大学开放性试验报告.docx

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大学开放性试验报告

开放性试验大纲

一试验题目:

水泥混凝土系列配合比设计

二试验的目的和意义

三指导教师

四试验参加人员及时间

五实验内容

1实验依据

2实验步骤

3实验数据分析

4实验结论

六实验错误分析与处理

七试验体会及建议

水泥混凝土系列配合比设计试验开放性试验大纲

一实验目的

通过对实际工程渝湘高速连接道秀山二标段大桥工程不同部位、不同强度等级要求的混凝土配合比设计，掌握配合比的设计步骤，熟悉原材料的性能，了解不同强度等级混凝土的物理，力学性能等。

二指导老师:

刘大超黄维蓉李力

三实验参加人员及时间:

人员：

雷杰刘涛常炜董自前唐文虎邢海娟曹青霞胡一周肖存伟何文星李菁若刘祥代红伟刘鑫

时间：

2009年9月至2010年2月

四实验仪器

试模电子称振动机铁锹压力试验机量筒烘箱砂石标准筛

五实验内容

1实验依据

（1）GB175—2007《通用硅酸盐水泥标准》

（2）GB∕T1346—2000《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》

（3）GB/T17681—1999《水泥胶砂强度检测方法》

（4）JTGE42—2005《公路工程集料实验规程》

（5）JGJ55—2000《普通混凝土配合比设计规程》

2原料分析

（1）水泥：

P.O42.5,P.O32.5

其物理化学指标如下表1：

表1水泥物理化学指标

项目

P.O42.5级

P.O32.5级

技术指标

实测值

技术指标

实测值

标准稠度用水量（mm）

135

132

初凝时间（min）

≥45

185

≥45

196

终凝时间（min）

≤600

390

≤600

425

安定性

沸煮法合格

合格

沸煮法合格

合格

（2）水：

自来水，所含物质对混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土不应产生以下有害作用：

①影响混凝土的和易性及凝结；

②有损于混凝土强度发展；

③降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断；

④污染混凝土表面。

且水的pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量应符合表2的规定。

表2自来水指标

项目

素混凝土

pH值

不溶物mg/L

<5000

可溶物mg/L

<10000

氯化物（以C1－计）mg/L

<3500

硫酸盐（以SO42-计）mg/L

<2700

硫化物（以S2－计）mg/L

（3）砂：

机制砂和细砂

砂的筛分实验结果及合成如表3

表3砂的合成级配

筛孔尺寸（mm）

细集料规格

细砂用量

机制砂用量

合成级配

细砂

机制砂

Pi（%）

9.5

100

35%

65%

100

4.75

92.5

2.36

84.4

64.4

71.4

1.18

74.6

30.6

0.6

53.6

17.6

30.2

0.3

40.6

10.6

21.1

0.15

25.6

5.6

12.6

0.075

1.2

合成级配曲线图如图1：

图1砂的合成级配曲线

细砂的表观密度为2.65g/cm3,含泥量为2.5%。

机制砂表观密度为2.63g/cm3,含泥量为2.1%，压碎值为12.5%。

（4）碎石：

5～10mm和10～20mm

两种石子的级配列于表4及其合成曲线图：

表4粗集料的合成级配

筛孔尺寸

通过百分率%

10～20的用量

5～10的用量

合成级配通过百分率

（mm）

集料规格（mm）

（%）

10～20

5～10

100

98.7

100

93.5

13.2

80.5

100

87.3

9.5

8.8

91.2

37.6

4.75

0.3

14.3

5.2

2.36

0.3

0.5

0.4

1.18

0.3

0.5

0.4

0.6

0.3

0.5

0.4

0.3

0.5

0.4

0.15

0.3

0.5

0.4

0.075

0.3

图2粗集料的级配曲线图

大石子的表观密度为2.70g/cm3,压碎值为10%，泥块含量为0.4%，含泥量为0.2%针片状含量为12%，坚固性良好；小石子的表观密度为2.72g/cm3,压碎值为8%，泥块含量为0.6%，含泥量为0.5%针片状含量为10%，坚固性良好。

