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1、 毕业设计 题目：运用粉煤灰配备高性能混凝土并进行耐久性分析 专 业： 材料工程技术 班 级： 材料3123班 学 号： 姓 名： 姚星驰 指引教师： 薛振华 起止日期： .12 －.01.12 诚 信 承 诺 本毕业设计（论文）是本人独立完毕，没有任何抄袭行为，如有不实，一经查出，本人自愿承担一切后果。 承
2、诺人： 年 月 日 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）总成绩评估表 班 级 姓 名 学 号 设计（论文）题目 成 绩 指引教师评分 答辩评分 总成绩 指引教师评语： 指引教师签名： 年 月 日 系毕业设计（论文）答辩小组评语： 答辩小组组长签名： 年 月 日
3、 注：1.依照专业详细实际状况，如未安排答辩环节，答辩评分及答辩小组评语可不填写。 摘 要 高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能基本上釆用当代混凝土技术制作混凝土。高性能混凝土是能更好地满足构造功能规定和施工工艺规定混凝土，能最大限度地延长混凝土构造使用年限，减少工程造价。高性能混凝土以高耐久性、高工作性、一定强度和体积稳定性和经济性而著称。本文对针对粉煤灰配制高性能混凝土进行实验研究，可供后来类似配合比设计参照。 核心词：高性能混凝土；磨细矿渣粉；粉煤灰
4、 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 摘要 1 第2章 高性能混凝土概论 2 第3章 原材料选取及技术规定 3.1 水泥选用及检测 3 3.1.1水泥选用原则 3 3.1.2 水泥实验与检测 3 第5章 结论与建议 35 致 谢 36 参照文献 37 附 录 37 概述 随着社会发展、科学技术进步,被以为耐久性最佳老式建筑材料———混凝土材料内涵也发生着日新月异变化,特别是其性能,即为适应当代化施工需要拌
5、合物性能,在严酷条件下耐久性以及它各种物理力学性能,都达到了一种新水平。为与老式混凝土技术相区别,称之为高性能混凝土(HPC)。高性能砼以耐久性作为设计重要指标,针对不同用途规定,保证混凝土合用性和强度并达到高耐久性、高工作性、高体积稳定性和经济性。因而,高性能混凝土在配制上特点是低水胶比,选用优质原材料,并除水泥、水、集料外,必要掺加足够数量磨细矿物掺合料和高性能外加剂。十近年来,由于各国政府对高性能混凝土高度注重,对高性能砼技术进行了大量研究,获得了丰硕成果,并在工程实践中推广应用。高性能混凝土它以耐久性为首要设计指标，有也许为基本设施工程提供1以上使用寿命。与老式混凝土不同，高性能混凝土
6、由于具备高耐久性，高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被以为是当前世界上性能最全面混凝土，至今已在不少重要工程中得以使用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出独特优越性，在工程安全使用性、经济合理性、环境条件适应性等方面产生了明显效益，因而被各国学者所承认，被以为是此后混凝土技术发展方向。 定义 高性能混凝土配备特点是最低水较比，选用优质原材料，除水泥、水、集料外，还必要掺加足够数量矿物细掺料和高效外加剂。 1.1研究背景及意义 随着各种新材料,新工艺浮现。某些大型和超大型混凝土建筑物如高层超高层大楼,都市立交,跨河跨海大桥,大型隧道等大型混凝土工程需要越来越多
7、也来越多被兴建。这样轮工程所在环境恶劣,施工过程中难度加大。建成混凝土工程一旦浮现问题,维修困难。在这样状况下,规定新拌混凝土具备良好施工工作性,并且制成混凝土要有足够使用寿命,更要经久耐用。 第一节环境 设计规定： (一) 满足施工规定和易性 (二) 满足构造设计强度级别规定 (三) 满足工程所处环境对混凝土耐久性规定 (四) 满足经济原则；在保证混凝土质量前提下，应尽量节约水泥，合理地使用材料和减少成本 配合比法则 1. 灰水比法则 可塑状态混凝土水灰比大小决定混凝土硬化后强度，并影响硬化混凝土耐久性。混凝土强度与水泥强度成正比，与灰水比成正比。灰水比一经拟
