毕业论文混凝土配合比设计.docx
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毕业论文混凝土配合比设计
XXXX职业技术学院
毕业论文
课题名称:
混凝土配合比设计对混凝土工程质量的影响——以广明高速公路混凝土配合比设计为例
姓名:
XXX
专业建筑工程技术
班级:
XXXX
起止日期:
X年X月X日—X月X日
指导教师:
XXX
XXXX职业技术学院
设计说明书
(学生填写)
题目:
混凝土配合比对混凝土工程质量的影响——以广明高速公路混凝土配合比设计为例
题目:
混凝土配合比设计对混凝土工程质量的影响——以广明高速公路
混凝土配合比设计为例2
摘要3
前言4
第一章混凝对工程质量的影响以及混凝土质量控制5
1.1混凝土质量对工程质量的影响控制简述5
1.2混凝土质量波动的原因5
1.3混凝土质量控制的内容5~11
第二章混凝土配合比设计的概念12
2.1混凝土配合比设计简介12
2.1混凝土配合比设计简介12
2.3普通混凝土配合比设计方法12~13
2.4普通混凝土配合比设计步骤13~20
第三章混凝土配合比模拟设计120
3.1工程基本信息20
3.2混凝土配合比设计20~24
第四章混凝土配合比模拟设计224
4.1工程基本信息24
4.2混凝土配合比设计24~26
第五章广明高速公路混凝土配合设计及质量控制27
5.1工程基本信息及简介27
5.2高等级公路路面混凝土配合比设计27~35
总结与体会36
谢辞37
参考文献38
说明书评语39~40
摘要:
普通混凝土配合比设计是确定混凝土中各组成材料质量比。
混凝土作为土木工程最重要的结构材料,其质量的优劣将严重影响建筑物或构
筑物的结构安全性。
混凝土的质量受到原材料、计量、搅拌、运输、成型和养护等诸多环节的影响。
根据混凝土质量产生波动的原因,科学合理的控制混凝土生产过程的各个环
节,可以使混凝土的质量波动控制在一定的范围内,以满足工程应用的要求。
【关键字】混凝土配合比设计;混凝土工程质量
前言:
近年来,我国混凝土材料与工程技术发生了很大变化,混凝土工程结构设计在高度、体积和使用环境等方面趋向极端化,这种变化对混凝土性能和质量提出了更高的要求;高效减水剂和矿物掺和料得到普遍使用。
然而,混凝土工程质量问题频发,混凝土供需双方在工程质量方面的纠纷不止。
此外,长期存在的砂石原材料质量问题,有关标准规范落后于混凝土技术进步的问题等,都对混凝土的配制和质量控制产生了很大影响,因此想要设计出符合工程质量要求的混凝土就必须充分了解混凝土最新的施工技术,以及严格筛选混凝土的原材料,严格控制混凝土施工配合比以及严格按照施工工艺流程才能保证混凝土工程的质量从而保证整个建筑工程的质量。
本文通过两个模拟设计案例并结合广明高速公路西樵至更楼段公路工程施工管理实践,分析阐述了高等级公路混凝土路面施工中的混凝土配合比设计的要点,对混凝土路面施工技术及施工过程中的混凝土配合比的质量控制进行了详细探讨和总结。
第一章混凝土对工程质量的影响以及混凝土质量控制
1.1混凝土质量对工程质量的影响控制简述
混凝土作为土木工程最重要的结构材料,其质量的优劣将严重影响建筑物或构筑物的结构安全性。
混凝土的质量受到原材料、计量、搅拌、运输、成型和养护等诸多环节的影响。
因为强度等重要技术指标不能在短期内能知晓,一旦后期发现质量问题,处理起来将会增加工程投资、拖延工程进度和降低工程质量。
只要根据产生波动的原因,科学合理的控制混凝土生产过程的各个环节,可以使混凝土的质量波动控制在一定的范围内,以满足工程应用的要求,这是可以做到的。
作为一名工程技术人员,应懂得影响混凝土质量的主要因素,只有掌握混凝土质量控制的基本内容和基本方法,才能及时发现和处理混凝土施工过程中的质隐患和质量问题。
1.2混凝土质量波动的原因
1.材料组成:
混凝土是多组分材料混合形成的,原材料的质量、组成配比等因
素都会导致混凝土质量的波动;
2.施工工艺:
混凝土的施工方法,如:
配料、搅拌、运输、浇灌、养护等不会
完全一样,至然导致质量的波动;
3.试验条件:
试件的制作、养护和测试方法等因素会导致性能测试结构的离散。
1.3混凝土质量控制的内容
混凝土质量控制主要包括原材料质量控制和施工过程质量控制。
1.原材料质量控制的内容包括审查原材料生产许可证或使用许可证、产品合格
