砂比表面积.docx
1、砂比表面积通过查找文献发现，朱荣军论文中关于空气动力粘滞系数所提供的值为错误值，正确值应为，室温20摄氏度时为181x10-6P4s0实验结果见表1T。表1-1试验数据及结果U形管直径(mm)砂柱管直径(mm)砂柱高(mm)砂样质量(g)平均时间(三)比表面积(cm2/g)10.710.745.065.625.9103.42、石子比表面积原材料指标见2013.5.16-郑文元.第十二周工作汇报Ll节由于朱荣军论文3.3节中关于试验中的实际操作并未说明，因此第一次的测量值存在很大的误差。根据第一次实验的经验，对实验中的操作方法进行了细化。具体实验步骤如下所示：1、使用缩分法，缩分石子至2kg左右，烘干至恒重，并测得其质量为M。3、将石子和标准试块(标准试块大小100mnlXl5mmx15mm,尽量取与试验石子材质接近的材料制成)浸水24小时后擦干表面，使其处于饱和面干状态。4、按水泥与水2:1(质量比)比例制备水泥浆，水泥浆应能将骨料全部浸没。5、把饱和而干状态石子和标准试块同时放进水泥浆中，缓缓进行搅拌，使浆体在骨料表面附着均匀，静置大约10分钟。利用筛网将多余水泥浆筛尽摇匀(筛网孔径要小予石子的最小粒径)，使得水泥浆均匀包裹在骨料表面，严禁用手触碰。实物图见图2-1o标准养护24小时。然后烘干至恒重，并称得其重量分别为MI和6、泡在水里24小时，取出来静置沥干30分钟，再分别称得其质量分别为M2和M2。7、石子比表面积RG按式(IT)算得。-=(%-M)S(i-1)GM(M2-Mi)-M其中，S为IOommXI5mmxl5mm标准试块总表面积，即0.0064511?08、如果三次试验结果的最小值和最大值都未超过中间值的10%时，则取三者的平均值；否则，应重新测定。总共做了三次试验，试验数据及计算结果见表2-1。表2T碎石比表面积试验序次M(kg)跖(kg)M(kg)M2(kg)m'2(kg)RS(m2kg)12.0002.1550.062.2450.0610.290322.0002.170.062.2650.0610.306432.0002.2450.062.330.0610.2741图2T石子均匀包裹水泥浆从表2-2可得，碎石比表面积RG最大值和最少值与中间值的差值分别是中间值的5.5%和5.6%,都小于10%,因此，此次试验的石子的比表面积取三者的平均值，即0.2902112kg°3、配合比设计1、计算方法设计总体思路见2013.5.16-郑文元-第十二周工作汇报2.1节由于朱荣军论文附件中提供的matlab程序源计算结果存在问题，暂时不知道如何进行修改，因此本次的配合比计算采用手算，手算过程严格按照2013.5.16-郑文元-第十二周工作汇报2.1节规定的计算过程。下面以粉煤灰与矿粉质量比为1:2为例，提供具体计算过程，其他比例计算过程相同。1、原材料数据碎石表观密度PG=2575kg113,紧密堆积密度PGr=I560kg特征直径"仃7=15.28mm,比表面积RG=O2902112kg,饱和面干吸水率WG=O.3%,实际含水率Z。=0.2%；b)砂表观密度小=2523kgm3,紧密堆积密度PS7=UlZkg/特征直径外7;L0598mm,比表面积&二1°34m2kg,饱和面干吸水率WS=O.3%,表面含水率ZS=O.2知c)水泥的表观密度Pc=3160kgA2水泥强度等级值力。,52.5MPa；d)粉煤灰的表观密度V=2120kgAe)矿粉表观密度0=2920kgf)减水剂的最佳掺量夕大二鹿，减水率尸二25%含水量Zr=81机2、混凝土配合比设计采用绝对体积法计算mcmPmmwmSmrCz八，,c+-L+L+=+0.010=1(3-1)PcPfPkPwPsPg式中：tnc>mF>机Q刖、ms.tnG分别为单位混凝土中水泥、粉煤灰、矿粉、水、砂、碎石用量。一一为混凝土的含气量百分数，若不使用引气型外加剂，则C=L在式(3-1)中，每立方混凝土骨料体积匕G见式(3-2),每立方混凝土浆体体积匕,见式(3-3)o(3-2)(3-3)(3-4)Vsg=X陛PSPgl7=mClmFlmSPlmWpPcPfPspPw利用式(3-2)和式(3-3),式(3-1)可以改写为式(3-4)oVp+Vsg+().()16>=13、计算1/砂石混合体所对应的孔隙体积Vv,取InP砂石混合体(指绝对体积)进行计算。当体积砂率为4时，在InP砂石混合体中，砂的体积为为亦，石的体积为m砂石混合体所对应的孔隙体积，见式(3-5)。1.I=a式中：幺为骨料混合体密实度，采用已经验证的ToUIar骨料模型计算4、InP砂石混合体所对应的浆体体积YP混凝土的浆体由两部分组成，一是包裹骨料的浆体，二是填充骨料孔隙的浆体。Vp=APTS-Vv(3-6)式中：APT一一骨料平均浆体厚度，即包裹骨料的浆体厚度平均值；S一一为InP骨料的总表面积，即In?砂石混合体中砂的总表面积与石总表面积之和，计算见式(3-7)。S=叫IRS+机GIRG=(I-VJ)ysPsRs+(1-丫v,乂1一Ns)A;仆(3-7)式中：叫I一一10?