1、江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 1 图书馆收藏 中图分类号： 密级： UDC： 编号： 毕业论文 设计题目名称： C60高强混凝土配合比与应用 学 生 姓 名：刘朝阳 专业名称： 建筑工程技术（材料与检测） 班 级： 建材 12-1 学 制： 3 年 学 号： 1240283141 学历层次： 专 科 指导教师： 朱超 评 阅 人： 论文（设计）提交日期： 2015 年 月 日 论文（设计）答辩日期： 2015 年 月 日 江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 二一五 年 月 日 江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 毕业论文成绩评定书 专业、班级 建材 12-1 姓名 刘朝阳 日期
2、2015 年 6 月 1、设计题目 c60 高强混凝土配合比与应用 2、设计指导教师（签名） 3、设计评阅人（签名） 评阅日期 4、评定意见及成绩 2015 年 6 月 日 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书 内容摘要 高强混凝土是指普通硅酸盐水泥、石、 砂为原材料，经过一般的拌合技术 ,掺入最新型的高效减水剂（本实验用聚羧酸减水剂）和矿物质（本实验用粉煤灰）。使得新拌高强混凝土拥有良好的和易性 ,进而使得硬化后混凝土强度等级达到 C60及其以上。 本论文主要研究的是高强混凝土的配合比与应用。利用正交法对高强混凝土实验方案进行设计，进而得到实验数据进行分析和研究，结合实验数据分析结果和考虑耐久
3、性的要求。 关键字：高强混凝土、和易性、配合比、耐久性、水灰比、 江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 1 1 目录 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 混凝土的概述 . 1 1.2 混凝土配合比设计方法研究进展 . 1 1.3 传统的普通混凝土配合比设计方法 . 1 1.4 混凝土的主要性质 . 2 1.5 高强混凝土的应用 . 3 1.5.1 高层建筑结构 . 3 1.5.2 预应力和大跨度结构的应用 . 3 1.5.3 有害物质的环境下建筑物或构筑物 . 3 第 2 章 高强混凝土以及配合比设计的定义 . 5 2.1 高强混凝土的原材料 . 5 2.1.1 水泥 . 6 2.1.2 细骨
4、料 . 7 2.1.3 粗骨料 . 8 2.1.4 减水剂 . 9 2.1.5 超细矿物质掺合料 . 10 2.2 配合比 设计 . 11 第 3 章 高强 混凝土配合比设计方案 . 14 3.1 高强 混凝土配合比的方案 . 14 3.2 混凝土配合比设计过程 . 15 3.3 实验结果计算和数据分析 . 20 3.4 各材料用量 . 23 3.5 实验结果 . 24 3.6 实验结果总结 . 24 第 4 章 实验影响因素 . 25 4.1 外加剂对实验强度的影响 . 25 4.2 影响耐久性的原因 . 26 4.3 影响强度的原因 . 27 4.4 提高混凝土的强度和促进强度发展的措施
5、. 28 4.5 混凝土标养和自然养的区别 . 28 4.5.1 标准养护 . 28 4.5.2 自然养护 . 28 第 5 章 混凝土质量上的通病 . 29 第 6 章 实验总结 . 36 结束语 . 38 参考文献 . 39 致谢 . 40 江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书 1 第 1 章 绪 论 1.1 混凝土的概述 混凝土，简写为“ 砼 ”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。它广泛应用于土木工程。 混凝土是当代最主要
6、的土木工程材料之一。它是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下 养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大；同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使其使用范围出十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。 1.2 混凝土配合比设计方法研究进展 混凝土配合比设计是指以适当比例的水泥、水、砂石骨料、外加剂和矿物掺合料一起配合而得到可以满足工程要求和合法规范的混凝土，设计混凝土配合比的有两个目的，一个目的是要获得满足能要求的混凝土，另一个则是满足性能要
