水泥混凝土配合比设计课程设计.doc

混凝土配合比 课程设计院(系)别 材料科学与工程学院 专 业 材料科学与工程 班 级 材料091 学 号 090717123 姓 名 指导教师 成 绩 二一二年三月 水泥混凝土配合比设计论文【摘要】：课程设计是学生利用所学习的设计理论，根据老师给定的任务，能独立完成混凝土配合比设计的一个重要的实践教学环节。根据一个学期学习的水泥混凝土及配合比设计的理论知识，进行实验室设计计算所需配合比，并进行实际操作，适宜调整得到实用经济耐久的混凝土。在这一过程中，加深和巩固水泥混凝土的理论知识，进一步掌握水泥混凝土及其选用材料的常规测试方法、仪器设备的使用方法；加强理论知识的实践应用环节；强化自己的试验操作技能和独立工作的能力，使自己得到组织和试验设计水泥混凝土配合比的初步训练。【关键词】：混凝土、设计、试配、调整、混凝土配合比设计目录引言11. 混凝土配合比设计21.1选用合适的材料21.2配合比设计的基本要求31.3配合比设计前的准备工作41.4原材料的检验41.5配合比设计的基本步骤41.6 强度测定，提出实验室配合比91.7.确定二级路面施工条件92.总结103.结束语104.参考文献11引 言1.混凝土配合比简介混凝土是由水泥、细骨料砂子、粗骨料石子及水等构成，混凝土中各种材料之间的比例关系称为混凝土的配合比。主要的参数为水胶比，砂率，用水量。混凝土配合比是决定混凝土强度的一项重要技术指标，需要具体的设计试配等工作才能确定合适的混凝土配合比应用到工程当中去。配合比设计是实现预拌混凝土性能的一个重要过程，也是保证预拌混凝土质量的重要环节。施工配合比是以实验配合比为基础而确定的，普通混凝土的实验室配合比设计是确定了相应混凝土的施工配制强度后，按照普通混凝土配合比设计规程的方法和要求进行设计确定。混凝土配合设计要满足强度结构设计的等级要求，施工的和易性，耐久性和经济性。混凝土随着材料科学的不断发展，其用途也越来越广泛，已到了跨行业、跨学科、互相渗透的非常广泛的领域。混凝土随着科学的不断发展，其用途也越来越广泛。且多应用于建设工程的重要结构部位，如何能确保混凝土的质量是我们的一项重要工作，因此配合比的设计必须正确合理，我们应注意以下几个问题：1、做好配合比设计前的准备工作；2、掌握并检验各种材料的特性及指标；3、设计混凝土的配合比并进行相应实验得到实验室配合比。4按照施工的条件进行混凝土配合比设计的调整和控制；5、在保证混凝土质量的前提下，应注重经济效益。并做出相应的防治措施。1. 混凝土配合比设计1.1选用合适的材料1.1.1水泥水泥是决定混凝土成本的主要材料，同时又起到粘结、填充等重要作用，所以水泥的选用格外重要。水泥的选用主要是考虑到水泥的品种和强度等级。水泥的品种繁多。选择水泥应根据工程的特点和所处的环境气候条件等因素进行分析，并考虑当地水泥的供应情况作出选择。其中以硅酸盐系列水泥生产量最大、应用最为广泛。1.1.2 粗骨料粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒。人工破碎而形成的石子成为碎石。天然形成的石子称为卵石。施工中一般采用碎石，粒径4.75-37.5mm，选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温。混凝土用的粗骨料，其最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4。对混凝土的实心板，粗料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。1.1.3 细骨料细骨料是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒，通常称为砂。施工中一般采用中砂，山砂 （45%）+人工砂 （55%）。由于本次设计的简洁和易操作性，本次课程设计实验就不进行粉煤灰和外加剂的介绍1.2配合比设计的基本要求要满足混凝土的抗弯拉强度为4.0MPa。（2）要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性、可塑性、不易产生离析现象。（3）要满足工程使用环境及气候条件所要求的抗渗、抗冻、耐腐蚀等性能。（4）在保证工程质量的前提下，能尽量节约水泥，合理使用材料，降低工程成本。1.3配合比设计前的准备工作1（1） 掌握设计图纸对混凝土结构的全部要求，重点是各种强度和耐久性要求及结构件截面的大小，以考虑采用水泥品种及石子粒径的大小等参数。（2） 了解是否有特殊性能要求，便于决定所用水泥的品种和粗骨料粒径的大小。（3） 了解施工工艺，如输送、浇筑的措施，使用机械化的程度，主要是对工作和易性和凝结时间的要求，便于选用外加剂。（4） 了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力。