（5）外加剂：

①FDN型高效减水剂为浅黄色粉末，无毒、不燃、易溶于水，掺量5%时，减水率为15%；

②三号防水剂

表5防水剂指标

形态

液体

相对密度25℃

0.920～0.995

运动粘度25℃

1.3-3mm2/s

5～7

（6）纤维：

聚丙烯纤维

3初步配合比

（1）确定混凝土配置强度

由公式fcu.28=fcu.k+1.645σ计算出28d配制强度，其中fcu.k为设计要求强度，σ为由施工单位质量管理水平确定的混凝土强度标准差，其中C20~C35取5.0，高于C35取6.0。

C50普通C50纤维C50防水fcu.28=50+1.645×6.0=59.9（MPa）

C40fcu.28=40+1.645×6.0=49.9（MPa）

C30fcu.28=30+1.645×5.0=38.2（MPa）

C25fcu.28=25+1.645×5.0=33.2（MPa）

C20fcu.28=20+1.645×5.0=28.2（MPa）

（2）确定水灰比

由于此次试验无混凝土强度回归系数统计资料，故可采用JGJ55规范推荐值碎石A=0.46，B=0.07，有经验公式可求得C50的W/C=0.39，C40的W/C=0.38,C30的W/C=0.42，C25的W/C=0.43，C20的W/C=0.34

（3）选定单位用水量

根据混凝土要求的坍落度200±20mm，碎石的最大粒径查表确定各自用水量：

C50普通mo=203kg/m3

C50纤维mo=210kg/m3

C50防水mo=206kg/m3

C40mo=162kg/m3

C30mo=181kg/m3

C25mo=175kg/m3

C20mo=163kg/m3

（4）选定砂率

根据已知集料采用碎石﹑最大粒径及水灰比，查表选定各自砂率。

由于砂有机制砂和细沙，碎石有5～10mm和10～20mm两种，根据经验，可取机制砂：

细沙=65：

35，碎石中前者：

后者=35:

65。

则各材料用量见下表6

表6各材料用量

配置类型

原材料用量（kg/m3）

外加剂

机砂

细砂

10～20mm

5～10mm

C50普通

520

510

272

689

371

203

5.72

C50纤维

540

499

266

702

278

210

5.94

C50防水

530

503

268

689

270

206

5.83

C40

426

525

280

728

287

162

4.69

C30

430

533

284

726

278

181

4.73

C25

405

540

288

731

286

175

4.46

C20

380

548

292

728

292

163

4.18

所以，各配置类型的配合比分别为：

C50普通C:

外=1：

0.39：

1.50：

2.04：

0.011

C50纤维C:

外=1：

0.39：

1.42：

1.81：

0.011

C50防水C:

外=1：

0.39：

1.45：

1.81：

0.011

C40C:

外=1：

0.38：

1.89：

2.38：

0.011

C30C:

外=1：

0.42：

1.90：

2.33：

0.011

C25C:

外=1：

0.43：

2.04：

2.51：

0.011

C20C:

外=1：

0.43：

2.21：

2.68：

0.011

4试拌调整

按上述的配合比各试拌15L的混凝土，测其坍落度并观察工作性及是否有泌水现象，调整后各材料的用量如表7

表7原料用量

配置类型

原材料用量（kg/m3）

外加剂

机砂

细砂

10～20mm

5～10mm

C50普通

520

510

272

689

371

187

5.72

C50纤维

540

499

266

702

278

195

5.94

C50防水

530

503

268

689

270

182

5.83

C40

426

525

280

728

287

176

4.69

C30

430

533

284

726

278

188

4.73

C25

405

540

288

731

286

197

4.46

C20

380

548

292

728

292

203

4.18

故可得各自的基准配合比，如下：

C50普通C:

外=1：

0.36：

1.50：

2.04：

0.011

C50纤维C:

外=1：

0.36：

1.42：

1.81：

0.011

C50防水C:

外=1：

0.34：

1.45：

1.81：

0.011

C40C:

外=1：

0.41：

1.89：

2.38：

0.011

C30C:

外=1：

0.44：

1.90：

2.33：

0.011

C25C:

外=1：

0.49：

2.04：

2.51：

0.011

C20C:

外=1：

0.53：

2.21：

2.68：

0.011

5试件制作

采用上述的基准配合比拌制混凝土，其中C50普通混凝土拌制4组试件（用于测其3d、5d、7d及28d强度），其余均拌制3组（测其3d,7d,28d强度），其中每组有3个试件，且试件尺寸为100mm×100mm×100mm,试件初凝后在每组试件上做上标记，制作试件的时间为2009年9月20号10～17点，拌制时实验室室温为20°C左右。

6抗压强度测试

将制作好的试件放入温度为20±2°C，湿度为95%的养护室内养护，在9月23号从不同类型的混凝土试件中每种取出3个不同组的试件，测其3d抗压强度；同理，在9月25号时测C50普通5d强度，在9月27号和10月18号分别测各个类型的7d及28d强度。

各组强度值如表8

表8抗压强度值

配置类型

抗压强度（MPa）

28d

代表值

C50普通

45.1

37.6

60.3

61.1

40.7

42.3

61.5

40.5

46.2

47.5

61.5

C50纤维

43.4

—

47.3

57.2

59.2

—

58.7

44.6

—

46.8

61.8

C50防水

43.7

—

48.3

58.7

59.6

43.9

—

58.5

46.5

—

48.5

61.7

C40

40.8

—

55.9

54.7

39.9

—

50.6

39.5

—

47.5

57.5

C30

23.5

—

29.2

39.2

41.2

23.9

—

28.6

40.7

23.9

—

43.7

C25

20.3

—

22.9

37.8

18.4

—

22.8

35.5

19.7

—

24.3

C20

15.9

—

21.2

34.8

14.6

—

20.9

15.3

—

34.5

六数据处理及分析

以上数据中最大（小）值与中间值的差与中间值的比值均小于15%，故以三个数的平均值作为其抗压强度值，由于所做试件为100mm×100mm×100mm的非标准试件，故要乘以系数0.95换算成28d的标准抗压强度值，按以上要求计算各组的数据，最终的出结果如表9