证、质量证明书或质量试验报告单是否满足设计要求。
在规定的时间内,对进场
原材料按规定的取样方法和检验方法进行复检,审查混凝土配合比通知单,实地
查看原材料质量,试拌几盘混凝土(称为开盘鉴定)等。
2.施工过程质量控制的内容包括审查计量工具和计量的准确性,确定合适的进
料容量和投料顺序,选定合理的搅拌时间,采用正确的方法来运输、浇筑和捣实
混凝土,充分养护混凝土,控制混凝土模板拆除,检查混凝土外观等。
混凝土拌制前,应测定砂、石含水率并依此确定施工配合比,每工作班检查一次。
在拌制和浇筑过程中,应检查组成材料的称量偏差,每一工作班抽查不应少于一次。
坍落度的检查在浇筑地点进行,每一工作班至少检查两次。
在每一工作班内,如混凝土配合比由于外界影响而有变动时,应及时检查。
对混凝土搅拌时间应随时检查,并按要求抽检混凝土强度及其他性能。
混凝土拌合物坍落度捡查是施工现场控制混凝土质量的一种直观而简单易行
的方法,它能在很大程度上综合反映混凝土拌合物的和易性,同时,可以验证现场拌制的混凝土是否达到设计配合比的要求。
水灰比是决定混凝土强度最主要因素,在混凝土拌合物和易性满足要求的情况下,若混凝土的水灰比能控制好,混凝土的强度就有了保证。
混凝土强度必须抽查,抽查的频次必须符合相关标准或规范的要求。
如有特殊要求,还应对混凝土抗渗性和抗冻性等进行检查。
混凝土抗压强度试件制作有机械法和人工法两种,具体操作如下:
(1)机械法
适合于坍落度≤70mm的混凝土拌合物,根据成型设备,分为振动台法和振捣
棒法。
振动台将混凝土拌合物一次装入试模,装料时应用抹刀沿各试模壁插捣,并使混凝土拌合物高出试模口。
振动时试模不得有任何跳动,振动应持续到表面出浆为止。
振动完毕后,刮除试模上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时,用抹刀抹平。
(2)振捣棒。
将混凝土拌合物一次装入试模,装料时应用抹刀沿各试模壁插捣,
并使混凝土拌合物高出试模口。
宜用直径φ25捣棒振捣,捣棒距试模底板
10mm~20mm且不得触及试模底板。
振捣棒拔出时要缓慢,拔出后不得留有孔
洞。
振捣应持续到表面出浆为止(振捣时间一般为20s)。
振捣结束后,刮除试模
上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时,用抹刀抹平。
(3)人工法
适合于坍落度>70mm的混凝土拌合物。
将混凝土拌合物分两次装入试模中,每层的装料厚度大致相等,并使混凝土拌合物高出试模口。
用捣棒(可用φ16mm光圆钢筋)按螺旋方向从边缘向中心均匀
进行插捣,捣棒应保持垂直,每层均应插透,每层插捣次数按在10000mm2截面积内不得少于12次(按此折算,标准试件至少27次/层)。
之后用抹子的平面沿试模四壁插入摇动数下。
最后用橡皮锤轻轻敲击试模四周,直至插捣棒留下的空洞消失为止。
刮除试模上口多余的混凝土,待混凝土临近初凝时,用抹刀抹平。
混凝土工程施工中,经常需要尽快掌握已成型混凝土强度资料,以便决策,此时可以采用快速评定混凝土强度的方法来控制混凝土的质量。
3、混凝土质量控制图
为了便于及时掌握并分析混凝土质量的波动情况,常将质量检验得到的各项指标,如坍落度、水灰比和强度等,绘成质量控制图。
通过质量控制图可以及时发现问题,采取措施,以保证质量的稳定性。
现以混凝土强度质量控制图为例来说明(如图5.31所示)。
强度
上控制线
fcu
中心线
fcu,k
下控制线
fcu,m
最低限值线
试件编号
混凝土强度质量控制图
质量控制图纵坐标表示试件强度的测定值,横坐标表示试件编号和测定日期。
中心控制线为强度平均值,下控制线为混凝土设计强度等级,最低限值线
fcu,min=fcu,k-0.7σ(σ为每批混凝土的强度标准差)。
把每次试验结果逐日填画在图上。
点子同时满足下述条件时,认为生产过程处
于正常稳定状态。
(1)连续25点中没有一点在限外或连续35点中最多一点在限外或连续100点中
最多2点在限外。
(2)控制界限内的点子的排列无下述异常现象。
连续7点或更多点在中心线同一侧。
连续7点或更多点的上升或下降趋势。
连续ll点中至少有10点在中心线同一侧。
连续14点中至少有12点在中心线同一侧。
连续17点中至少有14点在中心线同一侧。