8、定，决不能随意变动。这一法则，规定施工人员必要遵守。对于高性能混凝土，灰 涉及所有胶凝材料，因而灰水比亦可称之为胶水比 2. 混凝土密实体积法则 混凝土构成是以石子为骨架，以砂子填充石子间空隙，又以浆体填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以减小砂石间摩擦阻力，保证混凝土有足够流动性。这样，可塑状态混凝土总体积为水、水泥、砂、石密实体积之和。这一法则是计算混凝土配合基本。高性能混凝土胶凝材料中包括了密度不同各组分，因而更应遵守这一法则。 3. 最小单位加水量或最小胶凝材料用量法则 在灰水比固定、原材料一定状况下，使用满足工作性最小加水量可得到体积稳定、经济混凝土 4. 最小水泥用量法则 为
9、减少混凝土温升、提高混凝土抗环境因素侵蚀能力。在满足混凝土初期强度规定前提下，应尽量减小胶凝材料中水泥用量。 第2章 原材料选取技术规定 高性能混凝土所用构成材料，除老式混凝土所用水泥、砂、石和水四大构成成分外，尚有化学外加剂和矿物外加剂。使用高效减水剂和磨细矿物外加剂是使混凝土达到高性能重要技术办法。前者是减少混凝土水胶比，增大混凝土和控制混凝土坍落度损失，赋予混凝土高密致性和良好工作性；后者能填充胶凝材料孔隙，参加胶凝材料水化，除提高混凝土致密性外，还可以改进混凝土界面构造，提高混凝土耐久性与强度。由于高性能混凝土高性能规定和配备特点，原材料中本来对普通混凝土影响不
10、明显因素，对高性能混凝土就也许影响明显，因而高性能混凝土和普通混凝土所用原材料规定有所不同。如下简介高性能混凝土用各种原材料及技术规定 水泥选用 水泥是混凝土和高性能混凝土中最重要一种胶凝材料，它选取直接影响混凝土性能和成本。 合用于制备高性能混凝土水泥必要具备良好流变性和高28天强度。高性能混凝土特点之一是水胶比较低,要满足施工工作性规定,水泥用量就要增大,但为了尽量减少混凝土内部温升和减少收缩,应尽量减少水泥用量。同步为使混凝土有足够弹性模量和体积稳定性,对胶凝材料总量也要加以限制。高性能混凝土所有水泥最佳是强度高并且同步具备良好流变性能。 水泥性能检测 序号 检查
11、项目 单位 技术规定 检查成果 单项评价 1 细度 ㎡/㎏ ≥300 435 合格 2 初凝时间 Min ≥45 101 合格 3 终凝时间 Min ≤600 131 合格 4 安定性 mm ≤5.0 1.5 合格 5 3d抗压强度 MPa ≥17.0 24.2 合格 6 3d抗折强度 MPa ≥3.5 4.65 合格 7 28d抗压强度 MPa ≥42.5 44.5 合格 8 28d抗折强度 MPa ≥6.5 7.85 合格 第2节 集料选用 集料是指混凝土重要构成材料
12、之一，在混凝土中约占三分之四。对的选取集料品种是配备高性能混凝土基本。集料在老式混凝土中重要起骨架作用和减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中由于干缩湿胀所引起体积变化，同步还作为胶凝材料便宜填充物。在高性能混凝土中，由于胶水比小，水泥石强度提高，集料差别对混凝土强度影响很大，集料用量、品种、性能等对流动性、强度和耐久性均有影响。 混凝土用石基本规定 混凝土中粗集料是指不不大于4.74mm岩石颗粒。对粗集料质量规定重要涉及: 颗粒级配、针片状颗粒含量、含泥量、泥块含量、强度（岩石抗压强度和压碎值指标）、结实性、有害杂质含量和碱活性。 与普通混凝土相比，高性能混凝土强度高，用水较少（水胶比普通
