C50混凝土配合比计算.doc

混凝土配合比设计说明书
设计强度：C50混凝土
一、设计依据：
1.中华人民共和国行业标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）；
2.中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）；
3.中华人民共和国国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》（GB 8076-2008）；
5.施工设计图纸
二、设计要求：
混凝土设计强度fcu.K=50Mpa， 坍落度设计初始值：160～200mm
工程部位：预应力空心板，组合小箱梁，T梁，湿接缝，现浇横梁，桥面铺装。
三、原材料的选择：
水泥：常山南方水泥有限公司P.Ⅱ 52.5
水泥物理性能力学性能试验表
水泥品种强度等级
比表面积
m2/Kg
安定性
凝结时间min
抗折强度Mpa
抗压强度Mpa
初凝
终凝
R3
R28
R3
R28
P.O42.5
340
1.5
163
227
5.5
7.8
27.7
48.2
河砂：福建砂场
细度模数2.8
表观密度2.560g/cm3. 堆积密度1.490g/cm3 空隙率41.8%
含泥量2.2% 泥块含量0.4%
碎石：天长岭碎石场
表观密度2.580g/cm3. 堆积密度1.480g/cm3 空隙率38.0%
针片状颗粒含量8.9% 压碎值12.9% 含泥量0.6% 泥块含量0.1%
掺配比例为： 4.75-13.2mm=10% 13.2-19mm=50% 19-31.5mm=40%
水： 饮用水
外加剂：江苏特密斯 （TMS-YJ聚羧酸高效减水剂）
掺量：1.0% 减水率25%
四、混凝土配合比设计步骤：
1、计算配制强度fcu.0；
根据设计要求的强度等级，混凝土的配制强度按下式计算。
fcu.0=fcu.k+1.645×σ
fcu.k---混凝土设计强度
1.645---混凝土强度达到95%保证率时的保证率系数。
σ---强度标准差（6.0Mpa）
=50+1.645×6.0=59.9Mpa
2、计算水灰比：（W/C）
混凝土的水灰比W/C，根据下式计算。
W/C=（A×fce）/（fcu.0+A×B×fce）
A、B---混凝土强度公式的回归系数，采用碎石时，A=0.53，B=0.20
fce---水泥强度
fcu.0---混凝土配制强度
=(0.53×57.8)/(59.9+0.53×0.20×57.8)=0.46
为了保证混凝土的耐久性，取W/C=0.31
3、单位用水量mwo的确定
根据水灰比W/C=0.32 碎石公称最大粒径为25mm，坍落度为160-200mm，
单位用水量为：W=215kg
为保证工程质量和施工工作性，在混凝土中掺加水泥用量的1.1%高效减水剂。
经试验掺加1.1%的减水剂时，减水率达30%。
所以掺加减水剂的混凝土用水量按以下公式计算：
mwa = mwa（1-β）
mwa---外加剂混凝土单位用水量
mwa---未掺加外加剂混凝土的单位用水量
β---外加剂的减水率
=215×(1-0.30)=150kg
4、单位水泥用量mco
根据上述获得的水灰比W/C和单位用水量mwo，按下式计算混凝土单位水泥用量。
mco=mwo/w/c
mwo---单位用水量
w/c---水灰比
=150/0.31=484kg
5、减水剂用量βsd
根据单位水泥用量和外加剂掺量按下式计算减水剂用量
βsd =mco×1.1%
mco---水泥用量
1..1%---外加剂掺量
=484×1.1%=5.32kg
6、砂率βs的确定
集料采用最大粒径为25mm的连续级配碎石，砂为（Ⅱ区）中砂，水灰比W/C 0.31。
选定砂率βs=38%。
7、计算砂mso和石mgo的用量
采用质量法，假定砼表观密度ρCP为2460 kg/m3
砂：（ρCP-mco-mwo）×βs
=（2460－483－150）×0.38=694kg
碎石：（ρCP-mco-mwo-）×（1-βs）
=(2460－483－150)×(1－0.38)=1133kg
9、初步配合比C:W:S:G:F:βsd
水泥 ： 水 ： 砂 ： 碎石 ： 减水剂
483 ： 150 ： 694 ： 1133 ： 5.32
五、粉煤灰等量取代法配合比计算
1、选定与基准混凝土相同的水灰比W/C 0.45即水胶比W/(C+F)0.45
2、根据确定的粉煤灰等量取代水泥量f%（25%）和基准混凝土中水泥用量C0（391），
按下式计算粉煤灰用量F和粉煤灰混凝土中的水泥量C
粉煤灰用量F
F= C0×f%
=391×25%=98kg
水泥用量C
C= C0－F
=391-98=293kg
3、粉煤灰混凝土的用水量W,扣除原液中的水量，按下式计算
W=W/ C0×(C+F) －βsd
=0.48×(300+75) －3.75=176kg
4、砂和石的总质量VA按下式计算
VA=（ρCP -mco-mwo-βsd）
