清华大学建筑材料实验实验报告(2)

硅粉中含有大量的非晶体球形颗粒SiO2，颗粒特别细，粒径约为0.1-0.3μm，为水泥颗粒径的1/100—1/300。SiO2活性较强，掺入到水泥混凝土中，其增强作用表现在:均匀分布于水化产物中，具有良好的微填充效应，使混凝土密实化；对混凝土早、中期的强度发展特别有利；使混凝土中游离的Ca(OH)2减少，原片状晶体尺寸缩小，在混凝土中的分散度提高；加入一定量的硅粉，可增加CSH凝胶的数量，混凝土的过度区界面粘接得到了加强，混凝土的强度得到提高。这些特性导致混凝土的强度和耐久性得到显著提高。

用于C80高强高性能混凝土的硅粉应符合下述质量指标：

1) 活性无定形二氧化硅(SiO2)含量不小于90%； 2) 比表面积(BEF-N2吸附法)不小于18000m3/kg； 3) 密度在2200kg/m3左右； 4) 平均粒径0.1 mm～0.2 mm。

四、 设计过程

（一） 流程图

（二） 设计步骤

1. 实测粗集料的松堆积密度

对配制高性能混凝土所用粗集料，依据相应的规范进行有代表性取样并测定其松堆积密度

，对最大粒径为10～20 mm的石灰石质碎石，该值一般为1400～

1550 。

2. 由混凝土的配制强度来计算有效水胶比

由fcu,o fcu,k 1.645

得fcu,o 80 1.645 5.0

88.23Mpa

对P·O42.5水泥，混凝土的配制抗压强度与有效水胶比之间的鲍罗米型关系式如下：

其中：fc 为混凝土28d 配制抗压强度(88.23MPa)；A 和D为常数；为混凝土的有效水胶质量比。

3. 由混凝土的有效水胶比来计算混凝土的真实水胶质量比

混凝土的有效水胶比计算公式如下

其中：wi 为胶凝材料中矿物掺合料质量分数；ki 为矿物掺合料的水化活性因子.小于60 MPa 时，式(1)中的常数A=25.8；D = -13.4。此时可通过增大粉煤灰掺量来降低水胶比，以提高混凝土的耐久性。可以认为此时粉煤灰的水化活性因子表达为

4. 依据混凝土的配制强度计算推荐最大用水量

在Mehta 和Aitcin 的高性能混凝土配合比设计方法中，依据混凝土的强度给出了混凝土的推荐最大用水量。它们之间的关系可线性化为:

其中：

为最大用水量

；R 为相关系数。

5. 依据混凝土的配制强度求解粗集料的体积分数和砂率

依照Mehta 和Aitcin 的高性能混凝土配合比设计方法，粗集料的松堆积体积分数vla 和抗压强度之间以及粗集料的松堆体积分数与砂率Rs 之间存在以下两式所示的线性关系：

混凝土中的粗集料用量

其中：

为粗集料的松堆积密度。

和细集料用量

可用下两式求解

:

6. 用体积法求解混凝土的用水量和胶凝材料用量

依据矿物掺合料和水泥的密度，胶凝材料体系的密度可用下式计

:

其中： 为水泥的密度(一般取

3.15 的密度一般取2.2 g/cm3，粉煤灰的密度

混凝土的用水量mw 可用下式计算

:

)；

为矿物掺合料的密度，硅灰一般取2.5 g/cm3。

其中：

为水的密度(一般取1.0

)

与Mehta 和Aitcin 的高性能混凝土配合比

此时，应比较所求得的用水量设计方法中推荐最大用水量

的关系，对配制强度小于60 MPa 的混凝土，可

通过增减粉煤灰对水泥的替代比例来降低或增加计算所得用水量；对配制强度大于60 MPa 的高强混凝土，通常可掺入胶凝材料总质量

的硅灰来增强混

凝土中的浆体基体和界面过渡区，然后通过增减粉煤灰对水泥的替代比例来降低

或增加计算所得用水量。在计算所得用水量小于并接近推荐最大用水量时，可如下计算胶凝材料的用量。

混凝土中胶凝材料的总质量

混凝土中水泥用量

可由下式计算：

可由下式计算：

混凝土中矿物掺合料用量mi 可由下式计算：

7. 含水率的校正及最终配合比的确定

见下部分。

（三） 初步配合比设计

1. 实验室提供原材料

1) P.O42.5水泥（28天抗压强度55.0MPa）。 2) 一级粉煤灰。 3) 凝聚态硅灰。

4) 5~20mm石灰石质碎石，堆积密度1550kg/m3。 5) 二区中砂（河砂）。

6) 萘系粉剂减水剂（减水率20%）。 7) 聚羧酸液体减水剂（减水率30%）。 2. 实验室可提供的设备包括： 1) 行星对流式强制搅拌机。

2) 温度=20摄氏度，相对湿度>90%的养护室。 3. 初步的配合比

根据上述的配合比步骤，完成配合比需要砂、石的含水率以便校正。在矿物掺合料上，根据老师论文中的经验数据，选择的硅灰占胶凝材料总质量的6%-10%，粉煤灰的用量需要根据含水量和建议最大用水量的大小关系进行测试，

选择用水量小于或接近最大用水量的值时候的硅灰质量。我想到由于计算过程较为复杂，于是在前一天编写了一个Excel，以表格完成上述计算过程，这个表格需要我们输入四个值：当天的砂、石含水率，和粉煤灰和硅灰的含量。经过小组成员的讨论，我们将硅灰的含量定为胶凝材料的8%。韩老师当天上午测定的砂石的含水量分别是3.5%和0.8%，将此数据录入表格。那么用水量和配合比粉煤灰用量的函数。

通过当天上午我们与韩老师商讨，粉煤灰的用量为胶凝材料的20%。（实际上，这是根据老师的经验而定下的数据。）减水剂的用量需要经过试配，测试新拌混凝土的工作性，选择满足工作性的减水剂的用量。老师直接告诉我们，减水剂的用量为胶凝材料的1.5%，根据胶凝材料的总质量，我们直接计算出减水剂的含量。（事实上，如果没有经验，需要多次试配混凝土，加入不同量的减水剂，老师的经验数据是试配的结果。在这里，老师直接告诉我们减水剂的含量，是为了简化我们配制混凝土的步骤，缩短实验的时间，简化实验过程。） 1、确定混凝土配制强度

由fcu,o fcu,k 1.645 及表1

得fcu,o 80 1.645 5.0 88.23Mpa

2、确定水灰比W/C

由经验公式W/C

Afce

fcu,o ABfce

得W/C

Afce0.49 42.5

0.22

fcu,o ABfce89.87 0.49 0.13 42.5

（课上老师告诉我们：A=0.49，B=0.13）

基于泵送混凝土的流动性要求，水灰比不宜过低，且胶凝材料不宜超过600kg/m3，故取W/C=0.26 3

3、1 m混凝土用水量mw的确定

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说英语学习清华大学建筑材料实验实验报告(2)在线全文阅读。