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1、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
2、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
3、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)m2(kg)RS(m2kg)12.0002.1550.062.2450.0610.290322.0002.170.062.2650.0610.306432.0002.2450.062.330
4、.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0.2902112kg3、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
5、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&二134m2kg,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
6、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：tncmF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
7、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+
8、(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)AjWci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
9、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
10、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=25230.38(l-0.011)/(1+0.376)=689.79kgmG=2575(1-0.38)(1-0.011)/(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
11、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(JG
12、J55-2011)表4.0.2,取值为6MPa；根据上述公式，可得：fcuo501.6456=59.87MPa，取fcuo=60MPa4=1.10.851.0052.5=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，PPw，(A+)-P,Pf(A，+%
13、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=21202920100031600.376=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=Prmc可求得(3-22)(3-18)Wc=(1-0.15-0.3)503.78=277.079kg机F=O.15X503.78=75
14、.567kgm=0.3503.78=151.134kgmw=0.399X503.78=201.OlkgmR=0.01503.78=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=zv(1-7)+w5-Ws+t11G-/W5Z5mGZG-irZr(3-23)每立方混凝土实际用砂量机S和实际石子用量:(3-24)ms=ms(1+Zs)mG=mG(1+Zc)(3-25)可求得ww=20L01(1-0.25)+689.790.003+1148.640.00
15、3-689.790.002一1148.64x0.0025.0378x0.81=148kgms=689.79(1+0.2)=691kgmG=1148.64x(1+0.002)=1151kg10、最终的配合比砂：石子：水泥：粉煤灰：矿粉：水：减水剂;691:1151:277：76:151:148:5.038混凝土体积：V=6912523+11512575+2773160+762120+1512920+1481000+5.038/1200+0.01=1.05m:i1d材料用量：砂：石子：水泥：粉煤灰：矿粉：水：减水剂二660:1098:264：72:144:141:4.806配合比的砂率为0.38,
16、胶凝材料用量为480kg,水胶比为0.294。2、计算结果及分析按照十七局提供的胶凝材料比例及傅懋渊计算出的胶凝材料比例计算出一下几组配合比，详见表3-2.表3-2配合比计算结果编号水泥砂石子粉煤灰矿粉水减水剂胶凝材料水胶比(%)砂率(%)1-12646601098721441414.8064810.2940.381-23035191125831651625.5115510.2940.32133344431108911821786.0726070.2940.2922487211027681351604.514510.3550.413-12526581096761761345.0365040.2
17、650.383-22895171122872021535.7735770.2650.323-33184421105952231696.3596360.2650.2942267211027681581604.514510.3550.415-12576581097292281365.1425140.2640.385-22955181123332621565.8955890.2640.325-33254431106362881716.4936490.2640.29注：表中未注明的单位均为kg11?编号2、4是十七局提供的优化后配合比，即粉煤灰和矿粉比值分别为1:2与3:7。编号1、3、5为基于最小浆
18、体理论的配合比方法设计的配合比，粉煤灰和矿粉的比值分别为1:2、3:7与1:8。*-1、*-2、*-3分别表示在该比例下，浆体厚度分别取IOUm、20Um和30Hm时的配合比。在计算过程中，发现两点计算方法存在问题A）在计算过程中，利用绝对体积法计算出水和各胶凝材料的用量，而后再根据减水剂的减水率及材料的含水率对用水量进行修正，但却未对胶凝材料的用量进行修正，因此最后实际的水胶比应比根据规范计算的水胶比小。B）计算方法将浆体分为两个部分，一部分是包裹在骨料表面的浆体，另一部分为填充在骨料混合体空隙的浆体。而问题在于，当计算了包裹在骨料表面包裹的浆体后，骨料混合体空隙的体积也因此变小,若再按照原来的空隙率进行计算，则会重复计算包裹骨料的浆体，但计算中并未考虑该点。以13配合比为例，包裹骨料表面的浆体量为ApT*sl,代入数值后可得该部分值为016m3,而总的浆体量只有0.496n可以看出重复计算的部分占浆体总量较大的比例，对结果产生较大的误差。这就是以上表格中，按照最小将体理论计算的配合比中，胶凝材料用量都偏高的原因。C）在计算骨料总表面积时，原计算方法假定砂石混合体的体积为In?,但实际上砂石混合体中还含有空隙，因此在计算用量时，应当除去空隙的部分。具体修正见式（3-7）。