13、不大于0.35），集料性能对混凝土强度、工作性等将起着极其重要作用，粗集料强度、集料-水泥浆界面黏结强度对高性能强度影响很大。粗集料强度普通宜为混凝土强度1.5-2.0倍，或压碎指标宜低于10%。普通宜选密实坚硬石灰岩或深成火山岩，在各种类型碎石中，普通以石灰岩为最佳，这也许是石灰岩矿物成分能与水泥浆有较好结合所致。集料表观密度、吸水率对高性能混凝土影响很大。配备高强混凝土粗、细集料表观密度应在2.65g/cm³以上，粗集料吸水率应在1%左右，细集料饱和含水率应低于2.5%。 石子级配对节约水泥和保证混凝土和易性有很大关系。集料最大粒径越大，则集料总表面积越小，混凝土用水量也越少，水泥用量也
14、越少。但该值过大，使混凝土和易性变差，易产生离析。集料粒径超过40mm后，由于集料比表面积减少和混凝土不均匀性增大，致使混凝土粒径越大，混凝土强度越低。因而，高性能混凝土应使用最大粒径尽量小粗集料。研究证明：混凝土强度为60-80MPa时，混凝土石子最大粒径宜在20mm左右。 粗集料碎石选取。粗集料碎石在高性能水泥混凝土中起到骨架作用。对于碎石,规定各个性能指标均满足设计规定。特别是具备良好级配。碎石最大粒径影响混凝土强度和耐久性,本次设计中采用5-20mm持续级配,用5-lOmin和10-20mm两种碎石掺配而得。 高性能混凝土粗集料最大粒径 强度级别 C30-C60 C70-C8
15、0 C90-C100 C100以上 粗集料最大粒径(mm) ≤30 ≤20 ≤15 ≤10 类别 序号 检查项目 单位 技术规定 检查成果 单项评价 10-20mm 1 筛分 实测 2 针片状含量 % ＜15 7.6 合格 3 含泥量 % ＜1.0 0.3 合格 4 压碎值 % ＜20 13.6 合格 5 堆积密度 Kg/m³ ＞1350 1650 合格 5-10mm 6 筛分 实测 7 针片状含量 % ＜15 6.2 合格 8 含泥量 % ＜1.
16、0 0.2 合格 9 堆积密度 Kg/m³ ＞1350 1550 合格 规格型号 10-20mm 试样描述 符合原则规定 环境条件 温度20.5℃ 实验规程 JTG E42- 试样质量g 1 2617.7 合用范畴 水泥混凝土 2 2340.5 级配范畴 10-20mm 筛孔尺寸mm 分计筛余率g 分计筛余% 累积筛余% 通过率 规范规格通过率 1 2 1 2 1 2 1 2 平均 下限 上限 26.5 0 0 0 0 0 0 100 100 100 19 0 0 0
17、0 0 0 100 100 100 9.5 2494.5 2240.5 95.3 95.7 95.3 95.7 4.7 4.3 4.5 4.75 107.4 88.2 4.1 3.8 99.4 99.5 0.6 0.5 0.6 2.36 0 0 0 0 99.4 99.5 0.6 0.5 0.6 筛底 10.6 9.4 0.4 0.4 99.8 99.9 0.2 0.1 0.2 筛余共计质量g 2612.5 2338.1 损耗% 5.2 2.4 损
18、耗率% 0.2 0.1 规格型号 10-20mm 试样描述 符合原则规定 环境条件 温度20.5℃ 实验规程 JTG E42- 试样质量g 1 2617.7 合用范畴 水泥混凝土 2 2340.5 级配范畴 10-20mm 筛孔尺寸mm 分计筛余率g 分计筛余% 累积筛余% 通过率 规范规格通过率 1 2 1 2 1 2 1 2 平均 下限 上限 19 0 0 0 0 0 0 100 100 100 9.5 319.7 263.2 20.1 19.9 20.1 19.9 79
19、9 80,1 80.0 4.75 1148.4 961.5 72.3 72.6 92.4 92.5 7.6 7.5 7.6 2.36 110.7 92.5 7.0 7.0 99.3 99.5 0.7 0.5 0.6 筛底 9.4 6.1 0.6 0.5 99.9 99.9 0.1 0.1 0.1 筛余共计质量g 1558.2 1323.3 55 损耗% 1.2 0.7 损耗率% 0.08 0.05 结论；需掺配使用 混凝土用砂基本规定 混凝土中细集料是指粒径不大于4.75