连续20点中至少有16点在中心线同一侧。
连续3点中至少有2点和连续7点中至少有3点落在二倍标准差与三倍标准差控制界限之间。
点子呈周期变化。
发现异常点子应立即查明原因并予以纠正,如果强度测定值落于fcu,min线以
下,则混凝土质量有问题,不能验收。
4.混凝土强度的合格评定
根据《混凝土强度检验评定标准》(GB107—1987)规定,混凝土强度评定可分为统计方法和非统计方法两种。
前者适用于预拌混凝土厂、预制混凝土构件厂和采用现场集中搅拌混凝土的施工单位;后者适用于零星生产的预制构件厂或现场搅拌批量不大的混凝土。
(1)统计方法评定
由于混凝土生产条件不同,混凝土强度的稳定性也不同,统计方法评定又分为
如下几种。
○1标准差已知方案
当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致,且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时,应由连续的三次试件组成一个验收批,其强度应同时满足下列要求(每批的强度标准差可按常数考虑)。
fcu,minfcu,k0.70
fcufcu,k0.70
当混凝土强度等级不高于C20时,其强度的最小值尚应满足下式要求。
fcu,min0.85fcu,k
当混凝土强度等级高于C20时,其强度的最小值尚应满足下式要求。
fcu,min0.90fcu,k
验收批混凝土立方体抗压强度的标准值0,应根据前一个检验期内同一品种混
凝土试件的强度数据,按下列公式计算
0
○2标准差未知方案
1.59m
m
fcu,i
i1
当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致,且混凝土强度变异性不能保
持稳定时,检验评定只能直接根据每一验收批抽样的强度数据确定。
强度评定时,应由不少于10组的试件组成一个验收枇。
其强度应同时满足下列
要求。
f
1Sfcu
0.90
fcu,k
cu
f
cu
min
2f
cu,k
验收批混凝土强度的标准差
Sfcu按下式计算。
n
f
2
n
2
i1
cu,i
fcu
Sfcu
n
1
(2)非统计方法
对某些小批量零星混凝土的生产,因其试件数量有限,不具备按统计方法评定
混凝土强度的条件,采用非统计方法。
fcu
1.15
f
fcu,min
0.95
f
(3)混凝土强度的合格性判定
cu,k
cu,k
○1当检验结果能满足以上评定公式的规定时,则该混凝土判为合格;当不能满
足上述规定时,该批混凝土强度判定为不合格。
○2由不合格批混凝土制成的结构或构件,应进行鉴定。
对不合格的结构或构件
必须及时处理。
○3当对混凝土试件强度的代表性有怀疑时,可采用从结构或构件中钻取试件的
方法或采用非破损检验方法,按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进
行推定。
○4结构或构件拆模、出池、出厂、吊装、预应力筋张拉或放张,以及施工期间
需短暂负荷时的混凝土强度,应满足设计要求或现行国家标准的有关规定
5.结构实体混凝土的强度和内部缺陷的检测
混凝土施工质量控制和工程验收的主要依据是混凝土标准试件在标准养护条
件下的立方体抗压强度,这种强度值不能完全反应混凝土在结构物中的性能。
因
此,在一些情况下必须对结构实体混凝土的强度进行检测,有时还需对有缺陷的
混凝土进行缺陷检测,为混凝土质量分析、事故处理提供依据。
(1)在以下情况下应对结构实体混凝土的强度进行检测
○1由于施工控制不严,或施工过程中某种意外事故可能影响混凝土的质量,以
及发现预留试块的取样、制作、养护和抗压试验等不符合有关技术规程或标准所
规定的条款,怀疑预留的试块强度不能代表结构混凝土的实际强度时。
○2当需要了解混凝土强度是否能够满足结构或构件的拆模、吊装、预应力混凝
土张拉,以及施工期间荷载对混凝土的强度要求时。
○3对已建成结构需要进行维修、加层和加固时。
(2)结构实体混凝土强度无损检测方法
《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107—1987)规定,当对混凝土试件强度的
代表性有怀疑时,可用从结构实体混凝土中钻取试样的方法或采用非破损检测方
法,按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定。
非破损检测方法
是指在不影响结构或构件受力性能或其他使用功能的前提下,直接在结构或构件
上通过测定某些适当的物理量,并通过这些物理量与混凝土强度的相关性,进而
推定混凝土强度、均匀性、连续性、耐久性等一系列性能的检测方法。
钻取的芯
样混凝土按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》,测定强度值;我国非破损检测
方法主要回弹法、超声回弹法和拔出法等,相应的检测标准为《回弹法检测混凝
土抗压强度技术规程》,《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》和《后装拔
出法检测混凝土强度技术规程》等。
(3)结构实体混凝土的缺陷检测内容及方法
在结构实体混凝土中出现一些外露或隐蔽的内部缺陷时,即使整个结构或构件
的混凝土的普遍强度达到设计强度等级,这些缺陷的存在也会使结构或构件的整
体承载力严重下降。
因此必须探明缺陷的性质、部位和大小,以便采取切实可行
的修补措施,排除工程隐患。
以下是常见几种缺陷检测的主要内容。
○1混凝土表面出现蜂窝麻面、孔洞、施工缝结合不良等缺陷时,需要检测缺陷
的位置、范围和性质。
○2混凝土中出现温度裂缝(纹)、干燥收缩裂缝,以及施工过载引起的早期裂缝等
时,需要检测裂缝开展的深度和走向。
第二章混凝土配合比设计的概念
2.1混凝土配合比设计简介
混凝土是多组分材料混合形成的,原材料的质量、组成配比等因素都会导致混
凝土质量的波动;本章从了解混凝土配合比设计的各个步骤阐述混凝土
普通混凝土定义:
干密度为2000~2500kg/m3的水泥混凝土称为普通混凝土。
普通混凝土通常以普通石子和砂为粗细骨料,通用硅酸盐水泥为胶凝材料,加
入一定量的水配制而成,本方法适用于工业和民用建筑以及一般构筑物所采用的混凝土配合比设计。
普通混凝土配合比设计是确定混凝土中各组成材料质量比。
配合比有两种表示方法,一是以lm3混凝土中各材料的质量表示,如水泥300kg、
水180kg、砂20kg、石子1200kg;另一种是以各材料相互间的质量比来表示,以水泥质量为1,按水泥、砂、石子和水的顺序排列,如将上例换算成质量比为
l:
2.40:
4.00:
0.60。
2.2配合比设计的基本要求、基本参数和符号含义
混凝土配合比设计必须达到以下三项基本要求。
(1)混凝土硬化之前的性能要求:
和易性。
(2)混凝土硬化之后的性能要求:
强度和耐久性。
(3)经济性要求,即节约水泥以降低成本。
混凝土配合比设计的三个基本参数是水灰比(W/C)、砂率(SP)和单位用水量(W)。
常用符号的含义为C表示水泥(cement),S表示砂(sand),G表示石子(gravel),W表
示水(water)。
如表示水泥的密度ρc,表示砂的表观密度ρos,表示石子的堆积
密度ρ'og
2.3普通混凝土配合比设计方法
(1)绝对体积法
绝对体积法简称体积法,其基本原理是假定刚浇捣完毕的混凝土拌合物的体
积,等于其各组成材料的绝对体积及其所含少量空气体积之和。
在1m3混凝土中,
以C0、W0、S0、G0分别表示混凝土的水泥、水、砂、石的用量,并以ρc、ρw、
ρcs、ρcg。
分别表示水泥密度、水密度、砂子表观密度和石子表观密度,又假定混凝土拌合物中含空气体积为10α,则:
C0
W0
S0
G0
10
1000(L)
(5.23)
c
w
os
og
式中,α为混凝土含气量的百分数(%)。
一般为l~2,在不使用引气型外加剂时,
α可取1。
(2)假定表观密度法
假定表观密度法又称为质量法,其基本原理是假定普通混凝土拌合物表观密度
(ρoc)接近一个恒值。
对于lm3混凝土拌合物则:
C0W0
S0G0oc
ρoc可根据混凝土等级来确定。
C7.5~C15,ρoc
/;
~
,ρoc
=2360kg
C20
C30
=2400kg/m3;C35~C45,ρoc=2450kg/m3。
2.4普通混凝土配合比设计步骤
普通混凝土配合比设计分三步进行。
第一步,计算初步配合比。
第二步,对初步配合比进行试配调整,包括:
和易性调整——确定混凝土的基准配合比;强度调整——确定混凝土的实验室配合比。
第三步,计算混凝土施工配合比。
1.计算初步配合比
