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文档简介
1、青岛理工大学第四届高强混凝土设计大赛C70高强混凝土设计计算书学校: 青岛理工大学 学院: 土木工程学院 组长: 组员: 高强混凝土设计1概述1.1高强度混凝土强度等级高,密实性能好,一般运用于高层建筑、大跨度桥梁等结构中,我们自行计算配合比等参数,并设计出强度等级为C70的高强混凝土。1.2本文中所有公式以及系数选取均取自文后参考文献,【】标注代表文献编号。1.3前文中已做解释的符号,后文概不赘述。2强度计算2.1材料选择及各项指标水泥:密度,水泥等级为42.5;【4】2.1.2砂:细度模数2.15,表观密度=,堆积密度,含水量为=2%;【4】2.1.3碎石:最大粒径25mm,表观密度= ,
2、堆积密度【4】矿渣和粉煤灰:矿渣密度为=,粉煤灰密度为=。外加剂:聚羧酸减水剂:减水率约为40%。2.2强度计算混凝土等级为C70,设计强度为 =70MPa;混凝土配制强度:;【7】式中为混凝土配制强度,为混凝土强度标准差,此处应选取6,水泥的实际强度:【7】式中为水泥的实际强度,为水泥强度等级富余系数,此处选取1.133各材料用量初步计算3.1水灰比计算,【7】式中A取0.4,B取0.31,则水灰比=0.26。【7】3.2水泥用量计算水用量计算以坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,计算坍落度为170mm时的用水量为235kg。【2】水泥量计算【5】式中为水泥
3、用量,为水用量,得水泥用量为839.28kg。3.3砂率选取由经验和统计资料分析,高强混凝土砂率一般控制在,考虑到水灰比较小,碎石粒径较大等其他因素,宜选较小砂率,初步定为=32%。【7】4加入减水剂后各材料用量调整计算4.1砂石用量调整后用水量计算.1考虑砂石中含水:【7】 (1)式中为考虑砂石含水所得用水量,为初步计算所得用水量。.2考虑减水剂减水:已知规定使用的聚羧酸减水剂减水率为30%,【3】 (2)式中为调整后用水量。调整后水泥量计算【7】 (3)式中为调整后水泥量。砂石用量采用体积法计算【7】 (4)【7】 (5)式中为水泥密度,碎石的表观密度,为砂的表观密度,为水的密度,为混凝土
4、含气量百分数,在不使用引气型外加剂时取1。由(1)(2)(3)(4)(5)式计算得=132.72kg,=515.58kg,=1194.64kg ,=562.64kg.4.3粉煤灰和矿渣用量计算使用粉煤灰取代水泥时,为保证混凝土的强度不变,须使用超量取代法:粉煤灰用量:【7】式中为粉煤灰用量,为水泥实际用量,为取代水泥百分率,取10%,为超量系数,取1.3。【9】得 =66.36kg使用矿渣取代水泥时,同样采用超量取代法:矿渣用量:【7】式中为矿渣用量,为水泥实际用量,k为取代水泥百分率,取5%,为超量系数,取1.3。【8】得 =33.18kg4.4最终水泥用量:4.5减水剂用量规定减水剂用量小
5、于1.4%,选取用量比例为0.8%:【3】【3】式中为减水剂用量,得=4.12kg5最终用量校检采用体积校核法:需要设计1m的混凝土,故对于各组分除以1.01系数,恰能保证配制出规定的混凝土样品,其各组分含量如下表:指标水泥粉煤灰矿渣外加剂石子砂水胶凝材料1m用量(kg)410.9466.3633.184.121194.64562.19132.72510.48材料用量比例0.1710.0280.0140.0020.4970.2340.055实际用量(kg)4.110.66 0.33 0.04 11.94 5.62 1.32 5.10 6搅拌工艺搅拌时,先将砂、水泥、粉煤灰、矿渣和外加剂搅拌均匀
