C30大体积高流态高性能混凝土设计论文

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2016/5/17摘要：自密实混凝土（SCC）是指通过外加剂、胶结材料、粗细骨料的选择和配合比的设计，使混凝土拌合物屈服值减小且又具有足够的塑性粘度，粗细骨料能够不离析、不泌水，在不用或基本不用振捣的成型条件下，能充分填充在在模板及钢筋空隙内，形成密实而均匀的混凝土结构的一种高性能混凝土。

本论文主要对于C30大体积高流态高性能混凝土设计的基本步骤进行分析。根据《土木工程材料》教材中关于C30大流态混凝土的资料和介绍，按照书中提示步骤对C30大流态混凝土的坍塌度，水胶比，用水量，水泥用量，粉煤灰用量，砂率，配置强度，粗细骨料用量进行假设，计算和确定。从而得出一套初步完整的C30大流态混凝土的各个组成成分的用量以及设计的强度等性质。

关键词：坍落度 水胶比 用水量 水泥用量 粉煤灰用量 砂率 配置强度确定 粗细骨料的用量

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目录

引言 ------------4 坍塌度设计 ------------5 用水量设计 ------------6 粉煤灰设计 配置强度的确定 水胶比 水泥用量的计算 设计砂率 粗细骨料的用量 总结

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引言

随着现代土木工程的日益发展,普通混凝土的工作性和耐久性已不

能满足要求。怎样有效提高混凝土的工作性和耐久性,扩大混凝土的使用范围,延长混凝土的使用寿命,已经成为国内外专家学者的研究焦点。自密实混凝土就是在此基础上出现的一种以高施工性为突出特点的新型高性能混凝土。它通过粗细骨料、胶结材料、外加剂等的选择和配合比的设计,使混凝土拌合物具有足够的塑性粘度,粗细骨料能够悬浮于胶凝材料浆体中不离析、不泌水,在不用或基本不用振捣的条件下,能够穿过钢筋间隙,能充分填充所有空隙,形成密实而均匀混凝土结构中的一种高性能混凝土。与普通混凝土相比,很多使用高性能自密实混凝土的工程在收缩方面的表现还不尽人意。为了满足高流动性和高稳定性的要求,自密实混凝土往往要求高胶凝材料用量和减水剂掺量、低水胶比、以及低骨料含量,这些因素均增加了自密实混凝土的收缩值。

本文利用教材《土木工程材料》关于C30大流态混凝土所给数据和资料，对坍落度、水胶比、用水量、水泥用量、粉煤灰用量、砂率、配置强度确定、粗细骨料的用量进行初步的计算和分析，最终计算出一套标准的C30大流态混凝土的配比和材料比例，强度等。

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坍落度设计

坍落度是指混凝土的和易性，具体来说就是保证施工的正常进行，其中包括混凝土的保水性，流动性和黏聚性。坍落度是用一个量化指标来衡量其程度的高低，用于判断施工能否正常进行。

和易性是指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能，是一个很综合的性能其中包含流动性、 黏聚性和保水性。影响和易性主要有单位体积用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等几个方面。

自密实混凝土需要较高的流动性，根据教材中资料和数据，新拌自密实混凝土的坍落度通常250~270mm范围内，坍落扩展度在550~700mm范围内。

故我们假定混凝土的坍落度为260mm，坍落扩展度625mm。取均值来代表。

混凝土中的石料有碎石和卵石两种，在这里我们假定混凝土中使用的石子为碎石，最大粒径为20mm。

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用水量设计

总所周知，用水量的多少对混凝土的稠度，流动性，强度等多种重要性质均有着重要的影响。水灰比过大时，拌合物的保水性和粘聚性将严重下降，容易造成分层离析和泌水现象；水灰比过小，会使拌合物流动性降低，影响施工。用水量的多少，主要根据是所要求的混凝土坍落度值及所用的骨料的种类、规格。 单位用水量可通过下式大致估算：

10TKW03

式中

W0 ：每1m3混凝土用水量，kg ；T ： 混凝土拌和物的坍落度，cm ；K ：系数，取决于粗骨料种类与最大粒径，参考下表

由T=260mm=26cm；K=53

W0102653263 kg3

配制中，为了降低水灰比，我们还要使用聚羧酸高效减水剂，掺量占水泥比重0.8%-1.2%（假定1%），假定减水27%，则

W127%263192kg

所以我们设计的实际单位用水量为192kg。

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粉煤灰设计

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。

在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料;减少了用水量;改善了混凝土拌和物的和易性;增强混凝土的可泵性;减少了混凝土的徐变;减少水化热、热能膨胀性;提高混凝土抗渗能力;增加混凝土的修饰性。

添加粉煤灰可以提高水泥净浆的流动性，改善自密实混凝土的工作性。随着粉煤灰的掺量的增加，自密实混凝土的流动性、间隙通过能力以及抗离析性能都明显提高。粉煤灰掺量超过一定时，混凝土黏性继续增大，使得工作性开始下降。自密实混凝土的强度随着粉煤灰掺量增加先升高后降低，与粉煤灰在混凝土中的填充、密实效应有关。由《土木工程材料》中给出粉煤灰在自密实混凝土中的一个合适掺量在30%～35%左右

所以，我们设计的粉煤灰用量为33%左右。

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配制强度的确定

混凝土的配置强度一般都是高于混凝土的设计强度的（这是为了让混凝土有足够的强度保证率 ——混凝土的强度保证率是指混凝土强度中总体大于设计强度等级的概率） 下面根据已知数据确定配制强度：

fcu,ofcu,kt

fcu,o:混凝土配置强度，MPa；fcu,k:设计的混凝土立方体抗压强度标准值，MPa;t:概率度，根据《混凝土结构工程施工标准验收规范》（GB50204-1992）和《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的规定：混凝土强度的保证率为95%，对应t1.645；：混凝土强度标准差，MPa

fcu,o301.645538.225MPa

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水胶比

对于混凝土强度等级小于C60的水胶比可用下式计算：

A•fceWCfcu,oA•B•fce

式中

fce表示水泥胶砂强度，A和B为回归系数对碎石混凝土A=0.46，

B=0.07。

假设使用的是42.5级普通硅酸盐水泥，其强度等级标准值的富余系数为1.13。

fcecfce,k1.1342.548MPa 则

W0.4648.00.555C38.2250.460.0748.0

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水泥用量的计算

根据以上的资料和数据，我们可以根据教材中公式对水泥用量进行精确的计算和分析。作为混凝土中重要的组成成分，水泥的用量对于混凝土强度，流动性等各方面性质的影响是巨大的。 根据已选定的每1m3水泥用量

（W0）和得出的水灰比（W/C）的值，

C0可求出水泥用量 。

C1C0W0192346 kgW0.555

粉煤灰用量为33%，则粉煤灰的质量应该为：

34633%114.18kg

所以水泥的用量为：

346114.18231.82kgC0

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设计砂率

砂率:SP= 砂的用量S/(砂的用量S+石子用量G)×100% 是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。

砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。

确定砂率的原则是:在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。

根据教材中资料，当无历史资料可参考时，混凝土砂率的确定应符合以下规定：

1、坍落度小于10mm，经实验确定。 2、坍落度10-60mm，由下表确定。

3、坍落度大于60mm，可经实验确定，也可在下表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%调整。

因此我们最终选择的砂率为

40%（260-60）201%50%

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粗细骨料的用量

在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料或集料，其中粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。普通混凝土常用的粗骨料有碎石及卵石两种。

由假定表观密度法（质量法），计算公式如下

C0G0S0W0ohSSp%100%SG 式中

C0：1m3混凝土的水泥用量，kg；G0：1m3混凝土的粗骨料用量，kg；S0：1m3混凝土的细骨料用量，kg；W0：1m3混凝土的用水量，kg；

oh：1m3混凝土的假定质量，kg；Sp：砂率oh可根据积累的试验资料确定，在无资料时可根据骨料的表观密

3kg/m度、粒径以及混凝土强度等级，在2400-2500内选取。（取值

2450） 可算得

G01013.09kgS01013.09kg

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结论

由以上计算及查阅资料，我们可得出结论，对于1立方米的混凝土，原材料用量如下表

水 水泥 粉煤灰 减水石子 剂 砂 192kg 231.82kg 114.18kg 3.46kg 1013.09kg 1013.09kg 参考文献和注释：《土木工程材料》（2008年12月第一版）、中国知网、等。

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