20、mm岩石颗粒。。对细集料质量规定重要涉及：颗粒级配、细度模数、含泥量、泥块含量、结实性、有害杂质含量和碱活性。 含泥量和泥块含量是集料中尘屑、淤泥和黏土等总质量，此类黏土杂质对混凝土拌合物和易性及硬化混凝土抗冻、抗渗和收缩等性能均有一定影响，对高强度混凝土影响更大些，在配制高性能混凝土时，必要严格控制。 采用海砂配制时，其氯离子含量应符合下列规定:素混凝土中使用海砂，氯离子含量不予限制；对钢筋混凝土，海砂中氯离子含量不应不不大于0.06%（以干砂质量百分率计）;对预应力 混凝土不适当采用海砂，若必要使用海砂时，则应经淡水冲洗，其氯离子含量不得不不大于0.02%。 高性能混凝土普通选用细度
21、模数2.7-3.1中粗砂，且最佳0.63mm筛累积筛余不不大于98%为最佳，能使空隙率达最低。 砂率影响 混凝土中砂率影响新拌混凝土施工工作性。砂率越大,新拌混凝土和易性变差,砂率过小,同样新拌混凝土和易性变差。 砂指标检测成果 序号 检查项目 单位 技术规定 检查成果 单位评价 1 筛分 / 实测 2 含泥量 % ≤3.0 2.2 合格 3 泥块含量 % ≤1.0 0.4 合格 4 堆积密度 Kg/m³ ＞1350 1450 合格 粉煤灰 粉煤灰(简称FA)是发电厂燃煤锅炉排出细颗粒废澄,又称飞灰,颗粒直径普通为0
22、 001-0. 050mm,呈玻璃态实心或空心球状颗粒,表面比较致密。是一种具备潜在火山灰活性物质。优质粉煤灰用于混凝土中,作为胶凝材料一种,可减少水泥用量、节约成本,又能改进和易性、减少泌水、离析现象,改进混凝土性能。具备缓凝、减水,提高密实度和后期强度,减少水化热,抑制干裂、收缩,增强抗酸碱反映能力作用,提高水泥和混凝土后期强度及耐久性指标等。 粉煤灰可以提高不同阶段高性能混凝土性能。重要从如下几种方面。在新拌混凝土中,运用粉煤灰滚轮效应和微集料效应,可以一定限度上减少混凝土单位用水量。提高混凝土流动性,提高混凝土可粟性。在硬化中混凝土中,掺加粉煤灰混凝土可以减少水泥水化水化热,减少温
23、缩浮现也许性。在硬化后混凝土中,运用粉煤灰火山灰效应,可以提高混凝土后期强度以及抗冻性、抗氯离子渗入能力等混凝土耐久性。在进行粉煤灰选取时候重点应关注粉煤灰氧化物含量和粉煤灰烧失量、需水量比。通过材料实验,成果如下 序号 检查项目 单位 技术规定 检查成果 单项评价 1 细度 % ≤12.0 3.0 合格 2 需水量比 ≤95 90 合格 3 烧失量 % ≤5.0 2.5 合格 结论 原材料符合原则规定，可以使用 混凝土配合比规定 渭南渭河大桥一座桥梁为依托,所处环境为河水
24、环境,抗冻级别为F300,强度级别C50,混凝土设计重点是防止河水中氯离子接触到钢筋,使钢筋诱蚀,从而缩短桥梁有效期限,也就是耐久性。在这种状况下,这次高性能混凝土配合比设计不但要满足新拌混凝土施工工作性,更要以抗氯离子渗入和抗冻融循环这些耐久性控制指标。 1、为了满足高性能混凝土所处河水环境,规定混凝土有较高抗渗入能力。在进行混凝土配合比设计时候,尽最大也许使凝结硬化后混凝土构造致密。尽量减少孔隙率,通过掺加超细活性混合材粉煤灰来提高混凝土抗渗入性能。 2、为了满足混凝土抗冻级别,在普通混凝土很难达到状况下,采用掺加引气剂,引入闭合微小气泡来提高混凝土抗冻级别,加入引气剂还可以提高新拌混
25、凝土施工工作性。 4、高性能混凝土规定流动性大,需要掺加高效减水剂。通过掺加高效减水 剂起到减少水胶比和提高流动性目。 5、高性能混凝土骨料选取要从骨料干净限度、骨料强度、骨料级配和骨料最大粒径等各个方面选取优质骨料。粗骨料最大粒径会影响高性能混凝土强度和施工和易性,在本次设计采用5-lOran,10-20mm碎石,细骨料选取潍河砂。在满足新拌混凝土施工工作性前提下,尽量减少水胶比,以提高混凝土密实度、强度和耐久性。 配合比材料选用 1、粗集料碎石选取。粗集料碎石在高性能水泥混凝土中起到骨架作用。对于碎石,规定各个性能指标均满足设计规定。特别是具备良好级配。碎石最大粒径影响混凝
