河南混凝土材料是非均质的三相体,即固体、液体和气体。两种相接触的面称为界面,混凝土中界面的存在是无法避免的,对混凝土性能产生不良影响。混凝土拌合物三相所占的体积大致为,固相占总体积的73%~84%、液相占15%~22%、气相占1%~5%。三相的体积并非一成不变,在建筑后的凝结硬化过程中,三相所占的体积将不断的发生变化,但终凝以后变化减少,表现为总体积和液相在减少,而气相却在增加,主要是液相流失、蒸发和被固相所吸收造成。另外,三相的体积也会随环境条件的变化而发生变化。三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一,尤其是混凝土产生终凝之前较为明显(即通常认为随行收缩,干燥收缩等引起的裂缝),但这种裂缝如果在浇筑后及时采取有效的养护措施,能够获得明显的控制效果。
在进行混凝土配合比的设计,就是在满足相关要求的前提下,尽量减少三相体体积的变化,通过试样将三相体得体积调整到***佳比例。
混凝土配合比设计过程一般分为三个阶段,即初步计算、试拌调整和确定。通过这一系列的工作,从而选择混凝土各组分的***佳配合比例
配合比设计的依据
1)混凝土设计强度等级
2)工程特征(工程所处环境、结构断面、钢筋***小净距等)
3)水泥品种和强度等级
4) 砂、石的种类规格、表观密度以及石子***大粒径
5)施工方法
配合比计算
一、设计要求及材料情况
1、设计要求:C30承台混凝土,采用泵送施工,坍落度120mm~160mm。
2、材料情况:华新P.O42.5水泥,fce=45.0;粗骨料:采用湖北阳新5~25mm及25~31.5mm的两种碎石进行搭配,组成5~31.5mm的连续级配碎石,按5~25mm: 25~31.5mm=8: 2(重量比)的比例配制;细骨料:浠水巴河Ⅱ区中砂,Mx=2.7;外掺料:武汉青源Ⅱ级粉煤灰;外加剂:山西武鹏WP缓凝高效减水剂。
二、计算
1、fcu,0=fcu+1.645σ=30+1.645×5.0=38.2Mpa。
2、w/c=aa×fce/(fcu,o+aa×ab×fce)=0.46×45.0/(38.2+0.46×0.07×45.0)=0.52
3、根据施工要求,混凝土设计坍落度为120mm~160mm,取单位用水量为215kg,掺加1.7%的缓凝高效减水剂,减水率δ=22%,则混凝土单位用水量:mW0= mW(1-δ)=215×(1-22%)=168kg。
4、单位水泥用量:mc=mwo/w/c=168/0.52=323kg
5、用粉煤灰取代16.5%的水泥,取代系数为λ=1.3, 则有
水泥用量:mc0= mc×(1-16.5%)=270 kg。
粉煤灰用量:mf0= mc×16.5%×1.3=69.3kg。
减水剂用量:mFDN0=( mc0+ mf0)×1.7%=5.77 kg。
6、假设混凝土单位容重mcp=2400kg/m,砂率βs=40%,则有:
mc0+ mf0+ ms0+ mg0+ mW0= mcp
mso/(mso+mgo) ×100%=βs
得:细骨料ms0=757kg,粗骨料mg0=1136kg。
则混凝土配合比:mc0: ms0: mg0: mf0: mFDN0: mW0=270:757:1136:69.3:5.77:168
= 1 : 2.80:4.21:0.26:0.021:0.62
三、根据规定,水灰比比基准水灰比减少0.03,则水灰比w/c=0.49
1、单位水泥用量
mc=mwo/w/c=168/0.49=343kg
2、用粉煤灰取代16.5%的水泥,取代系数为λ=1.3, 则有
水泥用量:mc1= mc×(1-16.5%)=286 kg。
粉煤灰用量:mf1= mc×16.5%×1.3=73.6kg。
减水剂用量:mFDN1=( mc1+ mf1)×1.7%=6.11 kg。
3、假设混凝土单位容重mcp=2400kg/m,砂率βs=39%,则有:
细骨料ms1=730kg,粗骨料mg1=1142kg。
则混凝土配合比:mc1: ms1: mg1: mf1: mFDN1: mW0=286:730:1142:73.6:6.11:168
= 1 : 2.55:3.99:0.26:0.021:0.59[2]