高性能混凝土配合比设计.docx

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1、2.1 主要原材料及梁的制作2.1.1 主要原材料水泥：由祁连山水泥有限公司生产，混凝土配合比为C30时，采用P.O42.5水泥；混凝土配合比为C50C60时采用P.52.5水泥；其主要物理力学性能见表2.1；表2.1水泥物理力学性能型号细度/%比表面/m?KgT标准稠度需水量/%凝结时间抗折强度/MPa抗压强度/MPa初凝凝3d28d3d28dP.II52.50.8412251:352:265.69.326.857.0P.042.50.5348262:253:405.57.621.648.3粉煤灰：青海桥头铝电股份有限公司生产的I级粉煤灰，细度9.0%；硅灰：青海蓝天环保科技有限公司生产，S

2、iCh含量90.51%,比表面积26200m2kg;矿渣：西宁特殊钢股份有限公司生产的S95级矿渣，比表面积为430m2kg;砂：河砂，细度模数2.65；石子：花岗岩碎石，最大粒径20mm,表观密度2780kgm3,堆积密度1530kgm空隙率41%,含泥量0.8%,针片状颗粒含量2.6%,压碎指标8.2%,基本属于520连续级配。SO42-含量os%,CI-含量0.0057%。阻锈剂：亚硝酸钙型，含固量30%；减水剂：PJ-FDN聚峻酸高效减水剂；AAR抑制剂：南航经过两年试验确定的专用AAR抑制剂，其有效掺量为胶凝材料总量的0.9%；引气剂：采用西宁杨建防水外加剂有限公司产品，液体，主要成

3、分松香热聚物，推荐掺量1.5%o水：本试验成型过程中所用水为自来水，符合国家标准。2.1.2 高性能混凝土配合比设计2.1.2.1 高性能混凝土配合比设计原理根据课题组前期研究基础和技术论证，参考刘成奎等网对混凝土结构抗AAR一氯离子扩散的耦合作用性能研究中混凝土配合比设计的计算方窠，本次研究中共制定了4种配合比的混凝土,即Ca30、Ca50、Ca50zCa60zo其中“a”表示混凝土中添加了引气剂，“z”表示钢筋表面涂了阻锈剂。根据项目要求，本次混凝土配合比按照水胶比与用水量控制设计。设计原理根据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011规定进行设计5叫(1)按(2-1)式计算配置强度并求

4、出每个配比混凝土相应的水灰比Jg=f*(2.1)式中：心Jo混凝土配置强度，MPa；设计的混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；一概率度；1.混凝土强度标准差，MPa0根据混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2011)的和普通混凝土配合比设计规程JGJ55-201155的规定：JQfz+1645。(2-2)即在(2-2)式中，混凝土强度保证率为95%时，对应仁一1.645；混凝土强度等级NC35时，混凝土强度标准差0=6.0。(2)确定水灰比(w/C)C60级以下混凝土的强度时由水灰比定则确定的。水灰比定则中的公式(23)计算：式中：w/C一水灰比；afl,ah一回归系数，采用碎石时

5、%=0.46,h=0.07；一水泥实际强度，MPao(3)最小用水量法则In?混凝土的用水量(Wo)按(2-4)式估算：Wq=(T+T)(2-4)式中：WoIn?混凝土用水量，kg；T混凝土拌合物坍落度值，cm；K系数，取决于骨料种类与最大粒径。T、K按照普通混凝土配合比设计规程JGJ55-201155中相关规定取值。（4）计算混凝土的单位水泥用量（Co）根据己经算出的水灰比（Mc）和单位混凝土用水量（W。），按（25）式计算混凝土的单位水泥用量（C。）：G=?X%（2-5）（5）选取合理的砂率值（SP）具体的砂率值（Sp）结合工程实际与混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2011

6、）,56普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2011）唐）来确定。（6）计算粗骨料（Go）、细骨料（So）的用量按照绝对体积法定则，假定混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气的体积之总和。因此在计算InP混凝土拌合物的各材料用量时，可按式（2-6）列出：&+a+i+L+IOa=100OL=Im3（2-6）根据已知的砂率可列出（2-7）式：条X100%=5州（2-7）*式（26）、（2-7）中：C）-Im3混凝土的水泥用量，kg；Ga-Im3混凝土的粗骨料用量，kg；5In?混凝土的细骨料用量，kg；WoIn?混凝土的用水量，kg；pc水泥密度，g/cm3；Py粗骨料

7、近似密度，g/cm3；0“一细骨料近似密度，gcm3;pw水的的密度，g/cm3；-混凝土含气量百分数（），在不使用引气型外加剂时，可取为1；Sp砂率，%o由2-6、2-7两个关系式求出粗骨料的用量。2.122高性能混凝土配合比的确定根据以上计算方法得到Ca30、Ca50Ca50zCa60z混凝土配合比，具体混凝土配合比见表2.2。混凝土28天立方体抗压强度、棱柱体抗折强度见表2.3。混凝土标号单位立方混凝土的材料用量kg-m3总胶水2材泥J矿渣硅砂灰石子阻锈剂减水剂引气剂AAR抑制剂水Ca303403407341207177Ca50500325751007411159100.254.5150

