道路建筑材料综合性实验

道路建筑材料综合设计实验任务书道路与桥梁工程实验室二○○六年四月1道路建筑材料综合设计实验任务书一、实验名称：水泥混凝土配合比设计二、实验内容3.1C30混凝土3.2C20混凝土3.3C25混凝土三、实验用途3.1C30混凝土C30混凝土用于Ф150cm墩柱，钢筋布置（见图）。浇筑方式：料斗与串筒结合下料；振捣方式：人工振捣棒振实；拌合方式：2台强制式500拌合机；运输方式：2台农用车；运距50—300m；施工模板：钢模；施工时间：5－10月。3.2C20混凝土C20混凝土用于桥台耳背墙，钢筋布置（见图）。浇筑方式：手推斗车、跳板下料；振捣方式：人工振捣棒振实；拌合方式：2台强制式500拌合机；运输方式：6台手推斗车；运距：50—200m；施工模板：钢模；施工时间：3－10月。3.3C25混凝土C25混凝土用于帽梁，钢筋布置（见图）。浇筑方式：吊车、料斗结合下料；振捣方式：人工振捣棒振实；拌合方式：2台强制式500拌合机；运输方式：2台农用车；运距：100—300m；施工模板：钢模；施工时间：3－10月。四、实验要求：根据实验内容与用途利用所学知识，每班分4组，查找相关资料，分析、讨论、计算配合比、砂率、水泥用量、粗细集料规格及坍落度等（暂不考虑掺外加剂）。各班在实验开始时将设计计算书交给老师检查（计算书以班为单位，水灰比递增减到各组）。实验后提交设计实验结论。各组结果以班为单位确定配合比，各类集料实验报告认真填写。五、实验项目3.1细集料细集料筛分实验、细集料表观密度实验（容量瓶法）、细集料含水率实验、细集料含泥量实验。3.2粗集料粗集料筛分实验，粗集料针片状颗粒含量实验、粗集料含水率实验，粗集料含泥量实验、2粗集料压碎值实验。3.3水泥水泥细度实验、水泥安定性实验、水泥胶砂强度实验（ISO）法、水泥混凝土配合比设计实验。六、普通水泥混凝土的配合比设计6.1设计目的确定混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。6.2设计任务根据原材料的技术性能及施工要求条件，确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量。6.3表示方法1．以1m3混凝土中各种材料的质量表示（常用的表示方法），例如，C：W：S：G＝300：180：720：1200；2．以水泥质量1来表示其他各项材料用量的相对关系，例如，C：W：S：G=1：0.6：2.4：4。6.4基本要求1．达到混凝土结构设计的强度等级。2．满足混凝土施工所要求的和易性。3．满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求。4．符合经济原则，节约用水泥，降低成本。6.5资料准备在设计混凝土配合比之前，必须通过调查研究，预先掌握下列基本资料：1．了解工程设计要求的混凝土强度等级，以便确定混凝土配置强度。2．了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配置混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。3．了解结构构件断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。4．了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒径。5．掌握原材料的性能指标，包括：水泥品种、标号、密度；砂、石、骨料的种类、表观密度、级配、最大粒径；拌合用水的水质情况；对外加剂的品种、性能、适宜掺量。6.6三个参数混凝土配合比设计、实质上就是确定水泥、水、砂和石子这四项基本组成材料（用外加剂混凝土要考虑外加剂用量）用量之间的三个比例关系，即：水与水泥之间的比例关系，常用水灰比表示为W/C；砂与石子之间的比例关系，常用砂率表示为βs；水泥浆与骨料之间的比例关系，常用单位用水量表示mw0。确定这三个参数的基本原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格，确定混凝土的单位用水量；砂的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定砂率。