1、课程设计说明书目录一 、 课 程 设 计 的 要 求 与 条件 021、 已 知 参 数 和 设 计 要求 022、 材 料 要求 023、 组 员 及 任 务 分配 03二 、 理 论 配 合 比 设 计 与 计算 031、 C50 基 准 混 凝 土 理 论 配 合 比 计算 032、 C 50 泵 送 粉 煤 灰 混 凝 土 理 论 配 合 比 设计 08三 、 理 论 配 合 比 设 计 结果 11四 、 实 验 室 试 配 配 合 比 设 计 与 试 配 后 拌 合 物 性 能 测 试 结 果111、 C50 基 准 混 凝 土 实 验 室 试 配 配 合 比 设 计 计算 122、
2、 C50 粉 煤 灰 泵 送 混 凝 土 实 验 室 试 配 配 合 比 设 计 计 算133、 试 配 后 拌 合 物 性 能 测 试 结果 13五 、 强 度 测 试 原 始 记 录 与 强 度 结 果 的 确定 15一 、 7d 强 度 测试 14二 、 28d 强 度 测试 17六 、 课 程 设 计 小结 16一、课程设计的要求与条件1、已知参数和设计要求：某工程需要 C50 商品混凝土，用于现浇钢筋混凝土梁柱。施工采用泵送方式（管径 100） ，施工气温 1525。要求出机坍落度为 19030 mm，而且 2 h 坍落度损失不大于 30 mm。为使混凝土有良好的可泵性并节约水泥，要
3、求掺适量的优质粉煤灰。2、材料要求A、水 泥： 重庆拉法基水泥厂 PO 42.5R，f ce=50.2MPa， c=3.10（g/cm 3） ，堆积密度 1560kg/m3；B、细骨料：特细砂 Mx=0.98， s1=2.69（ g/cm3） ，堆积密度1380kg/m3，含泥量 1.4%，含水率 7%；机制砂 Mx=2.9， s2=2.70（g/cm3 ） ，堆积密度1530kg/m3，含粉量 14%；C、粗骨料：石灰岩碎石 510， g=2.67（g/cm 3） ，堆积密度1380kg/m3，含泥量 0.7%；石灰岩碎石 1025， g=2.67（g/cm 3） ，堆积密度1400kg/m
4、3，含泥量 0.7%；D、外加剂：聚羧酸缓凝高效减水剂（PCA-R） ，含固量 23%，减水率29.5%，掺量 1.5%E、掺合料：级粉煤灰， F=2.42（g/cm 3） ，细度 22%，需水量比99%，烧失量 4.72%，掺量 8%12%；F、拌合水：自来水。二、理论配合比设计1、C50 基准混凝土理论配合比计算（1）确定配制强度 fcu,0混凝土配制强度 fcu,0的计算公式： ,0,1.645cucukff式中：f cu,0混凝土配制强度(MPa)fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)混凝土强度标准差(MPa)由于无统计资料计算混凝土强度标准差，其值按现行国家标准混凝土结构工程
5、施工及验收规范 （GB50204）的规定取用。而所要求设计的混凝土等级C50级在C50C60级范围内，则取=6.0MPa，由所设要求的混凝土等级为 C50 级可知 fcu,k =50PMPa，由可知：,0,1.645cuckff, 01.645.09.87MPa（2）确定水灰比 W/C由所给材料情况中水泥为重庆拉法基水泥的 PO 42.5R，f ce=50.2MPa， c=3.10（g/cm 3） ，堆积密度 1560kg/m3；而所要要求配制的基准混凝土强度等级为 C50 级小于 C60 级时，混凝土水灰比应按下式计算公式： cecuffCWba0,/ 式中： a 、 b回归系数； 水泥 2
6、8d 抗压强度实测值，eMPa根据重庆地区所使用的水泥、集料，回归系数 a=0.482、 b=0.269。混凝土强度等级为 C50C60,其混凝土水灰比为：ace,0bf0.4825./ 0.36455972uWC取 W/C=0.36（3） 确定单位用水量 m w0所给材料情况：普通自来水设计要求：出机坍落度为 19030 mm，且 2 h 坍落度损失不大于 30 mm。且碎石的最大粒径为 25mm图 1 表 4.2 塑性混凝土的用水量表 4.2 用水量系采用中砂时的平均值，则细骨料中特细砂和机制砂配合后，其细度模数应该在（2.3 , 3.0）范围内。常用特细砂与机制砂的比例为 3:7 或 5
7、:5.当特细砂：机制砂=5:5 时，不符合要求，舍弃。)0.3,2(94.1052.0.98x M当特细砂：机制砂=3:7 时，符合要求。).,(.7.3. x选定渠河砂与歌乐山机制砂按质量比为3:7配制细骨料，此时即可得到中砂。由于要求坍落度为193cm ，则按照混凝土工程与技术课本 P79表4.2（如上图图1所示）选取基准坍落度为90mm 为基础，当石灰岩碎石525mm，即最大粒径为25mm 时, 单位立方米用水量 mw为:mw1 =200kg（4） 确定每立方米混凝土的水泥用量 mc0，kg536.02/0cCWwa结合摘自 JCJ/T 5596 的图 2 可知，水灰比 W/C=0.36
