混凝土配比计算书(修改后8)

'目录1.设计理念……………………………………………………………22.混凝土配合比计算书………………………………………………22.1未掺外加剂配合比计算……………………………………………22.2掺外加剂的配合比设计……………………………………………3⑴掺化学外加剂---减水剂………………………………………………3⑵掺粉煤灰外加剂……………………………………………………4⑶掺矿粉外加剂………………………………………………………42.3试拌混凝土质量计算………………………………………………5⑴计算材料用量………………………………………………………5⑵塌落度不符合时调整办法……………………………………………52.4实验配合比………………………………………………………72.5现场施工配合比…………………………………………………83.混凝土配合比设计实验步骤………………………………………83.1混凝土配合比设计及实验的程序与要求……………………………83.2混凝土拌合物和易性的测定与调整………………………………83.3混凝土拌合物表观密度的测定……………………………………103.4混凝土立方抗压强度实验…………………………………………104.数据处理及结论……………………………………………………114.1数据处理…………………………………………………………124.2结论……………………………………………………………165.结束语………………………………………………………………166.参考文献……………………………………………………………16-17- 首届全国（U30）大学生混凝土材料设计大赛方案书1.设计理念进入21世纪后，高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，HPC）由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。粉煤灰、矿渣等掺合料及化学外加剂的使用也更为普遍。为了体现“自主、创新、协作”的竞赛主题，根据商品混凝土搅拌站试配数据及赛前实验结果论证，本计算方案拟采用掺粉煤灰10%，矿粉20%,减水剂1.5%进行试配实验。2.混凝土配合比计算书2.1未掺外加剂配合比计算⑴计算混凝土试配强度（）⑵水灰比计算（）根据，按照下式计算水灰比因为水泥无实测值，故按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000中公式（5.0.3-2）和公式（5.0.3-1）得根据耐久性要求，按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000中规定，由表4.0.4查得：最大水灰比为0.65，取W/C=0.56⑶确定用水量-17- 碎石最大粒径为31.5mm，要求塌落度为160-200mm，取中间值180mm计算。《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000中规定，流动性和大流动性的混凝土用水量，每增加20mm用水量增加5kg，计算出混凝土用水量。取⑷计算水泥用量⑸确定含砂率按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000中4.0.02规定，塌落度大于60mm。按塌落度每增大20mm，砂率增大1%调整。⑹计算砂、石用量采用绝对体积法：由以下公式组计算：取=1数值代入公式得：求得：未掺外加剂配合比：2.2掺外加剂的配合比设计配制强度及基准水灰比同以上计算值。⑴掺化学外加剂---减水剂减水剂为普通型萘系高效减水剂，减水率为20%。适宜掺量1%~2%，取值1.5%计算。1）计算用水量-17- 按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000中公式（4.0.1）计算：式中----掺外加剂每立方混凝土用水量（kg）----未掺外加剂每立方混凝土用水量（kg）-----表示外加剂减水率(%)取2)计算水泥用量3)奈系减水剂用量：因外外加剂用量为混凝土总量的4.9/2400=0.20%，对其他的材料的用量计算影响甚微，故不参与以下计算。⑵掺粉煤灰外加剂1)粉煤灰取代水泥量（F）采用超量取代法计算由《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ-146-1990中得：普通的混凝土粉煤灰取代水泥的最大限量是25%。考虑到其对早期强度和耐久性和水化热的影响。取10%。试中—粉煤灰取代水泥量2)计算水泥用量3）计算砂的用量粉煤灰超量部分代换等体积的砂重，根据规范《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ-146-1990公式（附3.23）⑶掺矿粉外加剂(K)-17- 其他参数不变，仅用矿粉等质量代换水泥质量。考虑到矿粉对早期强度的影响，取20%。1)则掺矿粉的量为：2)则水泥用量为：故掺外加剂后每立方米混凝土各材料用量分别为水泥用量：234kg砂子：629kg石子：1021kg水：182kg减水剂：4.9kg粉煤灰：56kg矿粉：58kg2.3试拌混凝土质量计算⑴计算材料用量根据骨料的最大粒径31.5mm，取15L混凝土拌合物，计算材料用量。