6.7设计的步骤（一）初步计算配合比的确定：1．配置强度fcu,0≥fcu,k+1.645σ2．初步确定水灰比（W/C）cebacuceafffCW0,/3．选取1m3混凝土的用水量（mw0）根据骨料种类，最大粒径及坍落度查表。4．计算1m3混凝土的水泥用量（mC0即C）5．选取合理的砂率值（βs）根据和易性查表。36．计算粗集料、细集料的用量（mg0及ms0）（1）质量法（2）体积法（二）配合比的试配、调整与确定1．配合比的试配以上计算为经验公式，仅作参考，必须进行试拌，验证、调整使坍落度符合要求，确定基准配合比。基准配合比是经验公式推出，并不准确，须在此基础上递增减各两个，W/C为每隔0.03或0.05递增减，βs：1％，试拌成型1组（3块），28d试压（急时7d）。2．设计配合比的确定3．混凝土表观密度的校正（三）施工配合比的确定计算根据现场砂、石的含水量确定施工配合比。七、技术要求7.1范围1.本节包括除路面混凝土外的所有工程中结构混凝土的材料供应和拌和、立模、浇筑、拆模、修整、养生和质量要求。在完成的工程中，混凝土应坚固、密实、耐久，具有规定的强度和其他性能。2.混凝土强度等级混凝土强度等级系指150mm标准立方体试件(粗集料最大粒径为40mm)，在温度20±3℃、相对湿度大于90%的潮湿环境下，养生28d经抗压试验所得极限抗压强度，单位MPa，具有不低于95%的保证率。混凝土强度等级以C为前缀表示。如C30(30级)、C40(40级)。图纸有称“标号”时，应以相同“等级”代替，并应符合该等级混凝土的技术要求。7.2集料1.一般要求(1)集料应清洁、坚硬、坚韧、耐久、无外包层、匀质，并不含结块、软弱或片状颗粒，无粘土、尘土、盐碱、壤土、云母、有机物或其他有害物质。必要时，集料应予清洗和过筛，以除去有害物质。(2)不同来源的集料不得混合或储存在同一料堆，也不得交替使用在同类的工程中或混合料中。(3)集料(包括粗细集料)都应按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）进行集料检验。应尽可能选用非活性集料，当不可避免采用活性集料时，在非含碱环境中，如果必须采用活性集料时，为避免混凝土的碱—集料反应，应选用碱含量不大于0.6%的低碱水泥，并限制混凝土中的总碱量对一般桥涵不得超过3.0kg/m3；对特大桥、大桥和主要构造物不宜大于1.8kg/m3；在含碱环境的混凝土，不应使用活性集料。2.细集料(1)细集料应由级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的天然砂构成，也可用山砂或用硬质岩石加工的机制砂。(2)按细度模数(Mx)分的砂分组及平均粒径d如下:粗砂Mx=3.7～3.1中砂Mx=3.0～2.3细砂Mx=2.2～1.6在混凝土配制时应同时考虑砂的细度模数和级配情况。(3)细集料的级配范围、坚固性、杂质的最大含量应符合表7-1、表7-2及表7-3的要求，试验应按公路工程集料试验规程（JTGE42—2005）进行。3.粗集料(1)桥涵用粗集料应采用坚硬卵石、砾石或碎石。C40及C40以上的混凝土，应采用4碎石。粗集料的试验可按公路工程集料试验规程（JTGE42—2005）执行。(2)粗集料的颗粒级配，可采用连续级配或连续级配与单粒级配合使用。在特殊情况下，通过试验证明混凝土无离析现象时，也可采用单粒级。粗集料级配范围应符合表7-4的要求。(3)粗集料的技术要求、坚固性指标以及有害物质含量应分别符合表7-5、7-6、7-7的规定。(4)粗集料最大粒径应不超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4；当设置二层或多层钢筋时，不得超过钢筋最小净距的1/2。粗集料粒径也不得超过100mm。用混凝土泵运送混凝土时的粗集料最大粒径，除应符合上述规定外，对碎石不应超过输送管内径的1/3；对于卵石不应超过输送管内径1/2.5。(5)按公路工程集料试验规程（JTGE42—2005）硫酸钠坚固性试验，试验结果应符合表7-6的规定。当由同一来源的粗集料曾在同样使用条件下使用满足要求时，可不进行坚固性试验。(6)粗集料应予以冲洗。