某住宅楼混凝土配合比设计研究

　　摘要：水泥混凝土由于具有强度高、原材料储量大、可塑性能优异、成本低廉，在土木工程中起着极其重要的作用，是现代应用最广泛的建筑材料。已到了跨行业、跨学科、互相渗透的一个非常广泛的领域。原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到土木结构物的品质、造价和寿命，如何对混凝土质量进行控制呢？首先从水泥混凝土配合比设计抓起，如何准确确定组成材料及其用量，使其满足工作性、强度和耐久性要求。本文围绕这一论点通过试验进行实例分析阐述混凝土配合比设计的全过程。
　　关键词：初步配合比，基准配合比，试验室配合比，施工配合比
　　1.工程概况
　　某住宅楼，五层现浇框架结构，钢筋混凝土梁设计标号为C30，结构层最小尺寸为320mm，配筋直径为20mm;间距为60mm,混凝土要求坍落度55-70mm,施工管理水平σ=4.5。
　　2.原材料的选择
　　水泥：最终选择青龙山P．032．5R普通硅酸盐水泥，28d实测强度为38.5MPa
　　砂：选用临朐Ⅱ区，细度模数为2.9，含泥量≤1.3％，泥块含量≤0.6％。
　　粗骨料：选用碎石，淄博，粒径为5一25mm连续级配，压碎指标8％，含泥量≤0.6％。
　　混凝土拌合用水：选用自来水，经核查原材料的选用及各性能指标均满足此工程混凝土使用要求。
　　3.初步配合比的计算
　　3.1试配制强度（）的确定
　　
　　根据工地现场情况，无需提高混凝土的试配强度
　　所以：
　　3.2水灰比（）的确定
　　混凝土强度小于C60，以配制强度、水泥实测强度、骨料种类按下式计算水灰比：
　　
　　框架结构混凝土梁处于干燥、居住环境，满足钢筋混凝土最大水灰比和最小水泥用量规定，所以取满足强度要求的水灰比即可。
　　3.3用水量的确定
　　用水量的大小直接影响混凝土的流动性、粘聚性、保水性和混凝土的密实度、强度等在配合比设计时，应力求采用最小单位用水量，每立方米混凝土用水量按粗骨料的品种、粒径及施工要求，参照JGJ55-2000采用插入法用水量W0选用200kg/m3
　　3.4水泥用量的确定：
　　
　　3.5砂率的确定
　　根据原材料的经验使用，参照JGJ55-2000通过插值计算，取砂率Sp=33%
　　3.6砂、石用量的确定
　　砂、石用量的计算有两种方法：体积法和质量法，本文采用质量法。
　　质量法的原理为：混凝土的总重量等于各组成材料重量之和。混凝土所用原材料和三项基本参数确定后，混凝土的表观密度（ρh）接近某一定值。ρh值一般取2350~2450kg/m3则有：
　　
　　
　　本实例未给出原材料的表观密度，按重量法计算：
　　ρh取2400kg/m3代入公式计算的：
　　S0=582(kg/m3)
　　G0=1183(kg/m3)
　　初步配合比为：
　　C0=435kg/m3S0=582kg/m3G0=1183kg/m3W0=200kg/m3
　　或者C0:S0:G0=1:1.34:2.72w/c=0.46
　　4.基准配合比的确定
　　初步计算配合比是根据经验公式和经验图表估算而得，因此不一定符合实际情况，必须通过试拌验证。当不符合设计要求时，需通过调整使和易性满足施工要求，在混凝土和易性满足要求的后，测定拌合物的实际表观密度（ρ实），并计算每1m3混凝土的各材料用量—即基准配合比
　　4.1初步配合比试拌与和易性的测定
　　据石子的最大粒径25mm和试验室所用搅拌机（60L）确定拌合物的最小数量为15L，通过计算每盘原材料用量如下：
　　C0=6.52kg
　　S0=8.73kg
　　G0=17.74kg
　　W0=3.00kg
　　称量搅拌后混凝土拌合物的和易性[3]测定情况：坍落度为35mm，小于设计要求；粘聚性和保水性均满足设计要求。
　　4.2和易性调整
　　和易性调整原则：
　　⑴当坍落度小于设计要求时，可在保持水灰比不变的情况下，增加用水量和相应得水泥用量。
　　⑵当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不变的情况下，增加砂石用量。
　　⑶当粘聚性和保水性不良时，可增加砂用量，即增大砂率。
　　⑷当拌合物显得砂浆过多时，可单独加适量的石子，即降低砂率。
　　按上述调整原则，保持水灰比不变增加5%的水泥浆的办法进行调整，即试拌混凝土各材料用量为：
　　C0/=6.52(1+5%)=6.85kg
　　S0/=8.73kg
　　G0/=17.74kg
　　W0/=3.00(1+5%)=3.15kg
　　经重新搅拌，测得混凝土拌合物坍落度为65mm，粘聚性、保水性均良好，实测表观密度为2410kg/m3。
　　基准配比各材料用量为：
　　
　　
　　
　　
　　所以以此作为基准配合比，并制作一组试件（其编号Ⅱ），标养28d进行强度测定。
　　基准配合比为：
　　CJ=453kg/m3SJ=577kg/m3GJ=1172kg/m3WJ=208kg/m3
　　或者：Cj:Sj:Gj=1:1.27:2.59w/c=0.46
　　5.试验室配合比的确定
　　5.1确定与配制强度相对应的灰水比
　　（1）混凝土强度试件的制作
　　三组混凝土配合比的用量（kg）
　　试件编号 w/c C S G W
　　Ⅰ 0.41 7.68 8.73 17.74 3.15
　　Ⅱ 0.46 6.85 8.73 17.74 3.15
　　Ⅲ 0.51 6.18 8.73 17.74 3.15
　　制件的同时应检验混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性和表观密度，并以此代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。
　　（2）实测强度与灰水比的关系作图
　　通过实测强度试验[4]与灰水比的关系作图，查出试配强度37.4MPa对应的灰水比。
　　三个水灰比混凝土标养28d抗压强度分别为：
　　w/c=0.41时fcc=41.9MPa
　　w/c=0.46时fcc=38.9MPa
　　w/c=0.51时fcc=34.2MPa
　　
　　强度与灰水比的关系图
　　
　　5.2混凝土中的组成材料用量的确定

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