普通混凝土配合比設計練習題

/一般混凝土協作比設計組成材料一般硅酸鹽水泥32.5級，實測水泥28d膠砂抗壓強度為36.8MPa，密度為=3100kg/m3；中砂：表觀密度=2650kg/m3，施工現場砂含水率為2%；碎石：5～40㎜，表觀密度=2700㎏/m3，施工現場碎石含水率為1%；水：自來水；摻合料：S95級礦渣粉，摻量為膠凝材料的10%，表觀密度ρg=2.8g/cm3（2）設計要求某橋梁工程橋臺用鋼筋混凝土（受冰雪影響），混凝土設計強度等級C30，要求強度保證率為95%，強度標準差計算值為3.0MPa。混凝土由機械拌合、振搗，施工要求塌落度為35～50㎜。試確定該混凝土的設計協作比及施工協作比。解：①步驟一：初步協作比設計②步驟二：基準協作比設計（按初步配比試拌0.025m3混凝土拌合物，……，將混泥土拌合物攪拌勻整后，做塌落度試驗，測得塌落度為25㎜，水泥漿增/③步驟三：設計協作比計算（拌制混凝土拌合物并成型試件，三個水灰比相應的28d抗壓強度結果分別為：45.1MPa、37.8MPa、30.1MPa；實測表觀密度：=2478kg/m3）④步驟四：施工協作比計算協作比設計案例

一、題目：

某工程剪力墻，設計強度等級為C40，現場泵送澆筑施工，要求坍落度為190～210mm，請設計混凝土協作比。施工所用原材料如下：

水泥：P.O42.5R,表觀密度ρc=3.1g/cm3；細骨料：自然中砂，細度模數2.8，表觀密度ρs=2.7g/cm3

粗骨料：石灰石碎石5-25mm連續(xù)粒級、級配良好，表觀密度ρg=2.7g/cm3

摻合料：Ⅱ級粉煤灰，摻量為膠凝材料的15%，表觀密度

ρg=2.2g/cm3；S95級礦渣粉，摻量為膠凝材料的15%，表觀密度ρg=2.8g/cm3；外加劑：萘系泵送劑水劑，含固量30%，舉薦摻量為膠凝材料的2%，減水率20%，密度ρm=1.1g/cm3水：飲用自來水

二、協作比計算

①確定配制強度：

該工程無近期統(tǒng)計標準差σ資料，查表,C40強度標準差σ值取5.0MPa混凝土配制強度fcu,o≥fcu,k+1.645σ=40+1.645×5.0=48.225(MPa)

取fcu,o=49.0MPa

假如設計強度等級≥C60,則計算強度

fcu,o≥1.15fcu,k

②確定水膠比

膠凝材料中粉煤灰摻量15%，礦渣粉摻量15%，查表粉煤灰影響系數Ⅱ級灰γf取0.83，?；郀t礦渣粉影響系數γs取1.00。

水泥為42.5R，無實測膠砂強度值，富余系數r取1.16，則

fce=γcfce,g=1.16×42.5=49.3(MPa)

膠凝材料28d膠砂強度計算值：

fb=γfγsfce=0.83×1.00×49.3=40.9(MPa)

水膠比：W/B=αafb/(fcu,o+αaαbfb)

=(0.53×40.9)/(49.0+0.53×0.20×40.9)=0.41

③確定用水量

查中砂混凝土用水量表:坍落度要求190~210mm，按200mm設計

查塑性混凝土的用水量，坍落度90mm，碎石最大公稱料徑31.5mm對應用水量205kg，以90mm坍落度的用水量為基礎，按每次增大20mm坍落度相應增加5kg用水量來計算坍落度200mm時，每m3混凝土用水量，(200mm-90mm)÷20mm/次=5.5次

用水量

205kg/m3+5kg/次×5.5次=232.5kg/m3摻萘系泵送劑，考慮外加劑的減水作用，計算每m3混凝土用水量：

mwo=232.5×(1-20%)=186kg/m3

④計算膠凝材料用量

膠凝材料總量

mb0=186/0.41=454kg/m3

其中粉煤灰用量

mf0

=454×15%=68kg/m3

礦渣粉用量：ms0

=454×15%=68kg/m3

水泥用量

mc0=

454-68-68=318kg/m3⑤外加劑用量

mm0=454×2%=9.08kg/m3

外加劑含水量

9.08×(1-30%)=6.36kg

對水膠比影響：

(186+6.36)/454=0.424

0.424-0.41=0.014＞0.01

故用水量要扣除外加劑含水量，則每m3混凝土用水量：

Mwo=186-6.36=180kg⑥確定砂率

按泵送混凝土砂率宜為35%~45%，選砂率40％

⑦確定砂、石用量

1)