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12343.51砂子2.696299.45石子4.36102115.32水0.781822.73减水剂0.024.90.07粉煤灰0.24560.84-17- 矿粉0.25580.87将上述材料均匀拌和，测定混凝土拌合物塌落度值，同时目测其粘聚性和保水性。⑵塌落度不符合时，调整办法：当测得拌合物的塌落度小于（160~200mm）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；当塌落度过大时（>200mm），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，重做塌落度测定直到和易性符合要求为止。塌落度测定记录如表2所示：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CSGWFK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容量筒测混凝土表观密度，数据记录如表3：表3：混凝土表观密度记录表容量筒容积/L容量筒质量/kg容量筒及砼拌合物总质量/kg砼拌合物表观密度/（）试中—混凝土拌合物表观密度，;—容量筒的质量，kg;—容量筒和混凝土拌合物总重量，kg;—容量筒体积，L。⑶对配比进行校核-17- 混凝土表观密度计算值，由《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000公式6.2.2-1得：校正系数，由《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000公式6.2.2-2得式中—混凝土表观密度实测值；—混凝土表观密度计算值。因为计算值与实测值相差超过2%，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即校正后的设计配合比为：因此，可得混凝土基准配合比（1混凝土各材料用量）：2.4实验配合比为了确定混凝土实验强度，在实际实验过程通过中上下调整水灰比来进行试验，即除了以上获得的基准配合比（W/C=0.56）外，增加另两组水灰比分别为0.51和0.61的配合比来试配，最后用于检验标准养护28d的强度。根据以上不同水灰比下的混凝土抗压强度与配制强度要求的混凝土试配强度的一致情况，选择与-17- 满足配置强度要求并与接近的水灰比，从而确定混凝土所需的实验室合理配合比,详细数据见表4。表8：混凝土立方体抗压强度试验报告成型日期　检验日期　龄期　序号承压面积破坏荷载抗压强度28d龄期标准试件强度值(MPa)配合比(W/C=0.56)　　　　　　　　　　　配合比(W/C=0.56)　　　　　　　　　　　配合比(W/C=0.56)　　　　　　　　　　　备注　以三个试件测定值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测定值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并舍去，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%，则该组实验结果无效。　混凝土在正常养护条件下，强度将随龄期的增长而提高，最初3~7d强度速度较快，28d以后逐渐变缓，可延续多年。实验表明，混凝土强度与龄期成对数的直线关系。式中：—混凝土28d立方体抗压强度，Mpa；—混凝土龄期立方体抗压强度；—分别为28d龄期和天龄期的常用对数。2.5现场施工配合比现场砂子含水率X%，石子含水率Y%，则现场施工配合比为：-17- 3.混凝土配合比设计实验步骤3.1混凝土配合比设计及实验的程序与要求⑴根据混凝土配合比设计设计任务书及所给原材料，用体积法计算混凝土的初步配合比，供实验、校核用。⑵根据初步配合比计算出试拌15L混凝土的各项材料用量，供试拌、调整和易性、测定表观密度及校核强度用。理论上计算时应采用三个配合比分别计算，其中一个为初步配合比，另外两个配合比的水灰比分别增加和减少0.05，用水量相同，调整水泥用量。根据比赛的要求进行试验。⑶按试拌用量称量、拌和、进行坍落度测定与和易性的调整，至满足设计要求为止，随时做好原材料变动的记录。⑷和易性调整到达要求后，测定混凝土拌合物的表观密度，并计算出混凝土的基准配合比。⑸制作强度试件，按比赛要求，标准养护至3d龄期时测定抗压强度，并根据比赛给出推算公式换算出28d抗压强度值。⑹理论上应绘制混凝土抗压强度与灰水比关系曲线，并求出满足混凝土配制强度要求的实验室配合比，根据比赛要求在此不做分析。⑺根据施工现场砂、石含水率情况，换算施工配合比。3.2混凝土拌合物和易性的测定与调整⑴测定方法采用坍落度法测定，本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物流动性测定。通过测定混凝土拌合物流动性，观察其粘聚性和保水性，综合评定混凝土拌合物的和易性是否满足要求，作为调整配合比和控制混凝土质量依据。