混凝土材料设计方案2

广西科技大学第六届大学生科技节混凝土配合比设计方案组别：敌敌威院系：土木建筑工程学院专业班级：土木113班成员：曾俊森郑金鑫杨建敏吴昊林2014年5月14日混凝土配合比设计方案书设计依据：设计要求：玉铁高速铁山港跨海大桥梁上部结构现浇箱梁，混凝土设计强度等级为：C40，施工要求塌落度为50-70mm，要求抗渗防裂。施工单位无历史统计资料。所用原材料为：⑴水泥：鱼峰P.O42.5(普通硅酸盐水泥)；密度：3150kg/m³；⑵中砂密度：2650kg/m³；⑶石：碎石5~40mm,密度3150kg/m³；⑷搅拌用水：自来水。（5）高效减水剂（6）I级粉煤灰，密度2300kg/m³（7）矿渣，密度2.9g/cm³一、初步配合比的计算：《混凝土强度检验评定标准》中规定，混凝土设计要求的强度保证率P为90%，查表5.26得t=1.645；施工单位无历史统计资料，强度标准差按表5.27选定，因混凝土设计强度等级为C40，则=5表5.26不同t值得保证率Pt0.000.500.841.001.201.281.401.60P/％50.069.280.084.188.590.091.994.5表5.27强度标准差按砼强度标准差≤C20C25-C45C50-C55∑4.05.06.01、计算混凝土试配强度fcu.ofcu.o=fcu.k+t=(40+1.645×5)MPa=48.225MPat1.6451.701.811.882.002.052.333.00P/％95.095.596.597.097.799.099.499.872、水灰比计算W/C根据保罗米公式，按下列计算水灰比：W/C=aa×fb/(fcu.o+aa×ab×fb)回归系数aa、ab取值表骨料品种系数碎石卵石aa0.530.49ab0.200.13富于系数取值表水泥强度等级值32.542.552.5富余系数1.121.161.10粗骨料为碎石aa=0.53;ab=0.20;因为水泥无实测值，故按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2010中公式（5.0.3-2）和公式（5.0.3-1）得c=1.16a3.495.4216.1cMPffbcce查表5.37，复合掺和料代替水泥的总量不大于40%，其中粉煤灰和矿渣各取20%，则rf=0.8rs=0.95fb＝rfrsfce=47.373.4995.08.0W/B=aa×fb/(fcu.o+aa×ab×fb)38.037.470.200.5348.22537.470.53根据耐久性要求，按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2010中规定，根据耐久性要求由表5.17查得：C40最大水胶比为0.45，0.45大于0.38，取W/B=0.40、确定用水量Wo,查表5.15表5.15塑性混凝土用水量(kg/m3)拌合物稠度卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径(mm)项目指标10.020.031.540.016.020.031.540.0坍落度（mm）10-3019017016015020018517516535-5020018017016021019518517555-7021019018017022020519518575-90215195185175230215205195碎石最大粒径为40mm，要求塌落度为50--70mm，取0wm=185Kg/m31）计算用水量）（1W减水剂为高效减水剂，减水率为20%。按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2010中公式（4.0.1）计算：kg148%201185)1(0）（wwamm式中wam----掺外加剂每立方混凝土用水量（kg）0wm----未掺外加剂每立方混凝土用水量（kg）-----表示外加剂减水率(%)取kgmwa148W1去外加剂掺量a为1.5%mbo=mwo/(W/B)=148/0.38=389.5kg每立方米混凝土中外加剂参量为ma0=mb0a=389.5×1.5%=5.84kg4、计算胶凝材料用量每立方混凝土的胶凝材料用量mbo=mwo/(W/B)=148/0.38=389.5kg当粉煤灰及矿渣均掺20%时，每立方米混凝土中粉煤灰及矿渣总量为mf0=mb0=389.5×40%=155.8kg则粉煤灰及矿渣均用量为155.8×0.5=77.9kg水泥用量为Mc0=mb0-mf0=389.5-155.8=233.7kg5、选择合理砂率SP查表5.16表5.16混凝土砂率选用表水灰比（W/C）卵石最大粒径/mm碎石最大粒径/mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41由算的水灰比W=0.38，最大粒径为40mm,取砂率SP=30%6、计算砂、石用量质量法mf0+mc0+mg0+ms0+mwa=mcp而βs=ms0/(mg0+msa)×100%取混凝土单位质量mcp为2400Kg/m3，155.8+233.7+mg0+ms0+148=2400βs=ms0/(mg0+msa)×100%=30%解得Ms0=558.75kg;mgo=1303.75kg水泥用量：233.7kg砂子：558.75kg石子：1303.75kg水：148kg减水剂：5.84kg粉煤灰：77.9kg矿渣：77.9kg配制25L混凝土所需材料用量水泥用量：233.7×100025=5.84kg砂子：558.75×100025=13.97kg石子：1303.75×100025=32.59kg水：148×100025=3.7kg减水剂：5.84×100025=0.146kg粉煤灰：77.9×100025=1.95kg矿粉：77.9×100025=1.95kg试拌材料用量见表1：表1：实验混凝土试拌用量表基准配合比质量比每立方米砼用量/kg试拌用量/kg水泥1233.75.84砂子2.39558.7513.97石子5.581303.7532.59水0.6331483.7减水剂0.0245.850.146粉煤灰0.3577.91.95矿粉0.3577.91.95七、实验和易性调整将上述材料手工拌合均匀、调整，观察拌合物的黏聚性和保水性，测定坍落度值大小，计算出混凝土基准配合比。