【例】某教学楼工程现浇室内钢筋混凝土柱,混凝土设计强度等级为C20,施工要求坍落度为35~50 mm,采用机械搅拌和振捣。施工单位无近期的混凝土强度资料。采用原材料如下:
胶凝材料:新出厂的矿渣水泥,32.5 级,密度为3 100 kg/m3。
粗集料:卵石,最大粒径为20 mm,表观密度为2 730 kg/m3,堆积密度为1 500 kg/m3。
细集料:中砂,表观密度为2 650 kg/m3,堆积密度为1 450 kg/m3。
水:自来水。
试设计混凝土的配合比。若施工现场中砂的含水率为3%,卵石的含水率为1%,求施工配合比。
【解】(1)通过计算,确定计算配合比。
1)确定配制强度(fcu,0)。施工单位无近期的混凝土强度资料,取σ=4.0 MPa,配制强度为:
2)确定水胶比(W/B)。由于胶凝材料为32.5 级的水泥,无矿物掺合料,取)γf=1.0,γs=1.0,γc=1.12,fb=γfγsfce=γfγsγcfce,g=1.0×1.0×1.12×32.5=36.4 MPa;卵石的回归系数取αa=0.49,αb=0.13。利用强度经验公式计算水胶比为:
该结构物处于室内干燥环境,要求W/B≤0.60,所以,W/B 取0.60 才能满足耐久性要求。
3)确定用水量(mw0)。根据施工要求的坍落度35~50 mm,卵石=20 mm,查表5-21、表5-22,取mw0=180 kg。
4)确定胶凝材料(mb0)和水泥用量(mc0)。胶凝材料(mb0)用量为kg;因为没有掺加矿物掺合料,即mf0=0 kg。则水泥的用量为mc0=mb0-mf0=300-0=300 kg。
该结构物处于室内干燥环境,最小胶凝材料用量为280 kg,所以,取mc0=300 kg 能满足耐久性要求。
5)确定合理砂率值(βs)。W/B=0.60,卵石Dmax=20 mm,可取砂率βs=34%。
6)确定粗、细集料用量(mg0、ms0)。采用体积法计算,取a=1,解下列方程组
得:mg0=1273 kg;ms0=656 kg。
(2)调整和易性,确定试拌配合比。
卵石mmax=20 mm,按计算配合比试拌20 L 混凝土,其材料用量为:
胶凝材料(水泥):300×20/1000=6.00(kg);
砂:656×20/1000=13.12(kg);
石子:1273×20/1000=25.46(kg);
水:180×20/1000=3.60(kg)。(www.xing528.com)
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25 mm,小于施工要求的35~50 mm,需调整其和易性。在保持原水胶比不变的原则下,若增加5%灰浆,再拌和,测其坍落度为45 mm,黏聚性、保水性均良好,达到施工要求的35 ~50 mm。调整后,拌合物中各项材料实际用量为:
胶凝材料(水泥)(mbt):6.00+6.00×5%=6.30(kg);
砂(mst):13.12 kg;
石子(mgt):25.46kg;
水(mwt):3.60+3.60×5%=3.78 (kg)。
混凝土拌合物的实测体积密度为。则每立方米混凝土中,各项材料的试拌用量为:
试拌配合比为:
mbb:msb:mgb:mwb=308:642:1245:185=1:2.08:4.04:0.60
(3)检验强度,确定设计配合比。在试拌配合比基础上,拌制三种不同水胶比的混凝土。一种试拌配合比的水胶比为W/B=0.60,另外两种试拌配合比的水胶比分别为W/B=0.65和W/B=0.55。经试拌调整已满足和易性的要求。测其体积密度,W/B=0.65 时,ρ0h=2 370 kg/m3:W/B=0.55 时,ρ0h=2 390kg/m3。
每种配合比制作一组(三块)试件,标准养护28 d,测得抗压强度如下:
水胶比(W/B) 抗压强度(fcu,MPa)
0.55 29.2
0.60 26.8
0.65 23.7
作出实测强度与胶水比的关系图,如图5-12 所示。
由抗压强度试验结果可知,水胶比=0.60 的试拌配合比的混凝土强度能满足配制强度的要求,并且混凝土体积密度实测值(ρc,t)与计算值(ρc,c)相吻合,各项材料的用量不需要校正。故设计配合比为:
(4)根据含水率换算施工配合比。将设计配合比换算成现场施工配合为:胶凝材料(水泥)(m′b):m′b=mb=308 kg 砂(m′s):m′s=mb(1+a%)= 642x(1+3%)= 661(kg)石子(m′g):
图5-12 实测强度与胶水比关系图
m′g=mg(1+b%)= 1 245×(1+1%)= 1 257(kg)水(m′w):m′w=mw-msa%-mgb%=185-642×3%-1 245×1%=153(kg)施工配合比为:
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