论文总字数：23522字

摘 要

骨料曾经被认为是混凝土中的惰性成分，作用常常被忽视，但随着人们对混凝土的认识不断深入，发现骨料在混凝土结构中扮演着重要的角色，影响着混凝土的各种性能。近年来，我国混凝土行业不断发展,混凝土的使用量也随之日益增加，优质的天然砂石骨料资源已经开始供不应求，而人工砂石在预拌混凝土的实际生产中却应用不足，且目前人工砂石质量在整体上仍有明显不足，面对着砂石骨料匮乏的状况，一些级配不合理的砂石骨料也开始应用于混凝土生产中，这直接导致了混凝土质量出现一系列问题，如拌合物和易性较差、水泥用量较多、经济成本偏高、耐久性较差等不足。而级配良好的骨料不同粒径颗粒组合优良，具有较低的空隙率，可以减少用水量和胶凝材料,改善可施工性，可加工性，内聚性和经济性.提供最密集的骨料排列，从而增大骨料的体积，减小混凝土开裂的可能。由于生产中骨料质量参差不齐，且骨料来源多样不稳定，质量波动较大，使得我国混凝土级配的合理控制与调整难以实现。我国粗骨料主要问题在于含粉量高,颚式破碎机破碎后针片状颗粒多，且颗粒的级配不连续，难以形成合理稳定的级配。而细骨料则主要是资源质量方面的问题，含泥量含石量高,优质的天然砂正在逐步减少，人工砂正在逐渐进入人们的视野,但目前人工砂仍具有一些问题,比如在粒型、级配、坚固性等方面仍有待提升。

针对上述问题，本文对级配理论以及混凝土配合比设计进行了研究，结合我国商品混凝土生产的具体情况，尝试提出在保留原材料的情况下预拌混凝土配合比设计中骨料级配的优化方法。主要技术路线是在相关理论和研究结论的基础上，实现粗、细骨料合理组合搭配的级配方法，可以尽可能在保持原材料进场的现有条件下，能将颗粒粒径合理化,提高的混凝土骨料整体级配效果。通过研究，提出了最大密度曲线、ACI筛分推荐范围、粗糙度系数与工作性系数组合的适用范围三个关键控制点。在此基础上，确定骨料配合比（含砂率），为实际生产中混凝土配合比设计提供相关理论指导。

关键词：骨料级配优化；配合比设计；最大密度曲线；各筛分计筛余;粗糙度因子与工作性因子

Abstract

Aggregate used to be considered as the inert component in concrete, which is often ignored. However, with the deepening of people's understanding of concrete, it is found that aggregate plays an important role in the concrete structure and affects the performance of concrete. In recent years, the concrete industry in China has been developing continuously, with the increasing use of concrete, high-quality natural sand and stone aggregate resources are in short supply, while artificial sand and stone are not used in the actual production of ready mixed concrete. At present, the quality of artificial sand and stone is still obviously insufficient. In the face of the lack of sand and stone aggregate, some sand and stone aggregate with unreasonable grading are also used in concrete production, This directly leads to a series of problems of concrete quality, such as poor workability of mixture, large amount of cement, high economic cost, poor durability and so on. The well graded aggregate with good combination of different particle sizes and low void ratio can reduce water consumption and cementitious materials, improve constructability, processability, cohesiveness and economy, provide the most dense aggregate arrangement, so as to increase aggregate volume and reduce the possibility of concrete cracking. Due to the uneven quality of aggregate in production, the variety and instability of aggregate sources, and the large fluctuation of aggregate quality, it is difficult to realize the reasonable control and adjustment of concrete grading in China.

In view of the above problems, this paper studies the theory of gradation and the design of concrete mix proportion. Combined with the specific situation of commercial concrete production in China, it tries to put forward the optimization method of aggregate gradation in the mix proportion design of ready mixed concrete under the condition of retaining raw materials. The main technical route is to realize the grading method of reasonable combination of coarse and fine aggregate on the basis of relevant theories and research conclusions, which can rationalize the particle size and improve the overall grading effect of concrete aggregate as far as possible under the existing conditions of maintaining the raw material mobilization. Through the research, three key control points are put forward: the maximum density curve, the recommended range of ACI screening, the applicable range of the combination of roughness coefficient and workability coefficient. On this basis, the aggregate mix proportion (sand content) is determined to provide theoretical guidance for concrete mix proportion design in actual production.

