混凝土配合比设计的步骤.docx
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混凝土配合比设计的步骤.docx
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混凝土配合比设计的步骤
混凝土配合比设计的步骤
(1)初步配合比的计算
按照已选择的原材料性能及混凝土的技术要求进行初步计算,得出“初步配合比”;
(2)基准配合比的确定
经过试验室试拌调整,得出“基准配合比”;
(3)实验室配合比的确定
经过强度检验(如有抗渗、抗冻等其他性能要求,应当进行相应的检验),定出满足设计和施工要求并比较经济的“试验室配合比”(也叫设计配合比);
(4)施工配合比
根据现场砂、石的实际含水率,对试验室配合比进行调整,求出“施工配合比”。
㈠初步配合比的计算
1)确定配制强度
2)初步确定水灰比值(W/C)
3)选择每1m3混凝土的用水量(W0)
4)计算混凝土的单位水泥用量(C0)
5)选取合理砂率Sp
6)计算1m3混凝土中砂、石骨料的用量
7)书写初步配合比
(1)确定配制强度(fcu,o)
配制强度按下式计算:
(2)初步确定水灰比(W/C)
采用碎石时:
采用卵石时:
(3)选择单位用水量(mW0)
①干硬性和塑性混凝土用水量的确定
a.水灰比在0.40~0.80范围时,根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度,其用水量可按表4-20(P104)选取。
b.水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量,应通过试验确定。
②流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤进行
a.以表4-22中坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量;
b.掺外加剂时的混凝土的用水量可按下式计算:
β为减水率
(4)计算单位水泥用量(mC0)
根据已选定的单位用水量(mW0)及初步确定的水灰比(W/C),可计算出单位水泥用量(mC0):
(5)选取合理砂率值(βS)
一般应通过试验找出合理砂率,也可按骨料种类、规格及混凝土水灰比,参考表4-21(P106)选取。
(6)计算砂、石用量(mS0、mG0)
①质量法
即假定混凝土拌合物在振捣密实状态下每立方米的质量mCP′为一固定值,再根据已知砂率,列出关系式(4—9-1)及式(4—9-2):
②体积法
即将混凝土拌合物的体积,看成是各组成材料绝对体积,加上拌合物中所含空气的体积。
据此可列关系式(4—10-1):
再根据已选取的砂率值列出关系式(4—10-2):
㈡确定基准配合比的计算
调整的目的:
一是使混凝土拌合物的和易性满足施工需要;二是使水灰比符合混凝土强度及耐久性要求。
和易性调整
按初步配合比称取表4-24规定的体积时各组成材料的用量,搅拌均匀后测定其坍落度,同时观察其粘聚性和保水性。
当试样调整工作完成后,应测出混凝土拌合物的实际表观密度mCP(kg/m3),并按下式重新计算每立方米混凝土的各项材料用量:
表4-24混凝土试配时最小拌和量
㈢确定实验室配合比的计算
方法是采用调整后的配合比制成3组不同水灰比的混凝土试块:
一组采用基准配合比,另外两组配合比的水灰比,宜较基准配合比的水灰比分别增加和减少0.05,用水量应与基准配合比相同,砂率可分别增加和减少1%。
分别将3组试件标准养护28d,根据测得的强度值与相对应的灰水比(C/W)关系,用作图法或计算法求出与混凝土配制强度fcu,o相对应的灰水比,并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量:
①用水量(mW)在基准配合比用水量的基础上,根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定;
②水泥用量(mC)以用水量乘选定的灰水比计算确定;
③粗、细骨料用量(mG、mS)应在基准配合比的粗、细骨料用量的基础上,按选定的灰水比调整后确定。
由强度复核之后的配合比,还应根据混凝土拌合物表观密度实测值(ρc,t)和混凝土拌合物表观密度计算值(ρc,c)进行校正。
校正系数为:
㈣确定施工配合比的计算
假定工地上测出砂的含水率为a%、石子含水率为b%,则将上述试验室配合比换算为施工配合比,其材料称量为:
水泥:
砂子:
石子:
水:
【例题】某工程制作室内用的钢筋混凝土大梁(不受风雪影响),混凝土设计强度等级为C25,施工要求坍落度为30~50mm,采用机械振捣。
该施工单位无历史统计资料。
采用材料:
普通水泥,32.5级,实测强度为35.0MPa,密度为3100kg/m3;中砂,表观密度为2650kg/m3,堆积密度为1500kg/m3;碎石,最大粒径20mm,表观密度为2.70g/cm3,堆积密度为1550kg/m3;自来水。
试设计混凝土的配合比(按干燥材料计算)。
若施工现场中砂含水率为3%,卵石含水率为1%,求施工配合比。
解:
(1)确定配制强度。
该施工单位无历史统计资料,查表4-30(P135),混凝土强度等级为C25时,取σ=5.0MPa。
fcu,o=fcu,k+1.645σ=25+8.2=33.2(MPa)
