1、試配強度(查表σ值取5.0)
fcu.o=fcu.k+1.645σ=30+1.645×5=38.2(Mpa)
2、計算水灰比,根據規范查表αa=0.46 αb=0.07 fce=42.5Mpa
w/c=0.46×42.5/(38.2+0.46×0.07×42.5)=0.49
為滿足混凝土的耐久性要求w/c取0.46
3、用水量確定,查表計算,因設計配合比坍落度為100~140mm,最大公稱粒徑為31.5mm碎石,故用水量W=205Kg/m3.根據實際拌合物坍落度選定用水量W=215Kg/m3.
4、摻MDN-A高效減水劑2.0%,減水率為15%
W0=215×(1-15%)=182.75 取183
5、計算水泥用量:C0=183/0.46=398Kg/m3
6、計算砂石料用量(S0、G0),查表并計算SP,取上限SP為44%,假定砼容重為2360Kg/m3
S0=(2360-398-183)×44%=783Kg/m3
G0=2360-783-398-183=996Kg/m3
7、計算MDN-A高效減水劑2.0%,減水率為15%
J0=C0×2.0%=398×2.0%=7.96Kg/m3
所謂混凝土施工配合比是指混凝土中各組成材料之間的比例關系。
調整步驟:設試驗室配合比為:水泥:水:砂子:石子=1:x:y:z,現場砂子含水率為m,石子含水率為n,則施工配合比調整為: 1:(x-y*m-z*n):y*(1+m):z*(1+n)。
混凝土配合比設計是混凝土工程中很重要的一項工作,它直接影響到混凝土的順利施工、混凝土工程的質量和混凝土工程的成本。
當前混凝土的特點是普遍摻入礦物摻合料和高效減水劑?;炷林兴?、水泥、砂、石四種原材料中增加了礦物摻合料,因此傳統的配合比三要素──水灰比、漿骨比、砂石比,就成為水膠比、漿骨比、砂石比和礦物摻合料用量等四要素。配合比中需要求出的未知數由傳統的4個變成5個。最后由各材料在滿足施工要求的前提下緊密堆積的原理,用絕對體積法計算出各材料用量。
當前我國混凝土配合比計算常用方法
假定容重法
“假定密度法”本來是在絕對體積法的基礎上產生的?;炷僚浜媳鹊脑硎前凑?m3混凝土拌合物由各原材料緊密堆積而成,即1m3混凝土體積等于各原材料絕對密實體積之和(即不計各原材料內部孔隙)。過去水泥、砂石的表觀密度變化不大,所配制混凝土的表觀密度變化也不大,因此為了簡化試配,對水灰比為0.5左右的混凝土假定表觀密度為2400kg/m3,對高強混凝土假定表觀密度為2450kg/m3,試拌后實測差別不大。
但是如今普遍使用較大摻量的礦物摻合料,例如粉煤灰表觀密度為1.90~2.40g/cm3,磨細礦渣表觀密度約為2.60g/cm3,與水泥表觀密度的3.0g/cm3左右相比相差就大了,按上述假定的表觀密度計算,則體積都會大于1m3,摻合料越多,大得越多。因此從根本上,還是應當使用絕對體積法。當然,正如任何方法都有一定的假設,絕對體積法的假設是忽略水泥水化所減少的那部分水的體積,但是,混凝土在新拌狀態時,這部分水相對于混凝土的總體積來說是很少的。為了彌補這部分忽略水的體積,建議用絕對體積法計算時,不必計入攪拌式挾入的孔隙體積。
等水膠比法
摻礦物摻合料后的水膠比與未摻礦物摻合料時的水灰比值相同,即簡單等量取代。因礦物摻合料密度小,使漿體體積變大,即漿骨比增大,例如,假定普通水泥密度為3.0g/cm3,粉煤灰密度為2.2g/cm3,當以粉煤灰簡單取代30%的水泥時,漿體體積就會增加37L。水泥加水硬化后的體積收縮是混凝土的特性之一,加入骨料制成混凝土后,由于骨料的溫度變形系數比硬化水泥漿體的溫度變形系數小一半多,則對混凝土起穩定體積的作用。漿骨比越小,硬化混凝土收縮值越??;漿骨比增大勢必會對混凝土的體積穩定性有影響。此外,因粉煤灰反應速率和反應率低,混凝土早期漿體水灰比增大。例如假定有一原水灰比為0.57的混凝土,如果用粉煤灰簡單取代30%的水泥,水膠比仍為0.57,忽略粉煤灰表面吸附水,則早期水灰比就會增大到0.81,同時混凝土強度肯定下降;為了保持混凝土強度不變,將水膠比降至0.5,則早期水灰比仍有0.71。這樣大的水灰比就會造成早期較大的孔隙率。
因此,摻粉煤灰時,不能采用不變的等水膠比,必須降低水膠比才能發揮粉煤灰的作用。
摻用粉煤灰的超量取代法
由于對礦物摻合料的不了解,混凝土的設計與工程質量管理人員限制礦物摻合料的摻量,于是有關配合比的規范中提出粉煤灰的“超量取代法”,即,在能被接受的摻量范圍取代水泥,另多摻一部分取代砂子。這只是一種計算而已,在數量上“代砂”,實際上因為細度量級的差別在功能上粉煤灰并不是砂,不可能“代砂”,仍然是膠凝材料,卻因為“超量”而變相增加漿體含量、減小水膠比,但是,在形式上,并未公開實際的粉煤灰摻量和實際的水膠比,在客觀上起了遮人耳目的作用。水膠比是混凝土配合比的三要素之一,在原材料相同的情況下,影響混凝土強度的主要因素是有效拌合水與包括水泥在內的全部粉細料的比值,即水膠比。即使摻入傳統意義上的惰性材料如磨細石英砂等石粉,超量取代法不能用的原因,還在于對水膠比界定的混亂。例如有的攪拌站在膠凝材料中不計入超量取代的部分,聲稱摻粉煤灰前后的水灰比不變。已有實例表明,這種做法使得工程中出現問題時,無法從所報的配合比上分析原因。有人認為摻粉煤灰后的混凝土抗裂性改善不明顯,漿骨比增大是其原因之一。建議今后不要再采用這種實際上增加漿骨比的計算方法。
等水灰比法
基于某些人對水泥認識的局限性,把水泥廠生產的混合材水泥叫做水泥,而在攪拌站生產混凝土時摻的礦物摻合料不算在水泥中,簡單地保持水灰比不變,減小用水量,降低水膠比,希望以此保證混凝土強度不變,但是這種做法的結果是水膠比將過大,實際強度會超過期望值。以粉煤灰為例,如果摻入粉煤灰后仍保持水灰比不變,則需降低水膠比。粉煤灰摻量越大,水膠比需降低越多。例如,假定所用水泥密度為3.1g/cm3,原始(FA摻量為0)水灰比為0.50,當密度為2.4g/cm3的粉煤灰摻量為30%時,使水灰比不變的水膠比應為0.40,依此類推,粉煤灰摻量為40%時,水膠比應為0.30。這是忽略了粉煤灰表面吸附水而計算出來的。實際上由于粉煤灰表面對水的吸附,自由水并不像計算的那樣大,則所需水膠比可以更大些。同時,這種方法的粉煤灰摻量是按等質量取代水泥摻入的,總膠凝材料質量不變,但因粉煤灰密度比水泥的小,粉煤灰摻量越大,總膠凝材料體積越大,水膠比降得太低時,會影響拌合物的施工性,就需要增加用水量(同時按水膠比增加膠凝材料用量),不僅會增加試配工作量,還會因漿骨比增大而影響混凝土的體積穩定性。
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