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混凝土配合比设计例题


混凝土配合比设计例题

【例题 1】某工程制作室内用的钢筋混凝土大梁, 混凝土设计强度等级为C20,施工要求坍落度 为35~50mm,采用机械振捣。该施工单位无历 史统计资料。? 采用材料:普通水泥,32.5级,实测强度为 34.8 MPa,密度为3100kg/m3;中砂,表观密 度为2650kg/m3,堆积密度为1450kg/m3;卵石, 最大粒径20mm

,表观密度为2.73g/cm3,堆积 密度为1500kg/m3;自来水。试设计混凝土的 配合比(按干燥材料计算)。若施工现场中砂含 水率为3%,卵石含水率为1%,求施工配合比。

【解】 (1) 确定配制强度。 (2) 确定水灰比(W/C)

(3) 确定用水量(mW0)
(4) 计算水泥用量(mC0) (5) 确定砂率 (6) 计算砂、石用量mS0、mG0 (7) 计算初步配合比

(8) 配合比调整
(9) 试验室配合比 (10) 施工配合比

(1)确定配制强度。 该施工单位无历史统计资料,查表5.21取 σ=5.0MPa。? fcu,o=fcu,k+1.645σ =20+8.2 =28.2(MPa)? (2)确定水灰比(W/C)? ①利用强度经验公式计算水灰比:
f cu ,v

②复核耐久性 查表规定最大水灰比为0.65, 因此W/C=0.49满足耐久性要求。

C ? 0.48 f ce ( ? 0.33) W

W ? 0.49 C

(3)确定用水量(mW0) 此题要求施工坍落度为35~50mm,卵石最大粒 径为20mm,查表得每立方米混凝土用水量: mW0=180kg? (4)计算水泥用量(mC0)?? mC0=mW0×C/W=180×2.02≈364(kg)? 查表规定最小水泥用量为260kg,故满足耐久性 要求。? (5)确定砂率 根据上面求得的W/C=0.49,卵石最 大粒径20mm,查表,选砂率βS=32%。

(6)计算砂、石用量mS0、mG0?? ①按体积法列方程组
mco ? mGo ? mSo ? mWo ? 10? ? 1000

?c

?oG

?oS

?W

解得 mSO=599kg mGO=1273kg

mSo ?S ? mSo ? mGo

②按质量法:强度等级C20的混凝土,取混 凝土拌合物计算表观密度m′CP=2400kg/m3,列 方程组?

? mco ? mGo ? mSo ? mWo ? mCP
mSo ?S ? mSo ? mGo

解得 mSO=594k mGO=1262kg

(7)计算初步配合比?

①体积法?
mC0∶mS0∶mG0=364∶599∶1273=1∶1.65∶3.50 W/C=0.49? ②质量法? mC0∶mS0∶mG0=364∶594∶1262=1∶1.63∶3.47?

W/C=0.49?
两种方法计算结果相近。

(8)配合比调整 按初步配合比称取15L混凝土拌合物的材料:? 水泥 364×15/1000=5.46kg? 砂子 599×15/1000=8.99kg? 石子 1273×15/1000=19.10kg?



180×15/1000=2.70kg?

①和易性调整 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25mm,小于施工要求的 35~50mm,应保持原水灰比不变,增加5%水泥浆。再经 拌和后,坍落度为45mm,粘聚性、保水性均良好,已满 足施工要求。

此时各材料实际用量为:? 水泥 5.46+5.46×5%=5.73kg? 砂 8.99kg? 石 19.10kg? 水 2.70+2.70×5%=2.84kg? 并测得每立方米拌合物质量为 mCP=2380kg/m3? ②强度调整 方法如前所述,此题假定 W/C=0.49时,强度符合设计要求,故不需调整。

(9)试验室配合比 上述基准配合比为:? 水泥∶砂∶石=5.73∶8.99∶19.10=1∶1.57∶3.33? W/C=0.49?? 则调整后1m3混凝土拌合物的各种材料用量为:? mC=5.73/(5.73+8.99+19.10+2.84)×2380=372kg? mS=1.57×372=584kg?

mG=3.33×372=1239kg?
mW=0.49×372=182kg

试验室配合比见下表: 材料名称 水泥

砂 584 1.57

卵石 1239 3.33

水 182 0.49

1m3混凝土拌合 物各材料用量 (kg)
质量配合比

372 1

(10)施工配合比

1m3拌合物的实际材料用量(kg):?
mC′=mC=375kg?

mS′=mS(1+a%)=584×(1+3%)=602kg?
mG′=mG(1+b%)=1239×(1+1%)=1251kg? mW′=mW-mS· a%-mG· b%=182-17.5-12.4=152kg

?
?

【例题 2】混凝土配舍比设计实剜
某工程的钢筋混凝土梁(干燥环境),混凝土设计强度 等级为C30,施工要求坍落度为30~50 mm(混凝土由 机械搅拌,机械振捣),施工单位无混凝土强度历史统 计资料。 材料:普通硅酸盐水泥,强度等级52.5号(实测28 d 强度58.0 MPa),密度ρc=3 100 kg/m3; 中砂,表观密度ρs=2 650 kg/m3; 碎石,表观密度ρg=2 700kg/m3,最大粒径20 mm; 自来水。 施工现场砂的含水率为2%,碎石含水率1%。 设计该混凝土的配合比,并换算为施工配合比。

? ? ? ?

?
?

(一)初步配合比计算 1.确定配制强度 fcu.0=fcu.k+1.645σ 查表,当混凝土强度等级为C30时,取σ=5.0 fcu.0=30+1.645×5.0=38.2 MPa 2.确定水灰比

? ?

查表,干燥环境最大允许水灰比为0.65。 所以取优mw/mc=0.53 3.确定单位用水量 查表,取mwo=195 kg。 4.计算水泥用量

? ?

?

?

?

?

查表4—7(P52),最小水泥用量为260 kg,所以 应取mc0=368kg。 5.确定砂率 查表,βs=33%。 6.计算砂石用量 (1)质量法 假定混凝土表观密度mcp=2 400 kg/m3, mc0+ms0+mg0+mw0=mcp

?

?
?

混凝土计算配合比为: mc0:mw0:ms0:mgo=368:195:606:1 217 =1:O.53:1.65:3.31 (2)体积法

?

?

解以上联立方程,得: ms0=599 kg,mg0=1 223 kg 混 凝土计算配合比为: mc0:mw0:ms0:mg0=368:195: 599:1 223 =1:0.53:1.62:3.32 两种方法计算结果比较接近。

?



? ? ?

?

?
?

(二)试配调整 1.和易性调整 以体积法计算所得配合比为例。试拌15 L混凝土,其材料用量为: 水泥:0.015×368=5.52 kg 水:0.015×195=2.93 kg 砂:0.015×599=8.99 kg

?

?

?

?

石子:0.015×1 223=18.35 kg ’ 按上述用量称量并搅拌均匀,做坍落度试验,测得坍 落度为20 mm。 保持水灰比不变,增加用水量及水泥用量各4%,即用 水量增加到3.08 kg,水泥用量增加到5· 81 kg,测得 坍落度为30 mm,粘聚性、保水性均良好。 经调整后各种材料用量为:水泥5· 81 kg,水3.08 kg, 砂8.99 kg,石子18.35 kg,总用量为36.23 kg,实 测混凝土拌和物的表观密度为2 415 kg/ms。混凝土的 “基准配合比”各种材料用量为:

?

水泥用量:
用水量: 砂用量: 石子用量:

?

?

?

?

2.强度复核

采用0.48、0.53、0.58三个不同的水灰比计算 配合比,试拌测定坍落度均符合要求,标准养护28 d 后,测得的抗压强度见表4—22。
表4—22不同水灰比的混凝土立方体抗压强度 水灰比mw/mc 灰水比mc/mw 混凝土立方体抗压强 度fcu(MPa) 39.3 38.4 37.7

0.48 0.53 0.58

2.08 1.89 1.72

?

用图解法得,当立方体抗压强度为38.2 MPa时, 相应的灰水比mc/mw=1· 86,即水灰比mw/ mc=0.54。
3.实验室配合比的计算 (1)按强度检验结果修正配合比 ①用水量mw 取基准配合比中的用水量,即:mw=197 kg ②水泥用量mc mc=mw/(mw/mc)=197/0.54=365kg

? ? ? ? ? ?

?
? ? ? ?

?

?
? ? ?

?

③砂、石子用量ms,mg 按基准配合比中的砂用量,即: ms=607 kg; mg=1 238 kg (2)按实测表观密度修正配合比 根据符合强度要求的配合比试拌混凝土,测得混凝土拌 和物的实测表观密度为: ρc,t=2 405 kg/m3 混凝土拌和物表观密度的计算值为: Pc,c=mw+mc+ms+mg=197+365+607+1 238 =2 407 kg/m3 由于混凝土拌和物表观密度的计算值与实测值之差的绝 对值不超过计算值的2%,故不必进行修正。 混凝土试验室配合比见表4—23。

?表4—23混凝土的实验室配合比

单位:kg

材料名称

水 泥





石 子

每立方米混 凝土的用量

365

197

607

1 238

? ? ?

?

?

(三)施工配合比 水泥:m’c=365 kg 砂:m’s=607+607×0.02=619 kg 石子: m’g=1 238+1 238×0.01=1 250 kg 水:m’w=197-607×O.02— 1238×0.01=172 kg 混凝土施工配合比见表4—24。

表4—24混凝土的施工配合比 单位.kg

材料名称

水 泥





石 子

每立方米混凝土 的用量

365

172

619

1 250

普通混凝土配合比设计实例
【例题3】某办公楼工程,现浇钢筋混凝土梁,混凝土的 设计强度等级为 C20 ,施工要求坍落度为 35 ~ 50mm (混凝土由机械搅拌,机械振捣),施工单位有历史 统计资料,混凝土强度标准差为4.5MPa. 采用的原材料:32.5复合水泥(实测28天强度 35.6Mpa ), 密度 ρ c = 3000kg/m 3 ;中砂,表观密度 ρs=2660 kg/m3;碎石, 表观密度ρg=2700 kg/m3,最 大粒径Dmax=19mm;自来水。 要求: 1、试设计混凝土配合比(按干燥材料计算)。 2 、施工现场砂含水率 4 %,碎石含水率 1 %,求施工配 合比。

【解】:初步计算配合比的计算
⑴ 确定配制强度(fcu,o) f cu,o = f cu,k +1.645 σ = 20 + 1.645 × 4.5=27.4 Mpa ? a ? f ce W ? ⑵确定水灰比(W/C ) C f cu , 0 ? ? a ? ? b ? f ce
采用碎石: α a,α b—回归系数分别取0.46和0.07 W/C=0.46×35.6/(27.4+0.46×0.07×35.6)=0.57 由于现浇钢筋混凝土梁处于干燥环境,查表, (W/C)max<0.65,故可取w/c=0.57。

⑶ 确定单位用水量(mwo) 查表,取mwo=195 kg
⑷ 计算水泥用量(mco) mco=mwo/(W/C)=195/0.57=342(kg) 查表,最小水泥用量为260 kg 故可取mco=342 kg ⑸ 确定合理砂率值(βs) 根据骨料及水灰比情况,查表,取 βs = 34 %

⑹计算粗、细骨料用量(mgo)及(mso) 用体积法计算:

mgo mso 342 195 ? ? ? ? 0.01? 1 ? 1 3000 2700 2660 1000 m so ? 0.34 mso ? mgo

解得:mgo=1207 kg

mso=622 kg

采用质量法计算:
342? mgo ? mso ? 195 ? 2400 m so Sp ? ? 100% ? 34% mso ? mgo

解得:mgo=1230 kg

mso=633 kg

配合比的试配、调整
?

?

?

1、按初步计算配合比试拌15 L,其材料用量为 水泥 0.015×342=5.13 kg 水 0.015×195=2.93 kg 砂 0.015×633=9.50 kg 石子 0.015×1230=18.45 kg 搅拌均匀后做和易性试验,测得的坍落度为20mm,不 符合要求。增加5%的水泥浆,即水泥用量增加到 5.39 kg,水用量增加到3.08 kg,测得坍落度为38mm,粘聚 性、保水性均良好。 试拌调整后的材料用量为:水泥5.38 kg,水3.08 kg, 砂9.50 kg,石子18.45 kg,总重量36.41 kg。混凝土拌 和物的实测表观密度为2465 kg/m3,则拌制1 混凝土的 材料用量-

3 拌制1M
/ co

混凝土的材料用量:

mco 5.39 m ? ?ct ? ? 2465? 365kg ? 水泥: mco ? mwo ? mso ? mgo 36.41
m 水:
/ wo

3.09 ? ? 2465 ? 208 kg 36.41

9.50 m ? ? 2465 ? 643 kg 36.41 砂:
/ so

18.45 m ? ? 2465 ? 1249 kg 36.41 石子:
/ go

检验强度
?

?

在基准配合比的基础上,拌制三种不同水灰比 的混凝土,并制作三组强度试件。其一是水灰 比为 0.57 的基准配合比,另两种水灰比分别为 0.52及0.62,经试拌检查和易性均满足要求。 经标准养护28天后,进行强度试验,得出的强 度值分别为: 水灰比0.52(灰水比1.92)………31.5 MPa 水灰比0.57(灰水比1.75)………27.9MPa 水灰比0.62(灰水比1.61)…… 24.8MPa

确定设计配合比
?

根据上述三组灰水比与其相对应的强度 关系,计算(或作图)出与混凝土配制 强度(27.4 MPa)对应的灰水比值。

?

? ?

?

绘制强度与水灰比关系曲线,由图,可查出 与配制强度fcu,o=27.4MPa相对应的灰 水比 为1.72(水灰比为0.58),即可得出符合强度要 求的配合比如下: 用水量取基准配合比用水量值,即:208kg; 水泥用量208×1.72=358kg; 粗细骨料用量因水灰比值与基准配合比水灰 比值相差不大,故可取基准配合比中的骨料 用量,即砂643kg,石子1249kg。

最后,按此配合比拌制混凝土拌合物,做和易 性试验,测得坍落度为38 mm,观察粘聚性, 保水性均良好,满足要求。测出拌合物的表观 密度为2 460kg/m3。并根据实测表观密度校正 各材料用量。 ? 校正系数δ等于混凝土表观密度实测值ρc,t与计 算值ρc,c的比值 . δ小于1.02。 δ小于1.02,混凝土各材料用量不需修正. ? 即可确定混凝土设计配合比为: 水泥: 砂: 石=358:643:1249=1:1.72:3.49 w/c=0.58
?

现场施工配合比
? ?

?

将设计配合比换算成现场施工配合比,用水量应扣除 砂、石所含水量,而砂、石则应增加砂、石的含水量。 所以施工配合比: m/c=358 kg m/s=643×(1+4%)=669kg m/g=1249×(1+1%)=1261kg m/w=208- 643 ×4% - 1249×1%=170kg w/c=0.58 掺减水剂时, 用水量 = m/w (1-β) β为外加剂减水率

【例题 4】某框架结构现浇梁, 砼C30,截面300X450mm(钢筋 最小净间距50mm), 试进行配 合比设计.

解: 1.确定原材料 3 ? ? 3 . 00 g / cm , ? c ? 1.08 水泥:P.S42.5#, c 3 ? ? 2 . 65 g / cm as 砂:中砂,级配合格, 石:(5--31.5)5--30mm碎石,级配合格, ( 最小尺寸(截面) d max ? 1 4 3 d max ? 4 钢筋最小净间距

?ag ? 2.70g / cm3

75mm 37.5mm)

2.求砼初步配合比(计算配合比) (1)确定砼配制强度fcu,o fcu,o=fcu,k+1.645σ =30+1.645x5=38.23MPa (2)求水灰比W/C
W C

?

Afce f cu ,o ? ABfce

?

0.46?( 42.5?1.08 ) 38.23? 0.46?0.07?( 42.5?1.08 ) 3

? 0.53

( )

W C max

? 0.65, Cmin ? 260kg / m

选W/C=0.53 (3)确定用水量(WO) 坍落度30--50mm (4)计算水泥用量(CO)

WO=185Kg

WO 185 Co ? W ? kg ? Cmin ? 260kg /C 0.53 ? 349

(5)确定砂率(SP) SP=35% (6)计算砂石用量
体积法:
349 3.00
O O ? 185? 2S.65 ? 2G .70 ? 10?1 ? 1000

SO SO ?GO

?100% ? 35%

得:

?oc计算 =185+356+644+1196=2381Kg
kg/ m3 重量法:(取新拌砼表观密度 ?oh ? 2400

SO ? 644kg, GO ? 1196kg, ( ?oc ? ? ? 2381 kg / m3 )


1 8 5? 3 4 9? S O ? GO ? 2 4 0 0
SO S O ? G0

?1 0 0 % ? 3 5%

得:

SO ? 6 5 1 kg , G0 ? 1 2 0 8 kg

(7)配合比 ? oh ? ? 砼表观密度校正 ? oc 若该例 ? ? 2400
oh实 测

差值 ? 2% 不校核

?oc计 算 ? 2381 ??
?? ? oh 实 测

?

2400 ? 2381 2400

? 0.79%

初步配合比: 1m 3砼:C349kg,W185kg,S644kg,G1196kg 以重量比表示:
1196 C : S : G ? (1 : 644 : 256 256 ) ? 1 : 1.81 : 3.36, W / C ? 0.52

3.掺FDN(萘系减水剂)减水剂 (0.8%)
减水15%,减水泥5% (即和易性有所改善,又节约水泥) (1)C=349X(1-15%)=332kg (2)W=185X(1-15%)=157 kg ,w/c=0.47

(3)求S和G
332 3.0 S S ?G
(w/c由0.53

? 157 ? 2.S65 ? 2G ? 10 ? 1 ? 1000 .70 ?100% ? 34%
0.47,SP若不变,粘聚性较大,故SP降低)

S=645 kg
(4)减水剂FDN: J=332X0.8%=2.66kg

G=1252kg

4.试验室配合比 (1)基准配合比-----检验和易性
1>试拌试祥15L(或12L)砼拌合物,各材料用量 C=349X0.015=5.24kg W=185X0.015=2.78kg S=644X0.015=9.66kg G=1196X0.015=17.94kg

2>调整和易性
要求坍落30--50mm,实测20mm.增加W/C=0.52的水泥浆 0.41kg,再搅拌后测坍落度为30mm,满足要求.目测粘聚 性和保水性合格.

[W/(W+C)=0.53/(0.53+1)=0.35]

各材料 实际用量:
水泥5.24+0.41X65%=5.51kg 水 2.78+0.41X35%=2.92kg 砂 9.66kg 石 17.94kg

3>各材料体积
5.51 水泥 3 .00 ? 1.87L 2.92 水 1 ? 2.92L 9.66 砂 2.65 ? 3.65L 17.94 石 2.70 ? 6.64L 拌和物总体积=1.87+2.92+3.65+6.64=15.08L

4>基准配合比 1m 材料用量:
3

水泥 水 砂 石

5.51?1000 15.08 2.92?1000 15.08 9.66?1000 15.08 17.94?1000 15.08

? 372kg ? 194kg ? 641 kg ? 1189 kg

(2)试验室配合比-------检验强度
W/C 0.47 SP 34 W (kg) 157 C (kg) 332 S (kg) 645 G (kg) FDN (kg)

1252 1.69

W/C 0.42 0.47 0.52

SP 33 34 35

W (kg) 157

C (kg) 332

S (kg) 645

G (kg)

FDN (kg)

1252 1.69

W/C 0.42 0.47 0.52

SP 33 34 35

W (kg) 157 157 157

C (kg) 373 332 302

S (kg) 645

FDN (kg) 1.89 1252 1.69 1.54

G (kg)

W/C 0.45 0.47 0.55

SP 33 34 35
fcu

W (kg) 157 157 157

C (kg) 373 332 302

S (kg) 614 645 673

G (kg) 1248 1252 1250

FDN (kg) 1.89 1.69 1.54

38.2 3 MPa

实验室称量15L 表中数据X0.015

1/0.52

1/0.47

1/0.42

C/w

4.施工配合比
(砂石以自然干燥状态,若含水率S<0.5%,G<0.2%;若超过, 要计算石子中的水,例如砂3%,石1%)
C' ? C ? 338k g, J ' ? J ? 1.69k g
?S [a% ? ( S S ? 100%)]
'

S ' ? S ? (1 ? a%) ? 645? (1 ? 3%) ? 664k g G ' ? G ? (1 ? b%) ? 1252? (1 ? 1%) ? 1265 kg W ' ? W ? S ? a% ? G ? b% ? 170? 645? 3% ? 1252? 1% ? 138k g

作业: 1.某砼W/C=0.5,W=180kg,砂率SP=33%,拌合物成 3 kg / m 型后实测表观密度为2400 ,试计算配合比. 2.为确定砼的实验室配合比,采用W/C分别为 0.7,0.60,0.65配制砼实测28天抗压强度分别为 19.1, 24.4, 23.1MPa (1)试确定配制C15砼所采用的W/C.(假定?o ? 4.0MPa ) (2)若基准砼配合比为 C277kg,W180kg,S700kg,G1200kg,试计算实 验室配合比.测定拌合物实测湿表观密度为 2370 kg / m 3


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建筑材料混凝土配合比计算必考题
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普通混凝土配合比设计实例 2
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混凝土配合比设计学习
依据《普通混凝土配合比设计规程》 (JGJ55-2011) 、 《桥涵施工技术规范》 (...驾考新题抢先版36份文档 2015开学季 大学高数公式大全 大学英语作文模板 大学生...
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