普通混凝土初步配合比设计按表5-29进行,确定的是1m3,混凝土各材料的用
量(kg),所用数据来自于《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)。
计算时要注意各表的“说明”和“注”。
表5—29普通混凝土初步配合比设计
注:
①本表数值系中砂的选用砂率,对细砂或粗砂,可相应地减小或增大砂率。
②只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时,砂率应适当增大。
③对薄壁构件,砂率取偏大值。
④本表中的砂率系指砂与骨料总量的重量比。
⑤本表适用于坍落度10mm~60mm的混凝土。
对于坍落度大于60mm的混凝土
应在上表的基础上,按坍落度每增大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整。
坍落度小于10mm的混凝土,其砂率应经试验确定。
2.混凝土配合比调整
按表5-29计算的混凝土配合比,是初步配合比,它还不能用于工程施工,而
须采用工程中实际使用的材料进行试配,经调整和易性、检验强度等后方可用于
施工。
(1)和易性调整——确定基准配合比
○1按初步配合比试拌一定体积的混凝土,测定混凝土拌合物的和易性。
若拌合
物不符合设计要求,调整的方法如下:
初步配合比设计确定的是lm3混凝土各材料的用量,在实验室进行试配时,为
节约材料,通常混凝土试拌体积远小于1m3。
混凝土试拌体积可根据混凝土试件
的计算体积,乘上1.15~1.2富余系数来确定,如计划配制l组(3块)混凝土
立方体抗压强度标准试件,计算体积约为10L,乘上1.2系数后确定试拌体积为12L。
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)规定:
骨料最大粒径≤31.5mm时,拌合物最小拌合体积为15L;骨料最大粒径40mm时,拌合物
最小拌合体积为25L。
实测坍落度小于设计要求。
保持水灰比不变,增加水泥浆,每增大10mm坍落
度,约须增加水泥浆5%~8%;实测坍落度大于设计要求。
保持砂率不变,增
加骨料,每减少10mm坍落度,约增加骨料5%~10%;粘聚性、保水性不良。
单独加砂,即增大砂率。
○2测定和易性满足设计要求的混凝土拌合物的表观密度。
○
计算混凝土基准配合比(结果为1m3混凝土各材料用量,kg)。
3
C基
C拌
S拌
G拌
OC实测
(5.25)
C拌
W拌
S基
S拌
(5.26)
S拌
G拌
OC实测
C拌
W拌
G基
G拌
S拌
G拌
OC实测
(5.27)
C拌
W拌
W基
W拌
S拌
G拌
OC实测
(5.28)
C拌
W拌
式中C拌、W拌、S拌、G拌分别指试拌的混凝土拌合物和易性合格后,
水泥、砂、石子和水的实际拌合用量。
C基、S基、G基、W基分别表示混凝
土基准配合比中,水泥、砂、石子和水的用量。
(2)强度调整——确定实验室配合比
由基准配合比配制的混凝土虽然满足了和易性要求,但强度是否能满足要求尚
不知道,须按下列方法来进行确定。
○1调整水灰比。
检验强度时至少用三个不同的配合比,其中一个是基准配合比,
另外两个配合比的水灰比较基准配合比分别增加塑减少0.05,用水量与基准配
(ρoc实测)
合比相同,砂率分别增加或减少1%。
测定每个配合比的和易性及表观密度,并以此结果代表这一配合比的混凝土
拌合物的性能,每种配合比按标准方法制作l组(3块)试块,标准养护至28d试
压。
注:
每个配合比亦可同时制作两组试块,其中1组供快速检验或较早龄期时试压,以便
提前定出混凝土配合比,供施工使用,另l组标准养护28d试压。
○
确定达到配制强度时各材料的用量。
将
3个灰水比值(w/c)与对应的混凝土强
2
度值(fcu,i)作图(的关系曲线应为直线)或线性回归计算。
从图上找求出或用回归方
程计算出混凝土配制强度(fcu,0)对应的灰水比(w/c)。
最后按下列原则确定lm3混
凝土各材料用量。
用水量(Wq)——取基准配合比中的用水量,并根据制作强度试件时测得的坍落
度或维勃稠度进行调整。
水泥用量(Cq)——用乘以选定的灰水比计算确定。
粗、细骨料用量(
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