8、 和水泥用量 mc0=555kg 满足要求。图 2 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（5）确定粗集料单位立方米用量 mg0和细集料单位立方米用量 ms0机制砂,混合砂混凝土应用技术规程中表 5.0.3 混合砂混凝土砂率(%)碎石最大粒径(mm)水灰比(W/C) 16 20 400.35 26-31 25-30 23-280.45 29-34 28-33 26-310.55 32-37 31-36 29-340.65 34-39 33-38 31-37注:1,只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时 ,砂率应适当增大,2,对薄壁构件,砂率取偏大值.混合砂作细骨料配制抗渗混凝土和泵送混凝土时,砂率宜控制在
9、3038%之间。由插入法有：即得：402%83520s%5.29s0混合砂大流动性,泵送混凝土砂率,可取上表的上限,以坍落度为60mm 为基准，经试验,根据混凝土拌合物的坍落度按每增加 20mm,砂率增加 1%予以调整，则： %361209%5.s由 ， 可知：.m0gswc 1， ， 067.20.69.21.3451ssm%36s0201gsm而且 ms01: ms02=3:7细骨料的单位立方米质量为 ms01=176.8kg,ms02=413.2kg,为实验时称量方便近似取整为 ms01=177kg,ms02=413kg,ms0=590kg。细集料密度为： g/cm3。粗骨料697.20
10、.769.2307.3.021s ss的单位立方米质量为 mg0 =1041kg，粗骨料中大小石子按 65%：35%分，则小石子为 mg0 1=366.6kg,mg0 3=682.4kg，为实验时称量方便近似取整为 mg01=367kg,mg03=682kg。实际用砂量：m s01=177/（1-0.007）=178kg,实际用水量：kgw 54.187%207s01即 mcp=2394kg/m3，满足每立方米质量在 23502450kg 的条件。综上所述，C50 基准混凝土理论配合比设计如下表：细骨料 粗骨料/ mm材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 大石子水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3
11、 用量/kg 555 177 413 367 682 200 / / /质量比 1000 1.063 1.890 0.36 / / /2、C50 泵送粉煤灰混凝土理论配合比设计根据粉煤灰混凝土配合比设计规范， C50 泵送粉煤灰混凝土理论配合比设计是在 C50 基准混凝土理论配合比基础上进行设计计算的。确定粉煤灰单位立方米用量 mf所给材料情况：掺合料：级粉煤灰，细度 22.0%，需水量比102%。烧失量 4.72%,掺量 8%12%。暂取取代率 f=10%，则 C50 泵送粉煤灰混凝土中水泥单位立方米用量 mcf为： 。kg5.49%)10(5)1(0 fcf为实验时称量方便近似取整为:m
12、cf=500kg而其中取代水泥的粉煤灰是按超量取代法添加的，在 GBJ 14690中夜对粉煤灰的超量系数有如下规定：图 3 粉煤灰的超量系数则超量系数 K 范围为 1.31.7，在此暂取 K =1.5 进行计算。所以，所要求设计的 C50 泵送粉煤灰混凝土中粉煤灰单位立方米用量 mf为： 。kg25.83%105.0fcf则超量粉煤灰的质量为 mfe为：kg75.2%105).1()1(0 fmKcfe此时，减水剂的量为：（500+83.25）1.5%=8.75kg(7)确定添加粉煤灰后骨料的单位立方米用量 msea、添加粉煤灰后细骨料的单位立方米用量 mse为： kgmFsfs 1.5942
13、.67590e 特细砂和机制砂按照质量比为 mse1: mse2 =3:7 来配制试验用细骨料，mse1=167.7kg,mse2=391.4kg。 为实验方便，近似取:mse1=168kg,mse2=391kg。 b、添加粉煤灰后粗骨料的单位立方米用量仍与 C50 基准混凝土理论配合比计算中粗骨料的单位立方米用量相同，分配比例也相同，则小石子为 mg0 1=367kg,mg0 3=682kg。实际用砂量：m s01=168/（1-0.07）=169kg,实际用水量： kg7.186.52-1720%)1(75.8)(01w s即 mcp=2399kg/m3，满足每立方米质量在 2350245
14、0kg 的条件。综上所述，C50 掺粉煤灰混凝土理论配合比设计如下表：细骨料 粗骨料/ mm材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 大石子水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3 用量/kg 500 167 391 367 682 200 8.75 83.25 /质量比 1000 1.116 2.098 0.4 0.018 0.167 /三、理论配合比设计结果综合以上配合比设计结果，C50 基准混凝土理论配合比和 C50 泵送粉煤灰混凝土理论配合比如下表：细骨料 粗骨料材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 大石子 水 外加剂 粉煤灰 /每 m3 用量（kg） 555 177 413 367 682 20
