基于浆体体积富余系数的混凝土配合比设计

发布时间：2020-03-18 14:36

【摘要】：绿色高性能混凝土的生产与应用是当今预拌混凝土行业研究的重要方向。城镇化进程的推进和大型以及超大型工程的建设对混凝土的质量和性能提出了更高的要求。因此,研究探索一种适应当今建筑工程发展且普遍适用的配合比设计方法是新时代的选择。传统的混凝土配合比设计方法多为经验性的公式和表格,忽略了最大密实度理论对改善混凝土各项性能的重要性。另外,国内外众多学者提出的配合比设计方法大多需建立复杂的模型,像颗粒粒型模型和浆体平均厚度模型等,难以应用于混凝土的生产之中。本文以最大密实度理论为基础,将混凝土分为骨料和胶凝材料两大体系,通过理论研究和试验分析相结合的方法,得到相对密实的两种材料体系。在此基础上,提出了浆体体积富余系数这一概念,通过试验研究了富余系数对混凝土各项性能的影响规律,得到可以平衡混凝土各项性能之间矛盾的最优浆体体积富余系数取值区间,结合绝对体积法建立了一种新的混凝土配合比设计方法。本文的主要研究内容如下:(1)对国内外现有混凝土配合比设计方法进行研究分析。以最大密实度理论为基础,以组成混凝土的骨料体系和胶凝材料体系为载体,分析总结了骨料级配优化方法和改善胶凝材料体系堆积密实度的计算模型。(2)归纳了骨料级配优化方法和颗粒筛分标准。以往的级配优化是将粗、细骨料分开进行,很少将其作为骨料体系进行整体筛分。对机制砂和粗骨料以及混合骨料的级配进行筛分优化,使骨料各粒径对应的筛余量满足规范要求,提高了颗粒的堆积密实度,得到级配连续性较好的骨料体系。试验结果表明,用级配优化后的骨料进行0.45、0.40、0.35三种水胶比混凝土试配,混凝土坍落度指标分别提高了14.2%、9.8%、13.1%,28d强度分别提高了7.3 MPa、8.1 MPa、5.4 MPa。(3)以TOUFAR颗粒堆积密实度模型为基础,计算分析了矿物掺和料掺量对多元胶凝材料体系堆积密实度的影响规律。结合试验结果,验证了模型计算的科学性,得到了使多元胶凝材料颗粒堆积较为密实且堆积结构相对稳定的粉煤灰和矿粉掺量,分别为20%和25%。另外,文章以浆体密度和含气量为切入点通过试验验证了粉煤灰和矿粉的最优掺量。(4)研究浆体填充密实骨料空隙后富余的体积量对混凝土性能的影响可将浆骨比问题定量化分析。提出浆体体积富余系数,用以描述单位体积混凝土中浆体与骨料体积平衡的状态。试验设计了0.45和0.35两种水胶比的混凝土,研究了浆体体积富余系数对混凝土工作性、抗压强度、体积稳定性和耐久性等性能的影响规律。并得到了0.45和0.35两种水胶比混凝土的最优浆体体积富余系数取值区间分别为(0.21,0.27)和(0.58,0.65),建立了基于浆体体积富余系数的混凝土配合比设计方法。
【图文】：

港珠澳大桥,高速铁路

1.1 研究背景近年来，由于城镇化进程的加速，我国加大了对基础设施建设的投资、加快了住房制度改革和居民住宅建设。另外，以八纵八横”的高速铁路网、高速公路网为代表的的中国路；以港珠澳大桥、青岛胶州湾跨海大桥等为代表的中国桥；以舟山港、苏州港和天津港等为代表的中国港，一批大型以及超大型工程的建设，，为混凝土行业的发展带来了巨大的市场。同时，也对预拌混凝土的生产质量和性能提出了更高的要求[1-8]，如图 1.1。混凝土的质量和性能直接影响着人民群众的人身财产安全和国家经济的健康可持续发展，除原材料质量外，组成混凝土各组分的用量和比例是决定混凝土质量和性能的关键因素。因此，加强对混凝土原材料的质量控制、深入对混凝土配合比和性能的试验研究对适应现代建筑工程行业的发展至关重要，为实现新世纪各大圆梦工程提供技术支持。

舟山港口,绕城高速公路,合肥

求[1-8]，如图 1.1。混凝土的质量和性能直接影响着人民群众的人身财产安全和国家经济的健康可持续发展，除原材料质量外，组成混凝土各组分的用量和比例是决定混凝土质量和性能的关键因素。因此，加强对混凝土原材料的质量控制、深入对混凝土配合比和性能的试验研究对适应现代建筑工程行业的发展至关重要，为实现新世纪各大圆梦工程提供技术支持。图 1.1（a） “复兴号”高速铁路图 1.1（b）港珠澳大桥
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】