表9各强度等级混凝土28天强度代表值

配置类型

C50普通

C50纤维

C50防水

C40

C30

C25

C20

28d实测强度（MPa）

58.0

56.3

56.7

51.9

39.1

35.9

33.1

配置强度（MPa）

59.9

49.9

38.2

33.2

28.2

由表9可知C50的三组均不满足强度要求，则重新调整配合比设计，重新配置配合比如：

表10（同理得出调整后用水量列于表10）

表10调整后用量（kg/m3）

配置类型

外加剂

调整后W

机制砂

细砂

C50普通

520

340

1060

203

5.72

182

C50纤维

540

333

332

1080

210

5.94

214

C50防水

530

335

1060

206

5.83

199

按调整后的配比重新制作试件，并测其28d强度列于表11：

表11调整后强度值

配置类型

C50普通

C50纤维

C50防水

28d强度

60.3

60.2

60.3

要求强度

59.9

经调整配合比后，28天强度均满足规范要求。

七实验结果

最终的配合比及应用的部位，如下表12所示：

表12最终配合比及用途

配置类型

原材料用量（kg/m3）

使用部位

外加剂

机砂

细砂

10～20mm

5～10mm

C50普通

520

340

1060

182

5.72

桥梁上部结构

C50纤维

540

333

332

1080

214

5.94

桥梁伸缩缝

C50防水

530

335

1060

199

5.83

桥面

C40

426

525

280

728

287

176

4.69

支座垫石

C30

430

533

284

726

278

188

4.73

下部结构桥墩盖梁

C25

405

540

288

731

286

197

4.46

桩基U型桥台

C20

380

548

292

728

292

203

4.18

挡墙

八问题分析

1.实验中水的用量应重点控制，不能盲目的只看数据，应认真观察，当稠度适宜时，应停止加水，测坍落度。

当符合要求时则可不用加水，若达不到要求的稠度，应再适当加水。

实验中我们盲目的相信数据，直接将水全部加完，导致拌制的混合料坍落度非差大，由于是第一次操作，没有采用按配合比的比例加一定量水泥石子，而直接将此组作废。

2测抗压强度时应将试件放于中心，使其能够轴心受压，避免偏心受压。

其中初步配合比中测C50普通混凝土的5d强度时由于其中一个试件放偏了，导致该次测量的抗压强度数值较低为376kN，该试件作废。

九体会

能够有幸参加一次开放性试验，我们开始的时候特别兴奋，心中充满了期待与激情，但是真到开始去做的时候，一切的问题和麻烦就来了，很多问题是开始的时候根本就没有预想到的，此时不禁有了放弃的念头，可随着工作的进行，慢慢有了头绪后，我们又看到了希望，这使得我们再次有了坚持下去的勇气，

我们感觉开放性试验和以前做的实验是完全不同的，以前老师安排的实验，只要按照程序一步一步的做就能得到预想的结果，自己根本就不需要去想太多，有种结果是已知的感觉，而实验也缺少了那种神秘感，可开放性试验老师只给出了一个课题，其他的什么东西也没有，具体应该怎么去做，就得靠我们小组自己去摸索，然后去伪存真，从而得到理想的实验结果。

另外，开放性实验没有老师的监督和强迫，全靠我们自觉完成，完全要靠自己去查阅资料，自己去思考，自己动手，才能将实验进行下去，这很好的锻炼了我们。

首先我们团队，查阅了大量的资料和文献，不懂的问题先请教了相关的老师，这样我们对实验的大概有了一些了解在这个过程中我们学会了怎样去查阅资料，怎样去找对我么们试验有用的信息，当所有的准备工作完成后也不像以前的实验已经给出了实验的过程和具体的步骤，这一切都需要我们自己设计，从实验的大体框架到具体的细节，从实验材料到实验器具都得我们自己去准备，在这个过程中感觉真的很自豪，以前做什么事情都依赖别人可这次完全要靠自己去做，而且最后还完成得很好。

这使得我们对自己更加的有自信了。

、

在实验室还有一点我们感受特别深刻，那就是团队的合作，开始的时候我们几个人不懂的分工合作，工作效率低，到后来我们逐渐改变了这种混乱的工作方式，实验前队长对实验的大体框架有一个大致的了解，然后根据队员的擅长合理分配任务，队员认真严肃的完成自己的任务，这样提高了我们的合作能力，加快了试验进度，保证了实验高效准确的完成。

实验室我们感觉最深的一句话就是:

自己动手去做，去看，然后结合所学的理论知识进行分析，去找出真正的原因，得出真正的结果。

这也督促我好好学习理论知识，非常感谢老师给我们这个参与实际操作机会。

我们从小上学跟老师的交流就仅仅局限在课堂上，更多的是理论学习根本没机会参加实践，对所学的知识没有一个直观具体的感受，做完开放性试验后我们切身的感受的了所学知识的用处，增加了我们对学习的渴望和对未知事物的探索兴趣，还有就是以前一直是一个老师指导很多学生，这样或多或少都会让我们感觉与老师有一定的距离，但在实验室学习的过程中，我们跟老师的交流基本是脱离了课堂，这种教学方式让我们更放松，更愿意主动学习知识，而不是课堂上老师说什么听什么，这样的方式使我们学到了更多。

希望这种机会以后能多点，真正的实现开放性教学。

通过开放性试验我们学到了更多的知识，同时感觉学习的过程是快乐的，开放性试验让我们知道了自己知识的欠缺同促进了我们对理论知识的学习，让我们懂得了独立思考，动手实践和团队合作的重要性。

我认为开放性试验试是一种很好的教学方式。

开放性试验大纲

一试验题目:

半刚性基层开放性试验

二试验的目的和意义

三指导教师

四试验参加人员

五实验时间

六实验内容

1实验依据

2试验仪器

3材料种类及其主要指标检测

4配合比设计

5试验步骤

七数据记录与结果

八问题分析

九体会

半刚性基层开放性试验

一实验目的和意义

通过设计不同的粉煤灰稳定碎石和水泥稳定碎石配合比探求不同类型掺合料、不同掺合料掺量对半刚性基层抗压强度值的影响；以及通过老师的指导和实验过程来认识、了解、掌握半刚性基层配合比的设计方法和思路，为以后的毕业设计及工作打下坚实的基础。

二指导老师：

刘大超黄维蓉李力

三实验参加人员：

雷杰刘涛常炜董自前邢海娟唐文虎曹青霞胡一周肖存伟何文星李菁若刘祥代红伟刘鑫

四实验时间：

2008年9月到2009年5月

五实验内容

1实验依据

《工程集料实验规程》JTGE42—2005

《混凝土用粉煤灰质量标准》GB1596—91

《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB∕T1346—2001

《通用硅酸盐水泥》GB175—2007

《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTGE51—2009

1111？

2试验仪器

大盘电子称烘箱标准筛压力机击实仪、养护室、拌合工具脱模机

3材料种类及其主要指标检测

（1）材料种类有：

石灰岩碎石Ⅲ级粉煤灰机制砂32.5级普通硅酸盐水泥自来水

（2）材料主要技术指标检测

①根据JTGE42—2005《公路工程集料实验规程中规范》可测得集料紧装下的空隙率为39%，含水率为0.95%，大石子的表观密度为2.70g/cm3,压碎值为10%，泥块含量为0.4%，含泥量为0.2%，针片状含量为12%，坚固性好；小石子的表观密度为2.72g/cm3,压碎值为8%，泥块含量为0.6%，含泥量为0.5%，针片状含量为10%。

根据JTGE42—2005《公路工程集料实验规程中规范》可测得机制砂的含水率为4.6%，表观密度为2.63g/cm³,含泥量为2.1%，压碎值为12.5%，细度模数为2.1。

根据GB1596—91《混凝土用粉煤灰质量标准》可测得粉煤灰的细度为35%，需水量比为110%，烧失量为12%，SO3含量为2.7%。

根据GB∕T1346—2001水泥标准稠度用水量132、凝结时间、安定性检验方法可测得普通硅酸盐水泥的初凝时间为150min，终凝时间为450min,安定性合格。

4配合比设计

机制砂和碎石的筛分数据依次如下列各表所示：

表1机制砂筛分结果

筛孔尺寸（mm）

0.075

0.15

0.3

0.6

1.18

2.36

4.75

通过百分率%

0.5

11.6

20.5

36.6

52.4

100

表2粗细碎石筛分结果及合成级配

筛孔尺寸

通过百分率，%

10～20

的用量

5～10

的用量

合成级配通过百分率

（mm）

集料规格

10～20

5～10

26.5

100

99.5

100

99.7

84.2

100

89.7

13.2

56.5

100

71.7

9.5

16.6

96.1

44.4

4.75

0.9

7.4

3.2

2.36

0.9

1.5

1.1

1.18

0.5

0.7

0.6

0.5

0.7

0.3

0.5

0.7

0.15

0.5

0.7

0.075

0.4

0.9

0.7

表3粗细集料筛分结果及合成级配

集料合成级配

筛孔尺寸

通过百分率%

碎石

机制砂

合成级配通过百分率

（mm）

集料规格

碎石

机制砂

26.5

100

67%

33%

100

99.675

100

99.8

89.73

100

93.1

13.2

71.725

100

81.0

9.5

44.425

100

62.8

4.75

3.175

100

35.1

2.36

1.11

25.5

1.18

0.675

52.4

17.7

0.6

0.675

36.6

12.5

0.3

0.675

20.5

7.2

0.15

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