7、求的 混凝土尽可能低的成本的投入，设计混凝土配合比的目的是得到造价更低的、性能更优的混凝土。设计混凝土配合比的任务是确定满足设计性能要求的，经济的混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。1 1.3 传统的普通混凝土配合比设计方法 普通混凝土配合比的设计方法是一种计算 试配法，计算法则基于逐级填充原理，即胶凝材料和水形成水泥浆，再用水泥浆去填充砂和碎石的空隙组成砂浆，砂浆再填充石子的空隙组成混凝土。粗略计算配合比的时候，应该按照所确定的材料用量，测试试件的物江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 2 2 理力学性混凝土试件标准养护到 28 天能；如果是测试结果 出来是可以满足设计要求的，那么就可以用
8、这组配合比当中了；如果是不可以满足的话，那么就需要从新设计配合比，直到最后混凝土的强度能达到设计的要求才可以。 混凝土 1 立方体积就等于水泥、砂、石和水四种材料的绝对体积和混凝土材料中所含空气体积之和。如果是以混凝土拌成物在进过经振捣后测得的重为依据。那么显而易见前者是比较的繁琐，但是可取之处，它应用范围比较广泛，而且还具有很高的实用价值。虽然后一个简便宜操作，但还是需测定大量的混凝土湿容重，还必须要有充分实验数据。显而易见，两个方法都是以实验经验为基础的半定量方法，利用 这两种方法，可以配制出满足技术和强度要求的混凝土，设计配合比相对就是很简单，也比较成熟。所以我们现在大多数喜欢有这种方法
9、来设计混凝土的配合比。 1.4 混凝土的主要性质 混凝土是经过组成材料经过配合、搅拌、在没有浇筑成型、还没有达到凝结硬化前的塑性状态的混合料，称新办的混凝土或者是混凝土拌合物。其主要是混凝土拌合物的和易性。 1、 和易性 和易性是指在一定的条件下，方便于施工操作，而且质量均匀，密实的混凝土的性能。包括：流动性、粘聚性和保水性三个方面。和易性的好坏直接影响着混凝土施工的质量问题，浇筑、振捣、成膜的 简单困难程度，同时还影响着混凝土硬化后的性能，如密实度、强度、耐久性。 （ 1） 流动性 流动性是指混凝土拌合物在自重或者是振捣的作用下，产生流动并均匀密实的填满模板的性能，却是混凝土和易性的最重要方
10、面，流动性的大小反映着拌合物的稀稠，流动性好的话，操作就会简单方便，容易振捣，成型，但是如果流动性要是过大的话，拌合物就会分层离析，就会影响均匀性。 （ 2） 黏聚性（离析） 黏聚性是混凝土拌合物有一定的黏结力，在浇筑和运输过程中不致出现分层离析，这样就会让混凝土保持着整体的均匀性，如果是黏结力不好的混凝土拌合物，砂浆与碎石就会容 易分离。这样的话就会产生锋面。空洞现象，严重的影响混凝土的质量问题。 江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 3 3 （ 3） 保水性（ 保证水分不吸收） 保水性就是指混凝土拌合物有一定的保水能力，在施工的过程不会产生较严重的渗水现象，如果是保水性差的话，混凝土在振捣
11、的后，一部分水就会离析出来，就会影响毛细管孔道的形成。总之就是会影响混凝土的强度和耐久性。 1.5 高强混凝土的应用 1.5.1 高层建筑结构 高层建筑中通常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。 1.5.2 预应力和大跨度结构的应用 预应力混凝土有着较高的承载力，还有很好的抗震性能以及防火功能，环科院增加
12、空间的净高度，高强混凝土有着弹性模量高，徐变小的特点，可以减少预应力钢筋的应力损失，很大的减小建筑构件的截面尺寸，减轻构件的自重。从而应用于各大跨度的建筑物中、高层建筑以及超高层建筑当中。 截止目前大跨度的建筑结构主 要有这么几种形式存在 : 1)网架结构 2)网壳结构 3)膜结构 4)薄膜结构 5). 对于混凝土结构来说，大跨度的预应力混凝土近几年很流行，所以其设计也越来越到人们日益重视了。 1.5.3 有害物质的环境下建筑物或构筑物 因为高强混凝土有较强的抗腐蚀能力还有优良的耐久性。所以在贮存某些有害化学物品的仓库，周围大气中有较高的盐工程建筑物，以及直接受到侵蚀性物质作用或机械厂房、车库
13、等地面构件都应该采用高强混凝土。 江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 4 4 这主要的体现了混凝土的抗腐蚀性，而混凝土的抗腐蚀性是指混凝土在抵抗外界侵蚀介质侵入硬化水泥浆内部进 行化学反应，引起混凝土腐蚀破坏的性能。而混凝土的侵蚀性和水泥的品种，混凝土的密实度和孔隙特征有一定的关系。 混凝土侵蚀的类型： 1、侵析腐蚀 2、交换腐蚀 3、结晶腐蚀 各种腐蚀破坏的程度主要决定于其结构特点，混凝土的水胶比、水泥的成分、粗细骨料的种类和级配、外加剂以及施工水平等都影响着其抗腐蚀性。 综上所述，如果想要切实解决混凝土结构或钢筋混凝土结构的腐蚀等问题，除了应继续重视混凝土中钢筋的腐蚀机理及防护措施外，也