6、,再加入所需用水量,待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料,并继续搅拌至均匀为止。每一阶段搅拌时间不少于30s,总搅拌时间不少于2min,也不超过3min。7养护条件混凝土拆模后立即用塑料布包裹,建立温棚效应。对混凝土建立养护温棚,虽然混凝土内部水化温度很高但内外温差变化很小,这样能防止温差裂缝。养护室温度203,相对湿度90%以上,养护7天。(根据7天强度推算28天强度)8创新性与经济性分析8.1理论参考:本设计书中所涉及的设计原理及相关公式是经过严谨认真地查询最新规范与相关混凝土报告,得出相应的结论。对普通混凝土的设计部分应用,计算后加以修正调整。对一些经验系数,通过查询工程实例已经相关工程师的经验
7、所得。8.2减少水泥用量:由于高强度混凝土的水灰比低,导致水泥用量相对较多,砂率也偏小,因而其中水泥有相当一部分仅起微细填料作用。这样对水泥的应用是一种浪费,而且会增加成本。因此在配合比设计时,节约水泥的有效措施是尽量改善粗细骨料的级配以减少其空隙率和增加单方混凝土中的粗骨料用量,同时采用外掺增强剂和强制搅拌工艺提高水泥石强度并相应减少水泥用量。这样不但能降低成本,还可改善混凝土的物理力学性能,特别是提高耐久性,降低水化热。8.3超量取代法掺入粉煤灰与矿渣:现在工程中在混凝土里掺入掺合料时常用等量取代法。然而等量取代较低的取代量严重限制了粉煤灰以及矿渣作为掺合料在混凝土中的用量。超量取代即是以
8、多于被取代水泥质量的矿物掺合料取代水泥配置混凝土,同时减少细集料砂子的用量(超量取代系数=矿物掺合料质量/被取代水泥质量)。超量取代作为一种混凝土配制方法在粉煤灰混凝土中得到成功的应用,它不仅提高了粉煤灰混凝土早期强度,而且改善了混凝土耐久性,尤其是抗碳化性能。8.4掺入减水剂:本设计书中在混凝土中掺入高效减水剂中的聚羧酸减水剂,减水率可达30%。这样能改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土强度,大大节约了水泥用量,提高经济效益。掺入混凝土对其整体性能的改善也有着很大帮助。但掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快,所以操作时宜采用二次掺入法或掺入相应的缓凝剂,以减少坍落度损失。另外,当日最低温
9、度低于0时,高效减水剂虽能增加和易性,其增加强度的作用会大大降低,因此,高效减水剂的适宜温度不可多低。9结语高强混凝土的配制技术要求较严格,对各种原材料质量和用量均有较严格要求。要想获得优质的高强混凝土,首先必须对原材料进行优选,除了要求有良好的性能指标外,还必须质量稳定,即在施工期内主要性能不能产生较大波动。其次,一些在普通情况下不太敏感的因素,在低水灰比的情况下会变得相当敏感,这就要求在配合比设计时必须对各种原材料及外加剂的用量应合理选取、仔细计算。最后,设计结果一定要进行试拌验证,确保在实际施工时拌和物的工作性满足实际要求。我们在参考大量文献,综合其合理性的基础上,认真选择相应系数以及参考公式,力求使方案做到尽善尽美参考文献曹文达等. 新型混凝土及其应用. 北京:金盾出版社. 2001.9.李继业,姜金名,葛兆生. 特殊性能新型混凝土技术. 北京:化学工业出版社. 2007.7.中国混凝土外加剂协会. 混凝土外加剂标准应用指南. 北京:中国标准出版社. 2004.杨绍林等. 新编混凝土配合比实用手册. 北京:中国建筑工业出版社. 2002.李木,陈伟. 对高强混凝土的特性及设计有关问题的研究. 辽宁:沈阳大学学报. 2006.戴鹏飞. 高强混凝土配合比设计浅析. 辽宁:北方交通. 2003.周刚. 关于高强混凝土配合比设计. 建筑研究与应用. 2002.黄
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