基于最少浆体理论的高性能混凝土配合比优化及性能研究.docx

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1、科技成果鉴定申请表成果名称：基于最少浆体理论的高性能混凝土配合比优化及性能研究组织鉴定单位受理日期：经办人：（签字）山西省科技厅科技成果中文名称基于最少浆体理论的高性能混凝土配合比优化及性能研究研究起始时间研究终止时间项目学科代码序号代码名称1项姓名职务目联系人电话职称手机电子邮箱申请鉴定单位单位名称隶属省部代码名称国资委所在地区代码名称单位属性(3)L独立科研单位2.大专院校3.工矿企业4.集体个体5.其他联系人汪梨园邮政编码联系电话通信地址任务来源(4)I-国家科技计划2-省科技计划3 .其他计划(国家部委计划、省其他部门计划、市科技计划)4 .计划外成果有无密级(O)O-无I-W密级()

2、I-秘密2.机密3.绝密任务来源：随着我国高速铁路及公路建设对混凝土各项技术指标要求越来越高，公司近年承揽了大量的高速铁路及公路施工任务，年混凝土需要量在150万淀以上。如何通过自主创新和引进消化吸收再创新，质量控制等核心技术，推动公司混凝土生产技术进步，成为一个非常迫切的课题。总结我公司多年混凝土施工经验，改变原来高速公路项目普通混凝土配合比传统设计思路，全面推广成熟的高性能混凝土技术，设计出工作性能稳定，符合常规及复杂施工条件下需要的高性能混凝土。该项目为自选项目。技术原理：将双掺技术应用于高速公路的项目中，用粉煤灰和矿粉取代部分水泥，以达到提高工作性、力学性能、耐久性和降低成本的目的。从

3、物理堆积密实度和化学反应产物的角度考虑胶凝材料的比例，为确定最优的胶凝材料比例提供理论基础。用最少浆体理论进行混凝土的配合比设计，与常规混凝土配合比设计方法进行试验对比，验证其优势，并研究利用最少浆体理论设计的混凝土的抗裂性能。性能指标：(1)工作性指标：由于粉煤灰特有的“滚珠效应”以及矿粉较好的保坍性作用，使得掺合料较大的1-9组、1-JZ组混凝土的凝结时间较基准混凝土JZ凝结时间有所延长，坍落度损失减少。(2)力学性能指标：早期强度(3d、7d抗压强度以及7d劈拉强度)：1-JZ组1-9组JZ组，即掺合料较少的基准混凝土的早期强度最高，基于最少浆体理论优化的混凝土次之，没有优化的掺合料较多

4、的混凝土最低；后期强度(28d抗压强度及28d劈拉强度)：JZ组V-JZ组1-9组，即掺入粉煤灰和矿粉的混凝土的后期强度较高，且基于最少浆体理论设计的1-9组强度最高，掺合料较少的基准混凝土最低。(3)抗压弹性模量值指标：JZ组1-JZ组1-9组，即基于最少浆体理论设计的混凝士的抗压弹性模量值最大，掺合料较少的基准组混凝土的最低。(4)孔结构指标：较多掺合料的掺入使混凝土的孔径分布更加合理，减小了平均孔径，改善了孔结构，并且优化后的混凝土增加了混凝土20nm的无害孔的比例，减少了10Onnl有害孔的比例，改善了混凝土的密实度。(5)电通量指标：较多矿粉的掺入了增加混凝土密实度，各粒径颗粒紧密堆

5、积、填充降低空隙，产生的微细结构与孔结构均比低矿粉掺量的JZ组混凝土的好，减小有害离子的扩散，使混凝土获得优良的抗侵蚀性和耐久性。(6)抗裂性指标：与利用普通混凝土配合比设计规范设计的混凝土相比，基于最少浆体理论优化后的混凝土的抗裂性能更优。国内外同类技术比较：伴随着混凝土的发展，混凝土和高性能混凝土配合比设计方法及其优化一直吸引着研究人员的注意。相较于普通混凝土，高性能混凝土由于强度、耐久性、工作性方面的高要求，导致相应的原材料性能、品种增多，其配合比设计要复杂得多，各国规范给出的推荐方法也大不相同，至今尚未有公认的最有效的方法。一种混凝土优化的方法是基于通过正交设计试脸所获得的大量试验数据