15、0 / / /C50 基准混凝土质量比 1.000 1.063 1.890 0.36 / / /每 m3 用量（kg） 500 167 391 367 682 200 8.75 83.25 /C50 泵送粉煤灰混凝土质量比 1.000 1.116 2.098 0.4 0.018 0.167 /四、实验室试配配合比设计与试配后拌合物性能测试结果适配环境：重庆大学材料学院工艺实验室于 2011 年 11 月 29 日下午实验所用仪器：小电子秤：最大量程 100Kg 最小量程 400g，精度为20g；大电子称：最大量程 150Kg 最小量程 1Kg，精度为 50g；振动台 1m2； ； 模具用的是
16、100mm100mm100mm 的三联模。1、C50 基准混凝土实验室试配配合比设计计算综上所述，C50 基准混凝土理论配合比设计如下表：细骨料 粗骨料/ mm材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 大石子水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3 用量/kg 555 177 413 367 682 200 / / /质量比 1000 1.063 1.890 0.36 / / /实验室材料含水情况：特细砂含水率 7%。调整后单位用水量=原单位用水量-原单位特细砂用量含水率=200-1777%=187.54实验室用粗骨料由大碎石和小碎石按 65:35 的比例配合而成，因含水率的影响调整后 C50 基准混凝土
17、实验室试配配合比如下：细骨料 粗骨料/ mm材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 40% 大石子 60%水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3 用量/kg 555 177 413 367 682 187.54 / / /质量比 1000 1.063 1.890 0.338 / / /10L 用量（） 5.55 1.77 413 3.67 6.82 1.87 / / /实验时,在搅拌过程中发现拌合物太干不能满足坍落度 46cm的要求,因此在实验过程中额外加了 0.18kg 水(实际情况应该是按照水灰比 W/C=0.36 按比例加入水泥和水搅拌后的水泥浆，为赶时间，由老师指导直接单纯添加了水)。因此实际
18、用的配合比为：细骨料 粗骨料材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 大石子水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3 用量/kg 555 177 413 367 682 205.54 / / /质量比 1000 1.063 1.890 0.369 / / /10L 用量（） 5.55 1.77 413 3.67 6.82 2.05 / / /2、C50 粉煤灰泵送混凝土实验室试配配合比设计计算综上所述，C50 掺粉煤灰混凝土理论配合比设计如下表：细骨料 粗骨料/ mm材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 大石子水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3 用量/kg 500 167 391 367 682 200 8
19、.75 83.25 /质量比 1000 1.116 2.098 0.4 0.018 0.167 /实验室材料含水情况：特细砂含水率 7%。调整后单位用水量= 原单位用水量-原单位特细砂用量 含水率-减水剂中的水=200-1777%-8.75（1-23%）=180.8实验室用粗骨料由大碎石和小碎石按 65:35 的比例配合而成，因含水率的影响调整后 C50 泵送粉煤灰混凝土实验室试配配合比如下：细骨料 粗骨料/ mm材料名称 水泥特细砂 机制砂 小石子 40% 大石子 60%水 外加剂 粉煤灰 其他每 m3 用量/kg 500 167 391 367 682 180.8 8.75 83.25 /
20、质量比 1000 1.116 2.098 0.361 0.018 0.167 /10L 用量（） 5.00 1.67 3.91 3.63 6.82 1.80 0.0875 0.08325 /3、试配后拌合物性能测试结果（1）坍落度和扩展度宏观均无离析泌水现象。坍落度和扩展度的数据记录：项目 坍落度 扩展度基准混凝土/mm 50 粉煤灰混凝土/mm 230 640/620（2）混凝土拌合物的表观密度混凝土的表观密度测试的数据记录：项目 玻璃板+容量 m2玻璃板+容量+水 m3玻璃板+容量+混凝土基准混凝土/kg 2.42 7.50 14.56粉煤灰混凝土/kg 2.42 7.50 14.76拌合
21、料的表观密度实测值： （水的密度为wm1230 w=1.0103kg/m3）A、C50 基准混凝土拌合料的表观密度实测值为kg/m329014.250761mw23tc, 实际混凝土的体积：555310059026971049270020510000.01=1.001表观密度计算值：c,c =55559010492001.0012392/m 3 c,t-c,c/ c,c100%=2390-2392/2392100%=0.084%基准混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值没有超过计算值的 2%。B、 C50 粉煤灰泵送混凝土拌合料的表观密度实测值为kg/m3247104.25761m-23tc