以質量法計算：

假定該混凝土拌合物表觀密度mcp=2400kg/m3

接受質量法計算粗、細骨料用量時：

即：68+68+318+

mg0+

ms0+180+9.08=2400

40%=ms0/（mg0+ms0）

聯立求解二元一次方程得：mg0=1054kg/m3，

ms0=703kg/m3

則質量法的計算協作比為：

材料名稱

水泥

礦粉

粉煤灰

砂

碎石

泵送劑

水

計算用量（kg/m3）

318

68

68

703

1054

9.08

180

計算比例

1

0.21

0.21

2.21

3.31

2.8%

0.57

2)接受體積法計算

混凝土全部材料的體積之和為1m3：

即：

318/3100+68/2200+68/2800+mg0/2700+ms0/2700+180/1000+9.08/1100+0.01×1.00=

1

40%=（ms0）/（mg0+ms0）

聯立求解二元一次方程得：

碎石

mg0

=1060kg/m3，

砂ms0=706kg/m3，

則體積法的計算協作比為：

材料名稱

水泥

礦渣粉

粉煤灰

砂

碎石

泵送劑

水

計算用量（kg/m3）

318

68

68

706

1060

9.08

180

計算比例

1

0.21

0.21

2.22

3.33

2.8%

0.57

質量法和體積法分別計算粗細骨料的差異：

砂（706-703）/703=0.4%

碎石（1060-1054）/1054=0.6%

可見誤差很小

計算協作比應通過試拌測試并滿足拌合物性能要求，不管假定用水量如何，必需達到坍落度或擴展度要求，含氣量達到設計要求，測試實際容重，試驗時應細致視察混凝土工作性、抗離析性能等，然后依據下面步驟進行協作比調整；

1、依據調整后凈用水量重新計算單位用水量；

2、假如沒有獲得所需含氣量，針對要求的含氣量應重新估計外加劑用量；

3、經理論計算得出協作比后，需按假定容重和實測容重之比進行調整。

4、按JGJ55-2011《一般混凝土協作比設計規(guī)程》對設計協作比進行試配、調整和確定

（１）調整和易性，確定基準協作比

按初步計算協作比稱取材料進行試拌?；炷涟韬衔飻嚢鑴蛘鬁y坍落度（閱歷豐富時，可通過視察攪拌機內混凝土和易性，限制加水量），并檢查其粘聚性和保水性能的好壞。照實測坍落度小于或大于設計要求，可保持水灰比不變，增加或削減適量水泥漿；如出現粘聚性和保水性不良，可適當提高砂率；每次調整后再試拌，直到符合要求為止。當試拌工作完成后，記錄好各種材料調整后用量，并測定混凝土拌合物的實際表觀密度（ρc，t）。此滿足和易性的配比為基準協作比。

（２）檢驗強度和耐久性，確定試驗室協作比

基準協作比能否滿足強度要求，需進行強度檢驗。一般接受三個不同的協作比，其中一個為基準協作比，另外兩個協作比的水灰比值，應較基準協作比分別增加及削減0.05，其用水量應當和基準協作比相同，但砂率值可做適當調整并測定表觀密度。各種配比制作一組強度試件，如有耐久性要求，應同時制作有關耐久性測試指標的試件，標準養(yǎng)護28d天進行強度測定。

（3）協作比的確定

①確定混凝土初步協作比

依據混凝土強度試驗結果，宜繪制強度和膠水比的線性關系圖或插值法確定略大于配制強度對應的膠水比。

在試拌協作比的基礎上，用水量（mＷ）和外加劑用量（ma）依據確定的水膠比做調整；

膠凝材料用量（mb）取用水量乘以選定出的膠水比計算而得；

粗、細骨料用量（mg和ms）取基準協作比中的粗、細骨料用量，并按定出的灰水比進行調整。

至此，得出混凝土初步協作比。

②確定混凝土正式協作比

在確定出初步協作比后，還應進行混凝土表觀密度校正，其方法為：首先算出混凝土初步協作比的表觀密度計算值（ρc，c），即

ρc，c=mc+mf+ms+mw+mg

再用初步協作比進行試拌混凝土，測得其表觀密度實測值（ρc，t），然后計算校正系數δ

當混凝土表觀密度實測值和計算值之差的確定值不超過計算值的２％時，則上述得出的初步協作比即可確定為混凝土的正式協作比設計值。若二者之差超過２％時，則須將初步協作比中每項材料用量均乘以校正系數得值，即為最終定出的混凝土正式協作比設計值，通常也稱試驗室協作比。

5.混凝土施工協作比換算

混凝土試驗室協作比計算用料是以干燥骨料為基準的，但實際工地運用的骨料常含有確定的水分，因此必需將試驗室協作比進行換算，換算成扣除骨料中水分后、工地實際施工用的協作比。其換算方法如下：

設施工協作比1m3混凝土中水泥、水、砂、石的用量分別為mc’、mw’、ms’、mg’；并設工地砂子含水率為a％，石子含水率為b％。則施工協作比1m3混凝土中各材料用量為

mc’=mc

ms’=ms?(1+a%)

mg’=mg?(1+b%)

mw’=mw－ms’?a%－mg’?b%

以上例，按計算協作比拌制20L混凝土拌合物，接受質量法的計算協作比，各種材料稱量為：

材料名稱

水泥

礦粉

粉煤灰

砂

碎石

泵送劑

水

計算用量（kg/m3）

318

68

68

703

1054

9.08

180

20L用量

6.36

1.36

1.36

14.06

21.08

0.18

3.6

如測得的拌合物性能滿足設計要求，則將此協作比確定為試拌協作比。

另外再拌制水膠比分別增加和削減0.05的混凝土，分別成型抗壓強度試件，標準養(yǎng)護28d測試強度，如基準協作比強度達到49.5MPa，滿足配制強度要求

下一步對該協作比進行校正

計算混凝土協作比校正系數δ

假設拌合物表觀密度實測值=2410kg/m3，則：

δ=表觀密度實測值/表觀密度計算值

=2410/（318+68+68+703+1054+9.08+180）=