(2)确定水灰比(W/C)
①利用强度经验公式计算水灰比:
②复核耐久性查表4-24(P127)规定最大水灰比为0.65,因此W/C=0.47满足耐久性要求。
(3)确定用水量(mW0)
此题要求施工坍落度为30~50mm,碎石最大粒径为20mm,查表4-20(P104)得每立方米混凝土用水量:
mW0=195kg
(4)计算水泥用量(mC0)
mC0=mW0×/(C/W)=195/0.47≈414.9(kg)
查表4-24(P127)规定最小水泥用量为260kg,故满足耐久性要求。
(5)确定砂率 根据上面求得的W/C=0.47,碎石最大粒径20mm,查表4-21(P106),选砂率βS=30%。
(6)计算砂、石用量mS0、mG0
①按质量法:
强度等级C20的混凝土,取混凝土拌合物计算表观密度=2400kg/m3,mCP=2400kg,列方程组
即:
解得:
mSO=537.2kgmGO=1253.3kg
②按体积法列方程组(不使用外加剂α=1)
即:
解得:
mSO=532.3kgmGO=1242.0kg
(7)计算初步配合比
①质量法
mC0:
mS0:
mG0:
mwo=414.9:
537.2:
1253.3:
195=1:
1.29:
3.02:
0.47
即:
W/C=0.47
②体积法
mC0:
mS0:
mG0:
mwo=414.9:
532.3:
1242.0:
195=1:
1.28:
2.99:
0.47
即:
W/C=0.47
两种方法计算结果相近。
(8)配合比试配、调整
按初步配合比称取15L混凝土拌合物的材料:
水泥414.9×15/1000=6.22kg
水 195×15/1000=2.93kg
砂子537.2×15/1000=8.06kg
石子1253.3×15/1000=18.80kg
①和易性调整将称好的材料均匀拌和后,进行坍落度试验。
假设测得坍落度为20mm,小于施工要求的30~50mm,应保持原水灰比不变,增加5%水泥浆。
再经拌和后,坍落度为40mm,粘聚性、保水性均良好,已满足施工要求。
此时(和易性调整后)各材料实际用量为:
水泥 6.22+6.22×5%=6.53kg
水 2.93(1+5%)=3.07kg
砂 8.06kg
石 18.80kg
M拌=6.53+3.07+8.06+18.80=36.46kg
并测得每立方米拌合物质量为mCP=2420kg/m3
调整后各材料用量(配合比):
②强度调整
方法如前所述,采用:
W/C=0.42、W/C=0.47和W/C=0.52三个水灰比(W/C=0.42、W/C=0.52的两个配合比,坍落度均满足要求),测得表观密度分别为:
2415kg/m3、2420kg/m3、2425kg/m3。
强度实测结果如下:
绘出fcuo与C/W的关系图
从图上找出恰好满足要求的fcuo=33.2MPa对应的灰水比C/W=2,即W/C=0.5。
修正每1m3混凝土各材料的用量:
水203.7kg,水泥
砂535.0kg(没变化),石子1247.8kg(没变化)。
该配合比为最佳配合比。
按照所确定的最佳配合比重新试配,并检验新拌混凝土的表观密度为2412kg/m3。
计算该混凝土的表观密度:
则其配合比校正系数为
无需调整!
则前面计算的配合比即为确定的设计(实验室)配合比,
mCmS:
mG:
mw=407.4∶535.0∶1247.8:
203.7
=1∶1.31∶3.06:
0.5
试验室配合比见下表:
(10)施工配合比
1m3拌合物的实际材料用量(kg):
mC′=mC=407.4kg
mS′=mS(1+a%)=535×(1+3%)=551.0kg
mG′=mG(1+b%)=1247.8×(1+1%)=1260.2k
mW′=mW-mS·a%-mG·b%=207.3-553×3%-1247.8×1%=175.2kg
习题一:
1、施工中制作一组标准混凝土立方体试件,经标准养护28d,上机进行力学性能试验,测得抗压破坏荷载分别为765kN、770kN、820kN,试判断该混凝土的强度等级。
2、某混凝土试配调整后,各材料的用量分别为水泥3.1kg,砂6.5kg,卵石12.5kg,水1.8kg,测得拌合物的表现密度为2400kg/m3。
(1)计算1m3混凝土中各种材料的用量?
(2)用2袋水泥(50Kg×2)拌制混凝土时,其他材料的用量分别为多少。
3.混凝土计算配合比为1∶2.13∶4.31,水灰比为0.58,在试拌调整时,增加了10%的水泥浆用量。
试求
(1)该混凝土的基准配合比;
(2)若已知以基准配合比配制的混凝土,每m3需用水泥320kg,求1m3混凝土中其他材料的用量。
习题二
某工程制作室内用的钢筋混凝土梁(不受风雪影响),混凝土设计强度等级为C30,施工要求坍落度为50~70mm,采用机械振捣。
该施工单位强度。
采用材料:
普通水泥,42.5级,实测强度为48.0MPa,密度为3150kg/m3;中砂,表观密度为2600kg/m3,堆积密度为1500kg/m3;碎石,最大粒径40mm,表观密度为2.65g/cm3,堆积密度为1550kg/m3;自来水。
试设计混凝土的配合比(按干燥材料计算)。
若施工现场中砂含水率为2%,卵石含水率为1%,求施工配合比。
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