细集料级配范围表7-1筛孔尺寸(mm)级配区I区Ⅱ区Ⅲ区累计筛余(质量%)9.50004.75*10-010-010-02.3635-525-015-01.1865-3550-1025-00.6*85-7170-4140-160.395-8092-7085-550.15*100-90100-90100-90注:1.除带有*号外，其余各筛孔累计筛余允许超出分界线，但其总量不得大于5%。2.I区砂宜提高砂率以配低流动性混凝土，II区砂宜优先选用以配不同等级混凝土，III区砂宜适当降低砂率以保证混凝土强度。3.对于高强泵送混凝土用砂宜选用中砂，细度模数为2.9～2.6。2.36mm筛孔的累计筛余量不得大于15%，0.3mm筛孔的累计筛余量宜在85%～92%范围内。砂的坚固性指标表7-2混凝土所处的环境条件循环后的质量损失(%)混凝土所处的环境条件循环后的质量损失(%)在寒冷地区室外使用，并经常处于潮湿或干燥交替状态下的混凝土≤8在其它条件下使用的混凝土≤12注:1.寒冷地区系指最寒冷月份的月平均温度为0～-10℃且日平均温度≤5℃的天数不超过145d的地区。2.对同一产源的砂，在类似的气候条件下使用已有可靠经验时，可不做坚固性检验；3.对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土用砂，或有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土用砂，其循环后的质量损失率应小于8%。细集料杂质最大含量表7-3混凝土级别≥C30C30含泥量（%）≤3≤55其中泥块含量（%）≤1.0≤2.0硫化物及硫酸盐折成SO3%）11有机物含量（用比色法试验）颜色不比标准色深，如较深时，应以水泥砂浆进行抗压强度对比试验，加以复核云母含量（%）22轻物质含量（%）11注:1.对有抗冻、抗渗或其他特殊要求的混凝土用砂，总含泥量应不大于3%，其中泥块含量应不大于1.0%，云母含量不应超过1%。2.对有机质含量进行复核时，用原状砂配制的水泥砂浆抗压强度不低于用洗除有机质的砂所配制的砂浆的95%时为合格。3.砂中如含有颗粒状的硫酸盐或硫化物，则要进行混凝土耐久性试验，满足要求时方能使用。4.杂质含量均按质量计。粗集料级配范围表7-4级配情况公称粒级(mm)累计筛余(质量%)筛眼孔径(圆)(mm)2.364.759.5161926.531.537.5506380100连续级配4.75～9.595～10080～1000～1504.75～1695～10090～10030～600～1004.75～1995～10090～10040～700～1004.75～26.595～10090～10030～700～504.75～31.595～10090～10070～9015～450～504.75～37.595～10075～9030～600～50单级配9.5～1995～10085～1000～15016～31.595～10085～1000～10019～37.595～10080～1000～10031.5～6395～10075～10045～750～10037.5～8095～10070～10030～600～100粗集料的技术要求表7-5指标混凝土强度等级C55-C40≥C30≤C35C30石料压碎指标值不大于（%）12-16-针片状颗粒含量不大于（%）-15-256含泥量（按质量计）不大于（%）-1.0-2.0泥块含量（按质量计）不大于（%）-0.5-0.7小于2.5mm颗粒含量不大于（%）5555注:1.混凝土强度等级为C60及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下，如有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比对于大于或等于C30的混凝土，不应小于2，其它不应小于1.5，且火成岩强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。岩石的抗压强度试验按JTJ054-94执行。2.混凝土强度在C10及以下时，针片状颗粒含量可放宽到40%。碎石和卵石的坚固性试验及指标表7-6混凝土所处环境条件在溶液中循环次数试验后质量损失不宜大于(%)寒冷地区，经常处于干湿交替状态55严寒地