8、Ca50z5003256010015741115933.011.00.254.5150Ca60z5363228011816739115533.013.40.274.8150表2.24种混凝土配合比表2.3混凝土28天立方体抗压强度、棱柱体抗折强度混凝土抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）标号3d7d28d28dCa305.513.032.43.0Ca5019.445.169.47.3Ca50z21.841.150.66.3Ca60z14.440.661.86.42.1.3梁的制作2.1.3.1试验梁尺寸设计及编号（1）梁体尺寸在无卤水腐蚀下制作8片T形梁，30片矩形梁。梁体编号及尺寸见表2.4

9、,T形、矩形梁截面示意见图2.1。表2.4梁体编号及尺寸截面bh试验梁类型试验梁编号长（mm）（mmmm）T形梁（L）见图2. 1(a)2000矩形梁（L）93885 XlOO (b)500图2.1T形、矩形梁截面设计依据：实际工程中梁的截面高度h一般大于梁宽b。根据钢筋混凝土结构设计原理截面形式与尺寸，正截面受弯承载力的计算，并参考普通钢筋混凝土梁高跨度比等，在满足适筋梁条件下，同时还要考虑疲劳试验机的加载能力，具体包括：加载平台空间、加载荷载大小及加载频率（避免加载过程中出现共振现象）。设计的单T形梁，取梁截面高h=3（X）mm,肋宽b=200mm,翼缘厚b=90mm,翼缘宽度hf=4（X

10、）mm,梁长度L=2000mm,共8根。在矩形截面梁在设计时，除了考虑上述因素，还要考虑梁的数量，对试验经费的要求；因此选择设计梁长L=500mm,梁高h=100mm,梁宽b=85mm的矩形梁30根。（2）材料选定T形梁受拉钢筋采用HRB335（二级）螺纹钢筋，其余钢筋均采用HPB235（一级）光圆钢筋；矩形梁钢筋均采用HPB235（一级）光圆钢筋。各标号混凝土梁编号见表2.5O表2.5混凝土梁编号混凝土标号Ca30Ca50Ca50zCa60梁编号（L）7、89155、616233、424301、23138（3）配筋形式试验梁的配筋：LIL8号T形梁具有相同的配筋形式，如图2.2所示；L9L3

11、8号梁只在梁体下部配置两根受拉钢筋，如图2.3所示。图2.2单“T”形梁配筋图混激I.试俏近而图 603023 6D3cs I图2.3矩形梁配筋图配筋图（1）卤水腐蚀下梁的编号卤水腐蚀下的梁与上述矩形梁完全相同，不同腐蚀条件下的梁编号见下表2.6o共制作52根梁，不同腐蚀疲劳下每个配合比6根梁，其中2根备用；静载试验梁共4根。其中JL表示静载试验梁，CL表示卤水腐蚀+无电流+抗弯疲劳试验梁，DL表示卤水腐蚀+杂散电流+抗弯疲劳试验梁。表2.6卤水腐蚀下梁的编号混凝土标号Ca30Ca50Ca50zCa60梁编号(JL)1234梁编号14,58,91213-16(CL)17、1819、2021、2

12、223、24梁编号14,58,91213-16(DL)17、1819、2021、2223、242.1.3.2试验梁的浇筑根据本次研究试验实际情况，首先对每个配合比均进行实验室试配，对各混凝土配合比进行了优化和调整。然后在商碎站统一进行浇筑试件，见图2.4。(b)钢筋的打磨(a)实验室配合比试配(c) T形梁应变片粘贴及导线连接(d)矩形梁应变片粘贴及导线连接(e) T形梁浇筑(f) T形梁抹面(g)矩形梁浇筑(h)课题组人员合影图2.4混凝土试件制作过程2.2疲劳试验方法2.2.1 试验设备疲劳试验机：PLS型I(X)OKN结构疲劳试验机；TMF-5T型混凝土疲劳试验加载仪；应变仪：CML-I

13、H型应变&力综合测试仪；电阻应变计：BQ120-80AA型混凝土应变计；导线：普通铜线；百分表：量程10mm；裂缝探测仪：MGlOo85-1AlOOX读数显微镜；PS605D直流电源：模拟杂散电流。钢筋拉伸设备：深圳万测试验设备有限公司生产的万测试验机；钢筋酸洗：浓度12%稀盐酸。（1）无卤水环境的工况分别为：工况一：静载；工况二：抗弯疲劳（矩形梁0.20.60Mu）（T形梁0.430.63Mu）;工况三：水环境+杂散电流+抗弯疲劳1（0.20.8Mu）;工况四：水环境+杂散电流+抗弯疲劳2（0.20.65Mu）;工况五：水环境+杂散电流+抗弯疲劳3（0.20.45Mu）;工况六：备用。1.1L8号梁按四种配比分类分别进行工况二与工况三的加载、L9L38号梁按四种配比分类分别进行工况一至工况六加载，具体加载方式见下表2.7o表2.7加载工况试验二三四五六工况1、32、45、76、81415、试验梁2123、编号L9、1610、1711、1812、1913、202930、24、3125、3226、3327、3428、353638（2）卤水环境下的工况分别为：工况一：静载；(0.35Mu);(0.50Mu);(0.65Mu);