砂石混合体中砂的质量，即%I=(l-K')¾AjWci一一10)3砂石混合体中石的质量，即如=(1一%')(1%>4；RS砂的比表面积；RG石的比表面积O分别假设平均浆体厚度APT=I0、20、30LInb1是体积砂率%的函数，计算结果见图3T0最小浆体量与砂率的关系0.605-0.40.3柒0.2*-""""iOT,3-PT-O1/UAPT=ICXIv0.1O()0.10.20.30.砂率40.50.6从图3-1中，可以求出当APT=IOm时，V最小值VPmin=O376m及其对应的体积砂率，即最佳体积砂率外厂0.38。当APT=20um时，匕;最小值/mi*O.441/及其对应的体积砂率,即最佳体积砂率ysf=0.32。当APT=30Hnl时，1最小值/mi*O.496f,及其对应的体积砂率，即最佳体积砂率”取二0-29。以APT=IOm时的计算值为例继续一下的计算，其他值计算方法相同。5、在InP混凝土中，浆体体积匕,和骨料体积匕G由求得的帚砂石混合体对应的最少浆体VZJmin和式(3T3)可以求得：力(见式(3-8)和匕G(见式(3-9)。%=攻+4+缆+.=小(i-0b9)(3-8)PcPFPkPw1+VPminVSG=叫+也=-(1-0.01(9)(3-9)PsPG1+YPmin6、1/混凝土中计算砂、石用量由求得的最佳体积砂率ysop和式(3-9)可求得InP混凝土中砂、石用量，见式(3-10)、式(3T1)。ms=psyspp-(1-0.016>)/(1+Vpmin)(3-10)%=4(i7sJ0-00i6)(+Ve)(3-1D将值带入式(3-10)、式(3-11)可得：JnS=2523×0.38×(l-0.01×1)/(1+0.376)=689.79kgmG=2575×(1-0.38)×(1-0.01×1)/(1+0.376)=1148.64kg7、确定混凝土水胶比由设计的混凝土强度等级，根据式(3-12)确定水胶比4v:afvfnw/tnB=T-(3-12)式中：aaXah回归系数，这里分别取0.53,0.20；fh水泥28d抗压强度实测值(MPa)；4=式中YrYs粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数，按表31选用，分别取为0.85、1.00；.g水泥强度等级值(MPa)O表3-1粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数几掺量(%)粉煤灰影响系数粒化高炉矿渣粉影响系数八01.001.00100.90-0.951.00200.80-0.850.95LOo300.70-0.750.90-1.00400.60-0.650.80-0.90500.70-0.85fcu.o混凝土配制强度(MPa),fs,k+.645;fcuk混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)；一一混凝土强度标准差，根据普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)表4.0.2,取值为6MPa；根据上述公式，可得：fcuo50÷1.645×6=59.87MPa，取fcuo=60MPa4=1.1×0.85×1.00×52.5=49.09Paw =,=a/fb0.53 × 49.0960 + 0.53 × 0.20 × 49.09=0.3998、计算In?混凝土所需的水泥用量mc、粉煤灰用量mF、矿渣用量加、水用量加卬和减水剂用量MRPF=mFmF+mc+m(3-13)-tnmF+mc+n(3-14)由式(3T2)式(3T4)和式(3-9)可求得:B=PFpKPwPcYp(3-16)CBC=A可求得：(3-17)令：A=PE，P'Pw，(A+)-P,Pf(A，+%风)-Pcd，SP+Bk，Pf)(3-15)A=2120x2920xl000x(0.15+0.30)-2920x2120x(1000+3160x0.399)-3160xl000x(0.15x2920+0.30x2120)=-1.46el0B=PFplPwpc=2120×2920×1000×3160×0.376=7.36el2C7.36e12C=1.46el0=503.78则：mc=(I-Pf-Pk)CmF=FC(3-19)m=C(3-20)fnW=vC(3-21)mR=Pr'mc可求得(3-22)(3-18)Wc=(1-0.15-0.3)×503.78=277.079kg机F=O.15X503.78=75.567kgm=0.3×503.78=151.134kgmw=0.399X503.78=201.OlkgmR=0.01×503.78=5.0378kg9、配合比的调整由于实际工程中砂石骨料饱和面干吸水率(W,、WG)及实际含水率(Z.s、ZG)不同，需要对计算配合比进行用水量、砂和石量进行调整。每立方混凝土实际用水量mw：mw=z¾v(1-7)+w5-Ws+t11G-/W5Z5mGZG-ir'Zr(3-23)每立方混凝土实际用砂量机S和实际石子用量:
