《道路建筑與養(yǎng)護材料》能力訓練三 普通水泥混凝土組成設計

能力訓練三普通水泥混凝土組成設計普通水泥混凝土的組成設計訓練目的：掌握水泥混凝土設計的方法、步驟訓練要求：根據(jù)所給的已知材料，確定出水泥混凝土的配合比訓練指導：一、普通水泥混凝土配合比設計的目的確定出滿足工程技術經(jīng)濟指標的混凝土各組成材料的用量。二、普通混凝土配合比設計依據(jù)：普通水泥混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2000）三、普通水泥混凝土配合比設計條件：混凝土配合比設計前必須具備下列條件，才能進行設計。1．混凝土強度等級2．工程部位和施工方法3．原材料的選擇和試驗資料四、普通水泥混凝土配合比設計方法(抗壓強度為指標的計算方法)（一）初步配合比的計算1．確定混凝土的配制強度fcu,0為了使所配制的混凝土具有必要的強度保證率(即P=95％)，要求混凝土配制強度必須大于其標準值。按下式確定：(1-1)混凝土標準差()按下式計算混凝土強度標準差()可根據(jù)近期同類混凝土強度資料求得，其試件組數(shù)不應少于25組。當混凝土強度等級為C20和C25級，其強度標準差計算值小于2．5MPa時，計算配制強度時的標準差應取不小于2．5MPa；當混凝土強度等級等于或大于C30級，其強度標準差計算值小于3.0MPa時，計算配制強度時的標準差應取不小于3.0MPa。若無歷史統(tǒng)計資料時，強度標準差可根據(jù)要求的強度等級按下表規(guī)定取用標準差值2．計算水灰比(W/C)1)按混凝土要求強度等級計算水灰比和水泥實際強度,根據(jù)已確定的混凝土配制強度fcu,o,由式1-2計算水灰比:(1-2)式中:fcu,o—混凝土配制強度(MPa)；---混凝土強度回歸系數(shù).根據(jù)使用的水泥和粗、細集料經(jīng)過試驗得出的灰水比與混凝土強度關系式確定,若無上述試驗統(tǒng)計資料時,可查表一數(shù)值；回歸系數(shù)選用表表一集料類別回歸系數(shù)碎石0.460.07卵石0.480.33C/W-混凝土所要求的灰水比；fce---水泥的實際強度值(MPa)，由下式1-3確定；(1-3)在無法取得水泥實際強度時,采用的水泥強度按式1-4計算；(1-4)式中：fce,k---水泥強度等級的標準值（MPa）；rc----水泥強度等級值的富裕系數(shù)，該值按各地區(qū)實際統(tǒng)計資料確定，通常取1.00－1.13。2)按耐久性校核水灰比按式(1-3)計算所得的水灰比，系按強度要求計算得到的結果。在確定采用的水灰比時，還應根據(jù)混凝土所處環(huán)境條件，耐久性要求的允許最大水灰比按《普通水泥混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55－2000）進行校核。如按強度計算的水灰比大于耐久性允許的最大水灰比，應采用允許的最大水灰比。3．確定單位用水量(mw)1)水灰比在0．40～0．80范圍時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可按《普通水泥混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55－2000）要求選取。2)水灰比小于0．40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應通過試驗確定。3)流動性和大流動性混凝土的用水量則以1）中坍落度90mm的用水量為基礎，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計算出未摻外加劑時的混凝土的用水量。當摻外加劑時，混凝土用水量可按式(3-13)計算。（1－5）4．計算單位水泥用量(mco)1)按強度要求計算單位用灰量每立方米混凝土拌合物的用水量(mwo)選定后，即可根據(jù)強度或耐久性要求和已求得的水灰比(W/C)值計算水泥單位用量。mco=mwo/W/C（1－6）2)按耐久性要求校核單位用灰量根據(jù)耐久性要求，普通水泥混凝土的最小水泥用量，依結構物所處環(huán)境條件規(guī)定見《普通水泥混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55－2000）。按強度要求由式(1-6)計算得的單位水泥用量，應不低于《普通水泥混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55－2000）規(guī)定的最小水泥用量。5．選定砂率(βs)1)坍落度為10～60mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、最大粒徑和混凝土拌合物的水灰比，按《普通水泥混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55－2000）進行選擇。2)坍落度大于60mm的混凝土砂率，可按經(jīng)驗確定，也可在1）的基礎上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度予以調整。3)坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應經(jīng)試驗確定。6．計算粗、細集料單位用量(mgo：mso)粗、細集料的單位用量，可用質量法或體積法求得。1)質量法質量法又稱假定表觀密度法。該法是假定混凝土拌合物的表觀密度為一固定值，混凝土拌合物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。在砂率值為已知的條件下，粗、細骨料的單位用量可由式(1-7)得：（1－7）混凝土假定濕表觀密度參考表表六2）體積法又稱絕對體積法。該法是假定混凝土拌和物的體積等于各組成材料的絕對體積和混凝土拌和物中所含空氣體積之總和。在砂率已知的條件下，粗、細集料的單位用量可由式（1－8）關系求得：（1－8）式中：2005）測定。以上兩種確定粗、細集料單位用量的方法，一般認為，質量法比較簡便，不需要各種組成材料的密度資料，如施工單位已積累有當?shù)爻Ｓ貌牧纤M成的混凝土假定表觀密度資料，亦可得到準確的結果。體積法由于是根據(jù)各組成材料實測的密度來進行計算的，所以獲得較為精確的結果。初步配合比為mco:mwo:mso:mgo（二）試配、調整提出基準配合比1.試配1)試配材料要求試配混凝土所用各種原材料，要與實際工程使用的材料相同，粗、細集料的稱量均以干燥狀態(tài)為基準。如不是用干燥集料配制，稱料時應在用水量中扣除集料中超過的含水量值，集料稱量也應相應增加。但在以后試配調整時配合比仍應取原計算值，不計該項增減數(shù)值。2)攪拌方法和拌合物數(shù)量混凝土攪拌方法，應盡量與生產(chǎn)時使用方法相同。試配時，每盤混凝土的數(shù)量一般應不少于表七的建議值。如需進行抗折強度試驗，則應根據(jù)實際需要計算用量。采用機械攪拌時，其攪拌量應不小于攪拌機額定攪拌量的1／4?；炷猎嚺涞淖钚嚢枇勘砥?.校核工作性，確定基準配合比．按計算出的初步配合比進行試配時，以校核混凝土拌合物的工作性（坍落度或維勃稠度試驗檢驗）。如試拌得出的拌合物的坍落度(或維勃稠度)不能滿足要求，或粘聚性和保水性能不好時，應在保證水灰比不變的條件下相應調整用水量或砂率，直到符合要求為止。然后提出供混凝土強度校核用的“基準配合比”，即mca：mwa：msa：mga（三）檢驗強度、確定試驗室配合比1.制備試件、檢驗強度為校核混凝土的強度，至少擬定三個不同的配合比。當采用三個不同的配合比時，其中一個為按上述得出的基準配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應較基準配合比分別增加及減少0．05(或O．10)，其用水量應該與基準配合比相同，砂率可分別增加及減少1％。制作檢驗混凝土強度試驗的試件時，應檢驗混凝土拌合物的坍落度(或維勃稠度)、粘聚性、保水性及拌合物的表觀密度，并以此結果表征該配合比的混凝土拌合物的性能。為檢驗混凝土強度，每種配合比至少制作一組(三塊)試件，在標準養(yǎng)護28d條件下進行抗壓強度測試。2.確定試驗室配合比根據(jù)“強度”檢驗結果和“濕表觀密度”測定結果，進一步修正配合比，即可得到“試驗室配合比設計值”。1)根據(jù)強度檢驗結果修正配合比①確定用水量(mwb)取基準配合比中的用水量(mwa)，并根據(jù)制作強度檢驗試件時測得坍落度(或維勃稠度)值加以適當調整確定。②確定水泥用量(mcb)取用水量乘以由“強度一灰水比”關系定出的，為達到配制強度(?cu,0)所必須的灰水比值。③確定粗、細集料用量(msb和mgb)，取基準配合比中的砂、石用量，并按定出的水灰比作適當調整。2)根據(jù)實測拌合物濕表觀密度校正配合比①根據(jù)強度檢驗結果校正后定出的混凝土配合比，計算出混凝土的“計算濕表觀密度”，即（1－9）②校正系數(shù)是將混凝土的實測表觀密度值除以計算濕表觀密度值得出；（1－10）③當混凝土表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2％時，則mcb:msb:mgb:mwb即為試驗室配合比；當二者之差超過2％時，應將配合比中每項材料用量均乘以校正系數(shù)，即得最終確定的試驗室配合比設計值。（1－11）即：mcb:mwb:msb:mgb（四）施工配合比換算試驗室最后確定的配合比，是按絕干狀態(tài)集料計算的。而施工現(xiàn)場砂、石材料為露天堆放，都有一定的含水率。因此，施工現(xiàn)場應根據(jù)現(xiàn)場砂、石的實際含水率的變化，將試驗室配合比換算為施工配合比。設施工現(xiàn)場實測砂、石含水率分別為a％、b％。則施工配合比的各種材料單位用量：（1－12）施工配合比為mc:ms:mg:mw五、普通水泥混凝土配合比設計示例普通混凝土配合比設計（質量法）一、配合比設計條件設計強度使用地點及部位拌和方法振搗方法澆注方式要求稠度備注C25某橋墩臺機械拌和機械振搗推車運送混凝土30mm-50mm二、材料情況名稱產(chǎn)地種類及規(guī)格堆積密度表觀密度水泥－P.O32.51.313.10g/cm3實際強度32.5×1.17=38砂－中砂1.422.65g/cm3含泥量0.9%石－5－40mm碎石1.512.71g/cm3含泥量0.5%水－飲用水外加劑－摻量-摻和料－摻量-備注三、配合比計算（依據(jù)JGJ55-2000）四、配合比試拌1.fcu.o=fcu.k+1.645=25=1.645×5=33.2MPamco=343×0.026=8.92kg2.W/C=0.46×38/33.2+0.46×0.07×38=0.51mso=638×0.026=16.59kg3.mwo=(查表)=175kgmgo=1294×0.026=33.64kg4.mco=mwo/W/C=175/0.51=343kgmwo=175×0.026=4.55kg5.mso+mgo=2450-343-175=1932kg混凝土密度=26.0-1.80/10=2420kg/m36.砂率查表的33%拌合物稠度=35mm7.mso=(mso+mgo)×33%=1932×33%=638kgmco:mwo:mso:mgo=8.92kg:4.55kg:16.59kg:33.6kg或mco:mso:mgo=1:1.86:3.77;W/C=0.518.mgo=(mso+mgo)-mso=1932-638=1294kg即：mco:mwo:mso:mgo=343kg:175kg:638kg:1294kg五、每方混凝土用量mco=2420/(1+1.86+3.77+0.51)=2420/7.14=339kgmso=mco×1.86=339×1.86=631kgmgo=mco×3.77=339×3.77=1278kgmwo=mco×0.51=339×0.51=173kg六、混凝土抗壓強度f726.3MPaf2835.5MPa作業(yè)：根據(jù)所給的已知材料，要求詳細寫出水泥混凝土設計各步驟的計算過程。試計算某嚴寒地區(qū)大橋下部結構用混凝土的配合比。原始資料：(1)要求設計強度fcu,k=30MPa,坍落度要求4-5cm;