14、要加强对混凝土的腐蚀及其防护方法的进一步研究，对建筑和结构设计、材料设计 、施工技术、养护和使用等方面予以综合考虑，达到标本兼治，相得益彰，从而确保混凝土构筑物的安全可靠、进而得到长期的使用。 江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 5 5 第 2 章 高强混凝土以及配合比设计的定义 高强混凝土是指强度等级为 C60 及其以上强度的混凝土。使用的原材料主要有水泥、砂、石、减水剂或同时外加等。一般都是采用常规的方法制作混凝土。 “配合比设计”主要是确定 混凝土 中各组成材料的用量，即 1 立方 混凝土 中各成分的质量，以单位 kg/m3 表示。配合比设计必须考虑的性能要求： （ 1）刚搅拌的混凝土
15、浇筑的各种参数有可靠 性、运输时间、天气温度、坍落度破坏等。 （ 2）等硬化后混凝土的性能要求有耐久性、强度、徐变、干缩等。 2.1 高强混凝土的原材料 设计高强混凝土配合比应符合现在行业标准普通混凝土配合比设计规范 JGJ55 的规定，并且要满足施工与设计的要求。 1）在 满足结构物设计强度的要求 下 。不论桥梁或隧道 或者是混凝土 路面等 ,在设计时都会对不同的结构部位提出不同的强度要求设计。为了保证结构的可靠性 与安全性 ,在设计混凝土 配合比时 ,必须考虑到结构物的重要性、 安全性。同时 施工单位的施工水平等因素 ,应该 采用一个比设计强度高 的配制强度 ,这样就可以满 足设计强度的
16、规范了 。 2)满足高施工性的要求。高强 混凝土 大多用于大跨度桥梁、长隧道和高层钢筋 混凝土建筑物等中 ,这些建筑物配筋率大 ,混凝土 浇筑困难 ,坍落度若小于 15cm ,施工很困难 ,故一般都采用 18cm 的坍落度。 3)满足高耐久性的要求。为了提高高强 混凝土 的抗碳化、抗渗性、抗冻性、耐磨性和抗化学腐蚀性等 ,要求高强 混凝土 必须具有高耐久性。 4)满足经济的要求。在满足高强度、高施工性和高耐久性的前提下 ,配合比设计中应尽量降低高价材料的用量 ,降低工程造价 ,同时 ,尽量减少配合比设计中的 试验次数 ,降低试验成本。 江苏 建筑职业技术学院毕业设计说明书 6 6 2.1.1
17、水泥 水 泥，俗称洋灰、红毛泥、英泥， 主要 用于 土木工程 上的 胶凝 性材料的总称，依照胶凝 性质的不同，可分为水硬性水泥与非水硬性水泥， 其诞 生于 1824 年，是当今 全球 上最 为重要的建筑材料之一。中国 人 称水泥作红毛泥 是因为水泥从外国引入，而外国人被称为红毛。水泥的种类繁多，按其矿物组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及少熟料或无熟料水泥等。而按其用途和性能又分为 普通 水泥、专用水泥和特种水泥三大类 。 配制高强 混凝土 一般采用强度等级不小于 42.5 的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或特种水泥 (球状水泥、调粒水泥和活化水泥 )。水泥
18、和掺加的矿物质超细粉的总用量控 500kg/m3600kg/m3 范围内。 水泥是混凝土中最主要的组成成分。合理选择水泥，是对于保证混凝土的质量，降低混凝土成本是非常重要的，水泥的品种很多，在选择水泥时应该考虑结构所处的位置和环境条件等多种因素，进而才可以选择合适的水泥。 对于配制高强高性能混凝土用的水泥还应满足下 列具体要求： a. 水泥强度 水泥的强度是水泥技术中最基本的要求指标。水泥强度的好坏直接会反映水泥的质量水平和使用价值，也是水泥混凝土和砂浆配合比设计的重要计算参数。水泥的强度越是高，它的胶结能力 也越强。普通的硅酸盐水泥的强度主要取决于熟料的矿物组成和水泥的细度，除此以外还要与水
19、灰比、试验方法、试验条件、养护龄期等因素有关。水泥强度等级按规定龄期测定的抗压强度和抗折强度来划分，以 28d 抗压强度作为强度等级。硅酸盐水泥强度等级分为 42.5,42.5R,52.5， 52.5R,62.5， 62.5R 六个强度等级。 水泥型号根据 3d 强度分为普通型和早强型或称 R 型。早强型水泥早期强度发展较 3d 强度可达 28 天强度的 50%，并较同等水泥 3d 强度提高 10%以上。 b. 水泥的碱含量 碱含量就是水泥中碱物质的含量，用 Na2O 合计当量表达。即碱量 =Na2O+0.658K2O。碱含量主要从水泥生产原材料带入。尤其是粘土中携带入。碱含量多的话有可能产生碱骨料反应。在混凝土碱骨料反应通常是指来自水泥、外加剂、环境中的碱在水化过程中析出氢氧化钠和氧化钙与骨料 (指砂、石 )中活性的二氧化硫相互作用。形成碱的硅酸盐凝胶体。致使混凝土发生体积膨胀和龟裂，最后就会导致工程结构的严重破坏破坏。