=2400-300-176-75-3.75=1845kg
5、选用与基准混凝土配合比相同的砂率βs砂和石的质量按下式计算
砂用量VA×βs
=1845×0.41=756kg
碎石用量VA×（1-βs）
=1845×（1-0.41）=1089kg
6、等量取代法粉煤灰混凝土配合比各种材料用量为kg/m3 ; C:W:S:G:F:βsd
水泥 ： 水 ： 砂 ： 碎石 ：粉煤灰 ： 减水剂
293 ： 176 ： 770 ： 1063 ： 98 ： 3.91
六、试拌调整提出基准混凝土配合比
1、试拌
按初步配合比，取10L混凝土的材料用量进行试拌,各材料用量为:
水泥:3.00kg
水: 1.76kg
砂: 7.56kg
碎石4.75-13.2mm: 1.09kg
碎石13.2-19.0mm: 5.44kg
碎石19.0-31.5mm: 4.36kg
粉煤灰：0.75kg
减水剂：0.0375kg
2、 工作性调整
混凝土拌和物通过坍落度试验，工作性检测结果：坍落度值217mm、204mm,达到设计180～220mm的要求,且粘聚性、保水性亦良好。为控制现场施工流程，特测定水下混凝土凝结时间。经凝结时间试验，初凝：8h20min，终凝：9h55min。则原有初步配合比无需调整，得到的基准配合比与初步配合比一致。
基准配合比为Kg/m3 C:W:S:G:F：βsd
水泥 ： 水 ： 砂 ： 碎石 ：粉煤灰 ： 减水剂
300 ： 176 ： 756 ： 1089 ： 75 ： 3.75
七、检验强度、确定试验室配合比
1、制备立方体抗压强度试件
为验证混凝土强度，按照基准配合比成型，进行标准的混凝土立方体抗压强度检验，该强度试验采用三种不同的水胶比，其中一个是基准配合比确定的水胶比，另外两个水胶比分别较基准配合比减少和增加0.03，即维持单位用水量不变，增加和减少水泥用量，同时砂率分别较基准配合比减少和增加1%。
对三组不同水灰比的混凝土分别进行拌和，检验各自工作性，同时测定混凝土拌和物的表观密度。
A、基准配合比的水胶比W/(C+F) 0.48， 砂率βs 41%
B、水胶比W/(C+F) 0.45减少0.03=0.45， 砂率βs减少1%=40%
C、水胶比W/(C+F) 0.45增加0.03=0.51， 砂率βs增加1%=42%
拌制30L混凝土拌和物进行工作性试验，经测定粘聚性和保水性均符合要求，
坍落度和表观密度见下表
三种水胶比各自拌制30L拌合物材料用量及工作性检验结果
水
胶
比
砂率
%
水
泥
kg
水
kg
砂
kg
碎
石
kg
粉
煤
灰
kg
减
水
剂
kg
坍落度mm
表观密度kg/m3
1
2
1
2
0.48
41
300
176
756
1089
75
3.75
216
212
2400
2390
9.00
5.28
22.68
32.67
2.25
0.112
0.45
40
320
176
730
1094
80
4.00
208
205
2400
2410
9.60
5.28
21.90
32.82
2.40
0.120
0.51
42
282
176
784
1083
71
3.53
223
219
2390
2390
8.46
5.28
23.52
32.49
2.13
0.106
2、强度测定和试验室配合比的确定
按照《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）标准方法，分别成型、养护和测定三种水胶比混凝土的立方体抗压强度。
不同水胶比的混凝土抗压强度值
组别
水胶比W/(C+F)
7天抗压强度
（Mpa）
28天抗压强度
（Mpa）
A
0.48
31.5
37.9
B
0.45
37.4
44.6
C
0.51
26.3
33.1
根据强度试验结果，为保证工程质量，取水胶比W/(C+F) 0.48，砂率βs 41%，用水量W 176kg，为试验室配合比
3、 混凝土配合比的密度调整
假定表观密度ρCP为2400kg/m3，实测表观密度ρCP2400kg/m3，混凝土密度修正系数1.00，混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值未超过计算值的2%，配合比的密度无需调整。试验室配合比就是混凝土的最终设计配合比。
设计配合比；kg/m3
水泥 ： 水 ： 砂 ： 碎石 ：粉煤灰 ： 减水剂
300 ： 176 ： 756 ： 1089 ： 75 ： 3.75
1 ： 0.59 ： 2.52 ： 3.63 ： 0.25 ： 0.012
八、混凝土配合比使用说明
1、混凝土所用集料是通过标准筛分后进行试验的，在现场施工过程中，应根据混凝土原材料变化情况（如：砂的含水率、细度模数、含泥量、粗集料的含水率，级配掺配比例、超粒径、针片状含量等）对混凝土配合比予以调整。
2、 施工时各种原材料质量均符合相关规范的要求；在现场拌合的过程中必须保证各种原材料的计量准确。
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