6、的方法。这种方法通过相对较少的试验获得了混凝土配比中各个因素的变化对混凝土性能的影响，因而，并不需要精确的优化准则即可获得解决实际问题的较好的方案。R-Marks和J.Wawrzenczyk的混凝土多指标优化方法以坐标系中的距离为评判标准，不但能对现有的配比做出优劣比较，而且能通过现有的配比数据进行数学分析得出性价比最高的混凝土配比，但是此方法仅以强度和成本为目标函数，对于目前的多目标的混凝土配合比设计是不适用的。CanOn.J.P和KriShnaMUrt.iGR将单纯形法应用于配合比优化，自20世纪90年代始，由于商品混凝土在我国的推广使用，采用单纯形法的配合比优化技术已得到较为广泛的采用。

7、也存在以下缺陷：一是原材料与混凝土之间并没有简单的线性关系；二是回归方程的建立过程较为复杂，效率较低。利用神经网络和非线性规划法等进行混凝土的配合比优化设计，取得了不错的效果,但其所得结果的精度不是很高。季韬等人基于最少浆体理论对混凝土的配合比进行优化，以混凝土成本为配合比优化的目标，在保证混凝土坍落度、28d抗压强度及氯离子扩散系数满足设计要求情况下，通过合理调整平均浆体厚度、小石子与粗骨料的质量比及砂率，得到混凝土浆体量较少、成本较低的混凝土配合比，这是一种较好的优化方法。另外，基于密实度和水化产物混凝土胶凝材料优化国内外也已有研究，赵亚妮指出多元矿物掺合料能使水泥石中的水化凝胶体增多，改

8、善凝胶的质量，改善了水化产物，提高硬化水泥浆体的密实度，从而大幅度提高硬化体的强度。毛丹在通过最小需水量法对两个堆积密实度模型CMP模型和TOUfar模型进行了试验比较，并通过试验研究了矿物微粉的掺量、细度以及水胶比变化对新拌浆体流变性能和硬化浆体性能的影响。DeLarrard利用线性模型研究了水泥、石灰石填料和硅灰的三元体系密实度，并得出硅灰的最佳掺量为胶凝材料的20-25%。但是这些文献并没有提及是用于C50箱梁高强混凝土。成果的创造性：通过对砂石比表面积的测定与计算，确定了合理砂率及最少浆体体积用量，丰富了最少浆体理论混凝土配合比设计方法。提出的基于开裂系数与龄期积分的混凝土抗裂性能评价

9、方法，可以在混凝土环形试件不裂的情况下推定混凝土的抗裂性能。作用意义：该课题将粉煤灰和矿粉应用到高速公路项目中，用最少浆体理论进行配合比设计，所设计的混凝土达到或超过原设计。用最少浆体理论进行设计，与普通设计方法相比，在工作性满足要求的前提下，力学性能和耐久性更好，且减少了水泥用量，降低了成本，有良好的经济效益。同时，对最少浆体理论的抗裂性进行了评价，进一步验证了最少浆体理论的可行性。设计出来的混凝土性能优于原来的混凝土，并且降低了水泥用量，减少了成产成本，有良好的经济效益。水泥属高耗能产品，降低水泥用量又起到节能减排的作用，有良好的社会效益。推广应用：目前该技术在公司其他项目正逐步推广应用。