Keyword：Aggregate grading optimization; Design of concrete proportion; maximum density curve; sieve residue of each sieve meter; coarseness factor and workability factor

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 1

第1章 绪论 1

1.1目的意义 1

1.2混凝土骨料级配研究现状 1

1.3混凝土的配合比设计方法 3

1.3.1 水胶比法则 3

1.3.2 混凝土密实体积法则 3

1.3.3 最小单位用水量或最小胶凝材料用量法则 3

1.3.4 最小水泥用量法则 3

1.4课题意义与研究内容 4

1.5试验流程图 4

第2章 骨料级配优化的方法与控制要点 5

2.1主要技术路线 5

2.2控制要点 5

2.2.1 最大密度曲线 5

2.2.2 ACI关于各筛分计筛余的建议范围 6

2.2.3 粗糙度因子-工作性因子 6

第3章 试验原材料与主要设备 8

第4章 配合比设计中的骨料级配优化 9

4.1配合比设计中骨料级配优化方法 9

4.1.1配合比设计三个重要参数 9

4.1.2配合比设计中骨料级配优化 9

4.2骨料级配优化实例（设计强度为40MPa） 11

第5章 实验结果分析 16

5.1实验方法总结 16

5.2 试验配合比设计 16

5.3实验结果及分析 16

结论 20

1.主要结论 20

2.主要创新点 20

3.研究展望 20

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1目的意义

骨料在混凝土体积中占60%～80%,是混凝土中用量最多的原材料,骨料在混凝凝土中的能够起到支撑骨架的作用，还能减小胶凝材料在凝结时产生的体积变化。同时，砂石骨料对混凝土性能影响也很大,主要表现在混凝土的抗压强度、工作性、耐久性、抗渗性等方面，同时也影响混凝土的经济成本。骨料对混凝土早期强度影响不大，但对混凝土七天强度开始影响越来越大，这种趋势在高强混凝土中表现更为明显。而在抗渗性方面，只有骨料间级配合理，抗渗性才会理想。若小粒径过多,级配单一虽能提高混凝土的密实程度，但会导致骨料之间的水泥浆层较薄，从而抗渗性不足。若中、大粒径过多，则会导致界面过渡区的孔隙率增大，渗透性过强，耐久性下降。总之，良好的骨料级配是混凝土良好性能的保证之一。

我国混凝土行业近年来随着经济发展仍在飞速前进，但与此同时也凸出了不少问题与矛盾。砂石骨料作为混凝土行业的重要原料，每年我国消耗量达数十亿吨^[1]，而专家已经明确了天然砂石是一种短期内难以再生的资源，这就导致了天然的优质砂石越来越供不应求，由于混凝土成分复杂^[2],一些商家对骨料的作用不够重视,甚至只将骨料当做惰性材料,出于经济方面的考虑就地取材,乱采乱挖，导致混凝土质量低劣,且更加剧了天然砂石的短缺情况,这是影响我国混凝土质量的一个重要原因^[3]。厂家在购买骨料之后，可以很快测定出级配，但是不同骨料具体如何搭配使用才能得到级配良好的骨料，并没有一个简单易行的办法，主要还是通过人工经验再加上混凝土试配的方法，难以形成一般化流程，缺乏科学理论的指导，因此迫切需要一种一般化方法来解决这个问题。

1.2混凝土骨料级配研究现状

骨料的级配指的是不同粒径的骨料之间的搭配关系。目前,评价颗粒级配优劣的理论主要有三种:第一种理论是表面积理论，这种理论认为最优的级配方式应该是使骨料表面积尽可能小,用来包裹表面的水泥浆用量尽量少的颗粒级配；第二种理论是最大密度理论，它认为优秀的颗粒级配应该让不同大小的固体颗粒按一定比例堆积,从而让骨料密度最大、空隙率最小；第三种理论是粒子干涉理论,它认为骨料若想达到最大密实度,需要让填充颗粒粒径在小于上一级颗粒间隙的前提下,逐级填充,否则会产生干涉现象。这三种理论都有一定的合理性,但实际中哪种级配才是最合理有效的，仍有待进一步研究。

请支付后下载全文，论文总字数：23522字