混凝土配合比设计实例建筑材料

【例3.1】　已知某工程现浇钢筋混凝土,结构暴露,环境条件为二a,设计使用年限50年。其混凝土的设计强度等级为C25,要求强度保证率为95%,施工要求坍落度为30～60mm。该单位无历史混凝土强度统计资料。所用材料情况为：水泥：采用P.O42.5水泥,强度富余系数为1.16,表观密度为3100kg/m3；粗骨料：碎石,由小石：中石按40∶60的组合比组成,小石为5～20mm 粒级,中石为20～40mm 粒级,表观密度为2650kg/m3；细骨料：河砂,细度模数Mx＝2.60,表观密度为2580kg/m3。含水率约为b%。

1. 请分别用体积法和质量法计算该混凝土的计算配合比(假定混凝土的表观密度为2400kg/m3)。

2. 假设碎石含水率为0.5%,砂子含水率为2.0%,试拌15L混凝土,计算试拌各材料用量(采用按质量法计算的配合比)。说明：采用《普通混凝土配合比设计规程》(GJG 55—2011)。

解：

(1)体积法。

1)计算混凝土配制强度fcu,0。已知fcu,k＝25MPa,该单位无历史强度资料,查表3.7得σ＝5.0MPa。

fcu,0＝fcu,k＋1.645σ＝25＋1.645×5.0＝33.2(MPa)

2)确定水灰比W/C。

a. 计算水灰比。已知fcu,g＝42.5MPa,γc＝1.16,依题意,查表3.5得：αa＝0.53,αb＝0.2,可得

fce＝γcfce,g＝1.16×42.5＝49.3(MPa)

查公式得：

b. 校核水灰比。已知环境类别为二a,查表3.11、表3.12得,最大水灰比为0.55。两者取小者,由于0.55＜0.68,故取水灰比W/C＝0.55。

3)确定单位用水量mw0。依题意,骨料为碎石,最大粒径40mm,查表3.15 得：mw0＝180kg/m3。

表3.15　塑性混凝土的用水量(kg/m3)

注　1. 本表用水量系采用中砂时的平均取值。采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加5～10kg；采用粗砂时则可减少5～10kg。
2. 掺用各种外加剂或掺和料时,用水量应相应调整。
3. 本表适用的水灰比为0.40～0.80。
4. 本表引自《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2011)。

4)确定水泥用量mc0。

a. 计算水泥用量为

mc0＝mw0/(W/C)＝180/0.55＝327(kg/m3)

b. 校核水泥用量。依题意,查表3.11得：最小水泥用量为280kg/m3,故取mc0＝327kg/m3。

5)确定砂率βs。依题意,骨料为碎石,最大粒径40mm,查表3.17,选取βs＝36%。

6)计算粗、细骨料用量mg0、ms0。

已知,水泥表观密度ρc＝3100kg/m3,粗骨料表观密度ρg＝2650kg/m3,细骨料表观密度ρs＝2650kg/m3,水表观密度ρw＝1000kg/m3。则骨料用量按如下计算：

mc0＝327kg/m3,mw0＝180kg/m3,ms0＝664kg/m3,mg0(小石)＝474kg/m3,mg0(中石)＝712kg/m3。(www.xing528.com)

mc0∶mw0∶ms0∶mg0(小石)∶mg0(中石)＝1∶0.55∶2.03∶1.45∶2.18

(2)质量法。

1)计算混凝土配制强度fcu,0。已知fcu,k＝25MPa,该单位无历史强度资料,查表3.7得σ＝5.0MPa。

fcu,0＝fcu,k＋1.645σ ＝25＋1.645×5.0 ＝33.2(MPa)

2)确定水灰比W/C。

a. 计算水灰比。已知fcu,g＝42.5MPa,γc＝1.16,依题意,查表3.5得：αa＝0.53；αb＝0.2,可得

fce＝γcfce,g＝1.16×42.5＝49.3(MPa)

查公式得：

b. 校核水灰比。已知环境类别为二a,查表3.11、表3.12得,最大水灰比为0.55。两者取小者,由于0.55＜0.68,故取水灰比W/C＝0.55。

3)确定单位用水量mw0。依题意,骨料为碎石,最大粒径40mm,查表3.15 得：mw0＝180kg/m3。

4)确定水泥用量mc0。a. 计算水泥用量为

mc0＝mw0/(W/C)＝180/0.55＝327(kg/m3)

b. 校核水泥用量。依题意,查表3.11得：最小水泥用量为280kg/m3,故取mc0＝327kg/m3。

5)确定砂率βs。依题意,骨料为碎石,最大粒径40mm,查表3.17,选取βs＝36%。

6)计算粗、细骨料用量mg0、ms0。已知混凝土假定的表观密度为mcp＝2400kg/m3。则骨料用量按如下计算：

mc0＝327kg/m3,mw0＝180kg/m3,ms0＝681kg/m3,mg0(小石)＝485kg/m3,mg0(中石)＝727kg/m3。

mc0∶mw0∶ms0∶mg0(小石)∶mg0(中石)＝1∶0.55∶2.08∶1.48∶2.22

mc0＝327kg/m3,mw0＝180kg/m3,ms0＝681kg/m3,mg0(小石)＝485kg/m3,mg0(中石)＝727kg/m3。

【例3.2】　已知某工程使用的基准配合比为：水泥mc0＝327kg/m3,水mw0＝180kg/m3,河砂ms0＝681kg/m3,mg0(小石)＝485kg/m3,mg0(中石)＝727kg/m3,经现场对骨料部分项目进行检测,结果为：河砂含水量3.0%,粗骨料含水量0.5%,小石超径5%,中石逊径6%。请根据以上数据计算该工程现场混凝土施工配合比。

解：根据现场骨料含水量及超逊径结果,对骨料用量进行调整,见表3.22；水泥用量不变。

表3.22　各级骨料用量及用水量调整换算表

根据调整结果,则该工程施工配合比为

水泥mc＝327kg/m3,水mw＝154kg/m3,河砂ms＝701kg/m3,mg(小石)＝467kg/m3,mg(中石)＝751kg/m3。