10、基于最少浆体理论配合比生产的混凝土具有收缩小、抗裂性能好的特点，即更好的耐久性能，可以延长公路的使用寿命，对于今后的运营维护也有着深远影响；同时，水泥用量减少，降低了成本，对于节约能源、减少污染、环境保护有着重要的意义，具有广泛推广前景。存在的问题和改进的意见：(1)试验量不足本项目试脸量较少，需要增加试验量以进一步证实试验结果。本项目仅对C50高性能混凝土进行研究，需增加对C40、C25等混凝土的研究，以验证最少浆体理论的适用范围。(2)应用范围存在局限本项目采用最少浆体理论进行配合比设计，因此混凝土中的浆体量较少，应用在泵送工程中存在一定的困难，容易产生堵管、泵送混凝土不均匀等问题，因此应

11、用范围具有局限性。要针对这方面进行改良，采用理论模型计算与工程实际相结合的方法，采用理论指导与工程经验结合的方法，适当增加浆体量，使混凝土满足泵送要求。技术资料目录1、工作总结报告课题组的提交的工作总结报告2、技术总结报告课题组提交的技术总结报告3、测试报告课题组提交的测试报告4、科技查新报告福建省科技信息研究所5、应用证明三明长深高速公路连接线A3合同段项目经理部沈海复线沈海复线宁连福州段高速公路A2合同段项目经理部6、期刊发表科技论文ConstructionandbuiIdingmateriaIs7、实用新型专利证书课题组提交的专利证书制人员名单工作单位对成果创造性贡献签名中铁十七局集团第

12、六工程有限公司总体技术设计与把控中铁十七局集团第六工程有限公司技术路线与方案设定中铁十七局集团第六工程有限公司技术路线与方案设定中铁十七局集团第六工程有限公司技术路线与方案设定中铁十七局集团第六工程有限公司具体技术方案编制与实施指导中铁十七局集团第六工程有限公司具体技术方案编制与实施指导中铁十七局集团第六工程有限公司具体技术方案实施及数据收集中铁十七局集团第六工程有限公司具体技术方案实施及数据收集福州大学土木工程学院实验和理论研究中铁十七局集团第六工程有限公司具体技术方案实施及数据收集中铁十七局集团第六工程有限公司具体技术方案编制及数据收集中铁十七局集团有限公司具体技术方案实施及数据收集福州大

13、学土木工程学院实验和理论研究福州大学土木工程学院实验和理论研究福州大学土木工程学院实验和理论研究主要研完成单位：（盖章）悭中姓名性别出生年月技术职称文化程度（学位）1李永珑男1973-11高级工程师工程硕士2李宗海男1972-05高级工程师本科3月仁荣男1963-07工程师大专4吴剑飞男1970-05高级工程师本科5杨胜忠男1976-08助理工程师大专6徐建洋男1977-11高级工程师本科7樊志忠男1968-03高级工程师本科8任平男1974-06高级技师中技9季韬男1972-08教授博士10张勇军男1973-11助理工程师中专11谭志亲男1985-05助理工程师本科12杨勇男1976-11工

14、程师本科13郑文元男1990-07助理工程师学士14傅懋渊男1990-02助理工程师学士15孙春景女1990-05助理工程师学士注：主要研制人员超过15人可加附页申请鉴定单位意见领导签字（盖章）年月日主管业务部门意见领导签字（盖章）年月日任务下达单位意见领导签字（盖章）年月日组织鉴定单位意见经办人（签字）；主管领导（签字）年月日鉴定形式填写说明1 .科技成果鉴定申请表：本表规格为标准A4纸，竖装。必须打印或铅印，字体为4号字。2 .成果名称：由成果完成单位填写。3 .完成单位：指承担该项目主要研制任务的单位。由两个以上单位共同完成时，原则按计划任务书或技术合同中研制单位的顺序由第一完成单位填写，如有变化，填写前，完成单位必须协商一致。4 .申请鉴定单位：由成果完成单位填写，名称必须与单位公章完全一致。两个以上单位完成的，原则由计划任务书或合同书中第一承担单位提出申请，如有变化，在提出申请鉴定之前，各完成单位必须协商一致。5 .申请鉴定日期：由成果完成单位填写，并以申请鉴定单位盖章日期为准。6 .申请组织鉴定单位：指向有组织鉴定权，并向其提出鉴定申请的单位。由成果完成单