假若测得的坍落度值不符合设计要求时，调整方法：当测得拌合物的坍落度小于（50～70mm）施工要求，可保持水灰比不变，掺入5%或者10%的水和水泥进行调整；当坍落度过大时（＞70mm），可保持砂率不变，增加5%或者10砂和石子;若粘聚性或保水性不好，则需增加砂子，适当提高砂率，尽快搅拌均匀，重做坍落度测定直到和易性符合要求为止。坍落度测定记录如表表2：混凝土拌合物和易性测定与调整记录表试件组别W/C日期顺序材料用量（kg）测定结果CSGWfmFK塌落度（mm）粘聚性保水性是否符合要求调整前第一次调整后第二次调整后同时，在拌制混凝土中利用用量筒测混凝土表观密度。数据记录如表混凝土表观密度记录表容量筒容积/L容量筒质量m1/㎏容量筒及砼拌合物总质量m2/㎏砼拌合物表观密度（㎏/m3）100012cVmm试中c—混凝土拌合物表观密度，3/mkg;1m—容量筒的质量，kg;2m—容量筒和混凝土拌合物总重量，kg;V—容量筒体积，L。八、实验步骤1）清点实验仪器设备。2）称量根据计算书按试拌用量称取各材料。3）将拌板、拌铲、坍落度筒、捣棒等用湿布湿润，将砂倒在拌板上，然后加入水泥，用铲自板一端翻拌至另一端，来回重复，直至充分混合，颜色均匀，再加上石子，翻拌至混和均匀为止。4）将干混物堆成堆，在中间形成一凹槽，将与称量好的水倒约一半在凹槽中（勿使水流出），然后仔细翻拌，铲切，并徐徐加入剩余的水，继续翻拌，铲切，每翻拌一次，用铲在拌合物上铲切一次，直到拌合物均匀为止。拌和时间从加水时算起，搅拌时间为4—5分钟。5）把坍落度筒放在不吸水的刚性水平板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。6）把拌和好的混凝土试样用小铁铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的1/3左右。每层用捣棒插捣25次，插捣应沿螺旋方向向外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜；插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度；插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。在插捣过程中，如混凝土陈落到低于筒口，则应及时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土并用抹刀抹平。7）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒，提高过程应在5-10s内完成。从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。8）提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后的混凝土试体最高点之间的高度差，即为混凝土拌合物的坍落值（以mm为单位，精确至5mm）9）坍落度筒提离后，如果混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样进行测定。如第二次仍出现这种现象，则表示该混凝土和易性不好，应记录备查。10）观察坍落后的混凝土试体的粘聚性及保水性。粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，此时，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌合物中稀浆析出的程度评定坍落度提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌合物的保水性能不好，如无此现象则表明保水性好。11）坍落度的调整：当测得拌合物的塌落度小于实验要求（50mm），可保持水灰比不变，掺入5%或者10%的水和水泥进行调整；当塌落度过大时（70mm），可保持砂率不变，增加5%或者10%砂和石子；当水灰比的混凝土拌合物塌落度与要求值差超过允许偏差时，可通过相应增加、减少用水量进行调整。12）若粘聚性或保水性不好，则需增加砂子，适当提高砂率，尽快搅拌均匀，重做塌落度测定直到和易性符合要求为止。参考文献[1]中国建筑科学院研究院主编普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）北京2001[2]中国人民共和国水利部主编粉煤灰混凝土应用技术规范（GBJ146-90）北京1991[3]中国建筑科学研究院主编早期推定混凝土强度试验方法标准（JGJ/T15-2008）北京中国建筑工业出版社2008[4]中国建筑材料科学研究院主编高强高性能混凝土用矿物外加剂（GB/T18736-2002）北京2002[5]中华人民共和国建设部主编普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）北京2003[6]用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉（GB/T18046-2008）北京中国标准出版社2008[7]彭小芹主编土木工程材料重庆重庆大学出版社2008[8]严捍东主编新型建筑材料教程北京中国建材工业出版社2008[9]马铭彬主编土木工程材料实验与题解重庆重庆大学出版社20062014年5月14日