实验时，材料用量以质量计，称量精度为：骨料，水、水泥、惨合料、外加剂均为，随时做好调整记录。⑵主要仪器设备坍落度筒、容量筒（5L）、捣棒、天平、磅秤、小铁铲、金属直尺、试模、钢尺、拌板、抹刀、抹布、胶头滴管等。⑶实验步骤-17- 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、粉煤灰、矿粉，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）将减水剂与水搅拌均匀，将干混物堆成堆，在中间形成一凹槽，将已拌匀好的减水剂与水的拌合物倒约一半在凹槽中（勿使水流出），然后仔细翻拌，并徐徐加入剩余的水，继续翻拌，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。5）拌和时力求动作敏捷，拌和时间从加水时算起，按规范规定，拌合物体积为30L以下时，拌合时间应控制在4-5min。6）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。7）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。8）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。9）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）10）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。11）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。12）坍落度的调整：当测得拌合物的塌落度小于施工要求（160-200mm），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（>200mm），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。13）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。-17- 3.3混凝土拌合物表观密度的测定测定混凝土拌合物捣实后单位体积的质量，以修正和核实混凝土配合比计算中的材料用量。⑴实验步骤1）在和易性测定结束后，直接从和易性符合要求的拌合物中取样，及时连续实验。2）用湿布将容量筒内外擦净，称出容量筒质量,精确至50g。3）选择装料及捣实方法。根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T-50081-2002）规定，大于70mm的宜用捣棒捣实。4）采用捣棒振实时，混凝土拌合物分两层装入，每层的插捣次数应为25次。插捣时，应由边缘向中心均匀插捣；插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度；插捣第二层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。每一层捣完后用橡皮锤轻轻地沿容器外壁敲打5-10次，进行振实，直至拌合物表面插捣孔消失不见大气泡为止。5）用刮尺将筒口多余的混凝土拌合物刮去，表面如有凹陷应填平，将容量筒外壁擦净，称出混凝土试样与容量筒总量，精确至50g。6）按下式计算混凝土拌合物的表观密度（精确至):式中——混凝土拌合物表观密度，;——容量筒的质量，;——容量筒和混凝土拌合物总质量，；——容量筒容积，L。3.4混凝土立方体试件成型及强度测定试验⑴目的与要求测定混凝土立方体抗压强度，作为调整混凝土配合比和确定混凝土强度等级的依据。制作试件时，可直接从和易性符合要求的拌合物中取样，及时连续实验。按比赛要求，标准养护至3d龄期时测定抗压强度，并根据比赛给出推算公式换算出28d抗压强度值。⑵实验步骤1）将试模清刷干净并拧紧螺栓，在试模的内表面涂一层薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。2）确定成型方法，因塌落度大于70mm的混凝土故采用人工捣实。3）将混凝土拌合物分两层装入试模内，每层的装料厚度大致相等。插捣按螺旋方向由-17- 边缘向中心均匀进行。插捣底层时，捣棒应达到试模底部;插捣上层时，捣棒应贯穿上层后插入下层20mm-30mm。振捣时应保持捣棒垂直不得倾斜，并用抹刀沿试模内壁插捣数次，以防止试件产生麻面，每层插捣次数按在10000截面积内应不少于12次，插捣后用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至插捣棒留下的空洞消失为止。4）刮去试模上口多余的混凝土，待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平。5）用不透水的薄膜覆盖试件表面，以防止水分蒸发，并应在温度为情况下，静置一昼夜至两昼夜，然后编号拆模。6）拆模后试件应立即放在温度为、湿度为95%以上的标准养护室中养护,在标准养护室内试件应放在支架上，彼此间隔为10-20mm，并不得直接被水冲淋。