2.原材料的检验。水泥：强度32.5Mpa，密度为3.10g/cm3 。砂 ：中砂，密度为2.61g/cm3 ，含水率2%石子：分别选取粒级为10-20mm和5-10mm的石子 10-20mm的密度为2.75g/cm3 ，5-10mm的密度为2.73g/cm3 含水率2% 试验次数试样烘干质量m0(g)(试样+水+容量瓶)质量m1(g)(水+容量瓶)质量m2(g)表观密度（g/）计算值平均值水温修正系数修正值1300778.17592.882.6102.6070.0052.6032300793.10608.052.605 细集料表观密度实验记录表两组试验的表观密度1-2=2.610-2.605=0.0050.01g/cm3即此细集料的表观密度为2.603g/cm3 粗集料的表观密度实验（网篮法） (1)粗称约2kg 5-10mm，10-20mm碎石各两份，取料时上中下三层四分法取样，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水清澈为止，室温下浸水24h。 (2)实验仪器：净水天平 510mm粗集料的表观密度试验记录试验次数试样的水中质量mw(g)试样的烘干质量ma(g)表观密度（g/）计算值水的密度修正值平均值1616.79652.7670.998022.7672.7492649.710252.7410.998622.731所得510mm粗集料的表观密度为2.75g/cm3 10-20mm粒级的表观密度试验试验次数试样的水中质量mw(g)试样的烘干质量ma(g)表观密度（g/）计算值水的密度修正值平均值1636.910052.730.998022.7282.7332666210502.740.998022.736所得1020mm粗集料的表观密度为2.73g/cm3 1.4配合比设计的基本步骤混凝土配合比设计就是确定水泥、水、砂子与石子用量之间的三个比例关系，即水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示；砂与石子之间的比例关系；常用砂率表示；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量来反映。水灰比、砂率、单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数。混凝土配合比设计的步骤：首先正确选定原材料品种、检验原材料质量，然后按对混凝土技术要求进行初步计算，得出初步计算配合比；经试验室试拌调整，得出基准配合比；经强度复核定出试验室配合比；最后根据现场原材料实际情况(如砂、石含水等)修正试验室配合比，得出施工配合比。1.4.1初步计算配合比 ：1.计算配制28d弯拉强度的均值fc fc= fr/(1-1.04*Cv)+t*s fc=4.0/(1-1.04*0.10)+0.24*0.40 fc=5.7(MPa)保证率系数t公路技术等级样本数n（组）3691520高速公路1.360.790.610.450.39一级公路0.950.590.460.350.3二级公路0.720.460.370.280.24三四级公路0.560.370.290.220.19弯拉强度变异系数Cv公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路混凝土弯拉强度变异水平等级低低中中中高弯拉强度变异系数Cv允许变化范围0.050.100.050.100.100.150.100.150.100.150.150.202.水灰比的计算和确定:碎石混凝土:W/C=1.5684/( fc+1.0097-0.3595*fs)=1.5684/(5.7+1.0097-0.3595*6.5)=0.46fs水泥实测28d抗折强度(MPa). (由于实验条件，用理论值代替)耐久性校核，混凝土为高速公路路面所用，无抗冰冻性要求，查表得最大水灰比为0.46,故按照强度计算的水灰比结果符合耐久性要求.混凝土满足耐久性要求的最大水灰比和最小单位水泥用量公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路最大水灰比0.440.460.48抗冰冻要求最大水灰比0.420.440.46抗盐冻要求最大水灰比0.40.420.44最小单位水泥用量（/m3）42.5级30030029032.5级310310305抗冰（盐）冻时最小单位水泥用量（kg/ m3）42.5级32032031532.5级3303303253.选用砂率Sp (%)依据砂的细度模数和粗集料的种类,查表取值为:Sp%=32%;砂的细度模数与最优砂率关系（表4）砂细度模数2.22.52.52.82.83.13.13.43.43.7砂率SP(%)碎石30343236343836403842卵石283230343236343836404.