26、土强度和耐久性,本次设计中采用5-20mm持续级配,用5-lOmin和10-20mm两种碎石掺配而得。掺配比例通过碎石蹄分实验和级配设计得到。 2、细集料选取。细集料砂重要起填充作用。当前惯用砂有海砂,河砂、山砂和人工砂。在钢筋混凝土构造中考虑到氯离子含量不能使用海砂。山砂由于杂质,含泥量普通超标普通也不釆用。用最多是河砂。工程所在地渭南,因此采用渭河河砂。同步规定砂粗细限度和良好级配。3、高效外加剂选取。高效外加剂选取涉及外加剂种类选取和外加剂掺量选取,这些重要通过经验和实验办法得到。 4、粉煤灰矿质混合料掺加 为了减少大体积混凝土水化热,在高性能混凝土中,用粉煤灰代替某些水泥和水泥共
27、同成为胶凝材料。粉煤灰掺量通过实验拟定。在满足混凝土性能基本上,尽量多掺加粉煤灰。这样混凝土配合比还能起到经济作用。 5、单位用水量选取。高性能混凝土配合比设计釆用最小单位用水量法则。新拌高性能混凝土施工和易性重要有高效减水剂来调节完毕。单位用水量越少,在满足混凝土施工和易性基本上,混凝土强度和耐久性越高。 6、胶凝材料选取。胶凝材料有两某些构成,一某些是水泥,另一某些是有活性掺合料构成。 7、水胶比拟定。水胶比是水泥与胶凝材料比值,用来衡量水泥装稀稠限度。不但影响到新拌混凝土工作性,同步也是影响混凝土耐久性和强度重要因素。为了保证混凝土耐久性,普通采用较低水胶比。水胶比数值通过实验拟定
28、但是经验告诉咱们普通高强混凝土水胶比不能不不大于0. 35. 8、砂率拟定: 高性能混凝土砂率是混凝土中砂质量与砂石质量之和比值。砂率大小不但影响新拌混凝土工作性,并且影响混凝土强度和耐久性,砂率拟定可以依照经验和实验办法来拟定。高性能混凝土砂率普通在40%左右。 第四章结论 本次高性能混凝土配合比设计,通过经验加实验方式,对于掺加不同 掺量粉煤灰,不同水胶比,对于高性能混凝土新拌混凝土工作性,硬 化后混凝土强度,以及抗冻性,抗氯离子渗入能力混凝土耐久性以及混 凝土脆性也就是弹性模量进行了研究。通过研究咱们得出
29、 1、对于本次设计,建议高性能混凝土实验室配合比为水泥:粉煤灰:碎石: 砂:水:外加剂=263:176:1108:708:145:4. 39。混凝土水胶比为0. 33,混凝 土中粉煤灰掺量为40%。混凝土强度耐久性均满足规定,减少脆性,提高韧 性。 2、粉煤灰作为一种超细活性混合材,掺加到混凝土后,不但可以提高新拌 混凝土和易性。并且可以明显提高混凝土后期强度和耐久性。掺加粉煤 灰还可以减少成本,达到经济性规定。 3、随着粉煤灰掺量增长,混凝土工作性略有提高;随着粉煤灰掺量增 加,硬化后混凝土后期强度有一定限度提高;随着混凝土掺量增长,混
30、 凝土水化热减少,减少温缩裂缝产生,提高混凝土耐久性;随着粉煤灰 掺量增长,可以减少混凝土脆性就是弹性模量,在满足混凝土强度和耐 久性基本上,提高混凝土韧性。 4、水胶比是水泥混凝土配合比中重要参数。随着水胶比减少,混凝土 初期强度和后期强度提高,混凝土抗冻性和抗渗性等耐久性也有一定限度 提高,但是混凝土脆性也就是弹性模量也有一定限度提高,故水胶比并 不是越小越好,而是在一定范畴内,既要保证混凝土强度和耐久性,又要 减少混凝土脆性,提高混凝土韧性。这对于当下人们过度关注混凝土强 度,忽视混凝土脆性有一定意义。
31、 1、赵丽萍.《土木工程材料.》北京：人民交通出版社，； 2、何文敏 《土木工程材料实验实训指引书》.北京：人民交通出版社，； 3、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（）； 4、《通用硅酸盐水泥原则》GB 175-； 5、《普通混凝土用砂质量原则及检查办法》JGJ52—； 6、《普通混凝土用碎石或卵石质量原则及检查办法》JGJ53—； 7、《混凝土外加剂》GB8076—1997； 8、《普通混凝土拌合物性能实验办法原则》GB/T50080—； 9、《普通混凝土力学性能实验办法原则》GB/T50081—； 10、《用于水泥和混凝土中粉煤灰》GB1596—； 11、《用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉》GB/T18046—。
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