7）试件养护至标准龄期3d时，自养护室取出，随即擦干水分并量出其尺寸（精确至1mm），据此计算试件的受压面积A。8）将试件安装在压力机的下承压板上，试件的承压面应于成型时的顶面垂直，试件的中心应与实验机下压板中心对准，开动实验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。9）加压时，应持续而均匀地加荷，加荷速度为：混凝土强度等级200mm），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。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。2）表观密度同时，在拌制混凝土中利用容量筒测混凝土表观密度，数据记录如表7：表7：混凝土表观密度报告表容量筒容积/L容量筒质量/kg容量筒及砼拌合物总质量/kg砼拌合物表观密度/（）试中—混凝土拌合物表观密度，;—容量筒的质量，kg;—容量筒和混凝土拌合物总重量，kg;—容量筒体积，L。⑶对配比进行校核混凝土表观密度计算值，由《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000公式6.2.2-1得：校正系数，由《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000公式6.2.2-2得-17- 式中—混凝土表观密度实测值；—混凝土表观密度计算值。因为计算值与实测值相差超过2%，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即校正后的设计配合比为：3）抗压强度因为测定混凝土立方体抗压强度，是作为调整混凝土配合比和确定混凝土强度等级的依据。根据制作出的试件进行抗压强度测定。测定结果见表8。表8：混凝土立方体抗压强度试验报告成型日期　检验日期　龄期　序号承压面破坏荷抗压强度/Mpa28d龄期标准试件强度值/MPa配合比(W/C=0.56)　　　　　　　　　　　备注　以三个试件测定值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测定值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并舍去，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%，则该组实验结果无效。　混凝土在正常养护条件下，强度将随龄期的增长而提高，最初3~7d强度速度较快，28d以后逐渐变缓，可延续多年。实验表明，混凝土强度与龄期成对数的直线关系。式中：—混凝土28d立方体抗压强度，Mpa；—混凝土龄期立方体抗压强度；-17- —分别为28d龄期和天龄期的常用对数。实测抗压强度平均值为XX，大于试配抗压强度值38.2Mpa，且(X-38.2)/38.2=Y%,与试配强度值差值较小，平方差，实验合格。4.2结论本计算方案符合大赛的科学性、合理性、经济性和创新性要求。实测3d抗压强度推出的28d强度与设计强度较吻合，塌落度能够满足比赛要求，保水性和粘聚性都良好，说明在试验过程中各材料的用量配比比较合理，添加的粉煤灰、矿粉与减水剂等外加剂的掺量和种类合理、科学。且在实际操作中都能按照相应规范操作，符合比赛的合理性与科学性。本方案掺1.5%减水剂，能够破坏水泥颗粒的絮凝结构，起到分散水泥颗粒及水泥水化颗粒的作用，从而释放絮凝结构中的自由水，增大混凝土拌合物的流动性。在保证流动性和混凝土强度不变的情况下，掺减水剂可以节约水泥用量，降低成本，体现经济性。用粉煤灰、矿粉取代水泥可以增加混凝土的密实性，减少离析和泌水，提高抗裂性及抗渗性，减低水泥水化热，减少混凝土的收缩。粉煤灰、矿粉的活性与水泥反应的产物可以补偿制品的化学干缩，从而提高密实度和抗渗性，从而可以提高混凝土的耐久性。掺入优质粉煤灰还可以改善混凝土的和易性。因此，在商品混凝土中掺入粉煤灰，既可以改善混凝土给可泵性，减少摩擦阻力，又可以减少混凝土发塌落度损失。高性能混凝土具有耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等特征。随着社会发展水平和建筑行业需求，高性能混凝土已经成为趋势。掺粉煤灰、矿粉等外加剂成为制作高性能混凝土的最佳材料，能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价，体现了经济性和科学性。5.结束语从接到参赛通知到实验室配比实验，从方案的设计、实验材料的确定、实验过程的辅导到方案书的撰写与修改，都是在董健苗老师和莫广周老师的指导下完成。以及学校和土建系领导对我们参加本次比赛给予了大力支持。在此，向指导老师以崇高的敬意和诚挚的谢意。向团队成员的团结、协作精神致敬。同时，感谢主办单位给予团队这次机会与各大高校同台竞技。6.参考文献[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）北京1991-17- [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2006-17-'