善搅拌液的流动性。当减水剂用量较小时，减水剂分子与水泥颗粒表面的吸附较少，因此水泥颗粒形成的絮凝结构不能够被完全分解，导致水泥包裹的水释放不足。所以不能够达到减水剂相应的减水效果。从而会使混凝土的坍落度降低。所以，加入减水剂之后混凝土的流动性会发生不同程度的改变。3.2对混凝土抗压强度的影响混凝土作为目前建筑行业用量最大的材料，混凝土的性能一直以来是设计以及施工过程中最为重要的方面，而混凝土抗压强度是在混凝土中最为关心的一项基本参数。本试验设计对基准混凝土以及掺加不同含量减水剂的混凝土各龄期的抗压强度进行检测。由于疫情原因，无法进行混凝土抗压试验。以下关于混凝土的抗压试验结果数据来自：牛建府，董晓妍.萘系减水对混凝土性能的影响[3]。通过应用该研究数据将对混凝土内部掺和不同比例含量的减水剂及其对混凝土性能的影响进行定量分析。3.2.1对3d混凝土抗压强度的影响掺加不同含量减水剂的混凝土与基准混凝土试块龄期为三天的抗压强度，试验数据如表3.2：表3.2掺减水剂混凝土三天抗压强度试验记录减水剂掺量(%)3d抗压强度值(MPa)根据表3.2中的数据绘制混凝土3d抗压强度曲线，如图3.2：图3.2三天抗压强度折线图由图3.2可得，掺加减水剂的混凝土试块强度有明显提高。并且随着减水剂掺量的增加，混凝土的三天抗压强度也随之增加。当减水剂掺量为1.8%时，强度增幅最大。但当减水剂掺量超过1.8%时，混凝土抗压强度呈现零增长。3.2.2对7d混凝土抗压强度的影响掺加减水剂的混凝土与基准混凝土试块龄期为七天的抗压强度，试验数据如表3.3：表3.3掺减水剂混凝土七天抗压强度试验记录减水剂掺量(%)7d抗压强度值(MPa)根据表3.3中的数据绘制混凝土3d抗压强度曲线，如图3.3：图3.3七天抗压强度折线图由图3.7可知，掺入减水剂的混凝土在七天抗压强度增长幅度比三天抗压强度增长幅度变小。其中以掺量超过1.8%时增长幅度最小。但总体来说，其强度均有不同程度的提高。3.2.3对28d混凝土抗压强度的影响掺加减水剂的混凝土与基准混凝土试块龄期为28天的抗压强度，试验数据如表3.4：表3.4掺减水剂混凝土二十八天抗压强度试验记录减水剂掺量(%)28d抗压强度值(MPa)0.827.51.028.01.635.01.837.02.037.5基准混凝土25.0根据表3.4中的数据绘制混凝土28d抗压强度曲线，如图3.4：图3.4二十八天抗压强度折线图由图3.4可知，二十八天抗压强度与未掺加减水剂的混凝土相比可得，其中掺量为1.6%时强度提高了10MPa，掺量为1.8%时强度提高了12MPa。当减水剂掺量超过1.8%时。强度增长幅度变小。3.2.4减水剂掺量对混凝土7d及28d抗压强度的影响以下试验数据均来自学校实验室的试验数据，通过该实验数据分析减水剂对混凝土抗压强度的影响。试验数据如表3.5。表3.5不同掺量减水剂的抗压强度试验记录由表3.5可得，当混凝土中掺入减水剂之后，混凝土的7天28天抗压强度均有不同程度的提高，减水剂的掺量越大，强度越高。其强度与减水剂的掺量成正比状态。由上述表格数据可得，凡是加入了减水剂的混凝土，早期结构强度均得到了显著的提高。其中，以减水剂中掺合量为1.6%的水泥混凝土试块在早期三天强度的提升程度最为突出明显，三天强度基本提高了100%，当其减水剂的掺量已超过了1.6%以上时，其后期强度增长的幅度显著变小。甚至后期强度增长的幅度几近为零。减水剂的加入则能够显著减少水的用量，从而在水泥混凝土过程中，有少量的水分的需要散失，使水泥混凝土