计算用水量Wo (Kg/m3)Wo=104.97+0.309*SL+11.27*C/W+0.61* Sp=176Kg/m3Wo混凝土的单位用水量(Kg/m3);SL坍落度(mm), 设计坍落度10-30mm,故取值10mm;Sp砂率 (%);C/W 灰水比,水灰比之倒数;根据JTG F30-2003中小型机具摊铺混凝土最大单位用水量为150Kg/m3,故取Wo=150 Kg/m3界限 指标坍落度SL（mm）卵石混凝土碎石混凝土最佳工作性20402550允许波动范围5551065最大单位用水量155 kg/m3160 kg/m35计算水泥用量Co(Kg/m3); 已知Wo=176Kg/m3，W/C=0.46,则水泥用量Co=Wo/ (W/C)= 176/0.46=380Kg/m3满足耐久性要求的最小水泥用量为300Kg/m3，由此取计算水泥用量385 Kg/m3。砂石材料用量计算按密度法计算,混凝土单位质量取值为:2430Kg/m3, m水泥+m水+m砂+m石=m砼 m砂/( m砂+m石)*100%=Sp%已知m水泥=380Kg/m3,Sp%=36%,m水=176Kg/m3 m砼=2430Kg/m3, 求m砂=595Kg/m3沙子：595Kg/m3。石子：1264Kg/m3。m石=1264Kg/m3试验室基准配合比为:得出初步配合比为：水：水泥：砂：石子=176：380：595：12641.6 强度测定，提出实验室配合比。分别增加和减小0.03的水灰比,同理计算每方砼中各材料用量,分别实测砼拌和物的容重,坍落度,并成型7d,28d试件,实测各水灰比砼的抗弯拉强度和抗压强度.结果如下:水水泥砂 石子（5-10mm/10-20mm）水灰比/砂率密度（Kg/m3）1000310026072750/27300.40/34%用量（Kg/m3）159347657765/5100.46/32%用量（Kg/m3）176380595632/6320.46/34%用量（Kg/m3）176380720600/600 七天以后，进行抗压抗折实验。三组的抗压实验压力值为下表：水灰比/砂率强度(Kn)平均强度 0.40 /34%152.29137.42151.16146.96 0.46 /32%210.41180.76174.62188.60 0.46 /34%139.35141.48140.42抗折强度值分别为：水灰比/砂率抗压强度（MPa） 0.40 /34%6.53 0.46 /32%8.38 0.46 /34%6.24抗折试件已经损坏，无法检测。按照另一个组做的是5.57MPa，符合抗折要求。1.7.确定二级路面施工条件根据以上试验结果,依据路面水泥混凝土配合比设计原则,兼顾经济性的同时既保证路面砼要有足够的抗弯拉强度,合适的工作性能,优越的耐久性,最终试验室配合比确定为:路面水泥混凝土施工时考虑原材料含水量变化和施工变异性等因素,计算施工配合比和每盘用量,单位水泥用量应适当增加510Kg以满足室内配制弯拉强度,抗压强度,耐久性等要求.注:施工期间配合比的微调与控制应符合下列要求:根据施工季节、气温和运距的变化，可微调减水剂的掺量，保持施工现场的坍落度始终适宜于浇筑，且波动最小。降雨后，应根据每天不同时间的气温及砂石料实际含水量变化，微调加水量，同时微调砂石料称量，其他配合比参数不得变更，维持施工配合比基本不变。雨天或砂石料变化应加强控制，保持现场拌和物工作性始终适宜浇筑和稳定。2.总结通过这些天的课程设计，我学到了很多。除了课本基础知识得到了巩固，动手实验能力得到了提高，最重要的是自己学会了应用自己所学的知识，找到了有理论知识与生产实践的桥梁。在接受任务书后，我们在老师的指导下，搜索资料，按自己的理论知识，根据现有条件和任务需要开始着手准备实验所需的原料，进行原材料的检验，和各项原始数据的统计。按照水泥混凝土的设计步骤进行大致设计之后，按照公路水泥混凝土路面施工技术规范，进行查表调整各项数据，使其满足一定的设计规范要求。以免使设计的混凝土仅仅是理论值，而无法满足施工要求。在本次的课程设计之中我们了解了实验设计之中必须要做到规范、精确，否则很多小小的粗略可能引起很多的连锁反应，导致很多意想不到的麻烦。比如说，一个小小的材料含水率问题，如果我们忽略后，首先混凝土的用水量就发生了变化，随之混凝土的另一个重要指标水灰比也会发生相应的变化，进行施工后混凝土的强度肯定就会不满足要求，也就会产生很多后续不必要的麻烦。所以在以后的实验和生产时，必须要永远保持一个认真全面精确地科学态度。这次课程设计的中，我也明白了团队的重要性。虽然现在的素质教育要求我们的全面发展。但人们的成长不同，导致的性格与爱好的不同，也使我们的擅长不同的分工，更能全面统筹的进行实验，提高实验与生产的效率。所以任何一个大型的工程总需要各种类型的人