22、, w实际 C50 粉煤灰泵送混凝土的体积为：83.75/2420+500/3100+558/2697+1049/2700+180/1000+0.01=0.9813表观密度计算值： c,c=83.755001049558+1800.98132416/ m 3 c,t- c,c/ c,c100%=2427-2416/2416 100%=0.46%C50 粉煤灰泵送混凝土的表观密度实测值与计算值之差的绝对值没有超过计算值的 2%。综上所述，计算得：基准混凝土的表观密度为 2390kg/m3：粉煤灰混凝土的表观密度为 2427kg/m3五、强度测试原始记录与强度结果的确定试件成型日期：2011 年
23、11 月 29 日 试件拆模日期：2011 年 11 月 30 日 7d 测强日期：2011 年 12 月 06 日28d 测强日期：2011 年 12 月 27 日本次试验采用的是 100mm100mm100mm 的立方体试件强度计算：混凝土立方体抗压强度计算公式: P= AF式中P 混凝土立方体试件抗压强度(MPa) ;F 试件破坏荷载(N);A 试件承压面积(mm 2).对于非标准的试件要乘以折算系数K：100mm立方体试件抗压强度折算系数Kfcu（ MPa） 强度折算系数 K fcu（MPa） 强度折算系数 K55 0.95 7685 0.925665 0.94 8695 0.9166
24、75 0.93 96 0.90一、7d 强度测试强度测试环境：重庆大学建筑材料性能实验室于 2011 年 12 月 6 日混凝土的表面情况：基准混凝土的表面更灰暗，掺了粉煤灰的则显得更灰白强度测试仪器：压力机 最大量程 200t，精度 0.5t在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级C30且C60时，取每秒钟0.8-1.OMPa。实验过程：在实验过程中，加压速度大于0.8MPa，所测的实验数据应该偏大7d 抗压强度的数据记录项 目 1 2 3C50 基准混凝土/kN 420 420 405折算前 42.0 42.0 40.5折算后 39.9 39.9 38.5平均值 39.4C50 基准混
25、凝土强度/MPa 相对误差% 1.27 1.27 2.28C50 粉煤灰泵送混凝土/kN 445 440 415折算前 44.5 44.0 41.5折算后 42.3 41.8 39.4平均值 41.2C50 粉煤灰泵送 相对误差2.66 1.46 4.37混凝土立方体抗压强度计算应精确至0.1MPa。计算时以三个试件的折算后的强度平均值作为该组试件的强度实验结果。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的 15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值;如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的 15%，则该组试件的试验结果无效。按上所诉内容可计算并验
26、证 7d 混凝土抗压强度的值（折算后的值）：基准混凝土的强度为：39.4MPa粉煤灰泵送混凝土的强度值为：41.2MPa二、28d 强度测试强度测试环境：重庆大学建筑材料性能实验室于 2011 年 12 月6 日混凝土的表面情况：基准混凝土的表面更灰暗，掺了粉煤灰的则显得更灰白强度测试仪器：压力机 最大量程 200t，精度 0.5t在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级C30且C60时，取每秒钟0.8-1.OMPa。实验过程：在实验过程中，加压速度大于0.8MPa，所测的实验数据应该偏大。28d 抗压强度的数据记录项 目 1 2 3C50 基准混凝土/kN 430 461 480折算前
27、43.0 46.1 48.0折算后 40.9 43.8 45.6平均值 43.4C50 基准混凝土强度/MPa 相对误差% 0.9 6.2 10.6C50 粉煤灰泵送混凝土/kN 505 525 535折算前 50.5 52.5 53.5折算后 48.0 50.0 50.8平均值 49.6C50 粉煤灰泵送 相对误差1.8 5.8 7.9混凝土立方体抗压强度计算应精确至0.1MPa。计算时以三个试件的折算后的强度平均值作为该组试件的强度实验结果。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的 15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值;如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的 15%，则该组试件的试验结果无效。按上所诉内容可计算并验证 7d 混凝土抗压强度的值（折算后的值）：基准混凝土的强度为：43.4MPa粉煤灰泵送混凝土的强度值为：49.6MPa六、课程设计小结1、数据分析：
