题目
某工程的预制钢筋混凝土梁(不受风雪影响),设计强度等级为C25,要求强度保证率95%,要求坍落度为30~50mm(施工现场机械搅拌,机械振捣)。该施工单位无历史统计资料。原材料:※①普通水泥,强度等级32.5(28d实测强度35.0MPa),表观密度rho_c=3.1g/m^3;※②中砂,表观密度2.65g/cm^3,堆积密度1500kg/m^3;※③碎石,表观密度2.70g/cm^3,堆积密度1500kg/m^3,最大粒径20mm;※④自来水。(1)设计该混凝土配合比。(2)求施工配合比(现场砂含水率3%,碎石含水率1%)
某工程的预制钢筋混凝土梁(不受风雪影响),设计强度等级为C25,要求强度保证率95%,要求坍落度为30~50mm(施工现场机械搅拌,机械振捣)。该施工单位无历史统计资料。原材料: ※①普通水泥,强度等级32.5(28d实测强度35.0MPa),表观密度$\rho_c=3.1g/m^3$; ※②中砂,表观密度$2.65g/cm^3$,堆积密度$1500kg/m^3$; ※③碎石,表观密度$2.70g/cm^3$,堆积密度$1500kg/m^3$,最大粒径20mm; ※④自来水。 (1)设计该混凝土配合比。 (2)求施工配合比(现场砂含水率3%,碎石含水率1%)
题目解答
答案
1. 根据设计要求,试配强度为:
\[
f_{cu,0} = 25 + 1.645 \times 5 = 33.225 \, \text{MPa}
\]
2. 水灰比:
\[
W/C = \frac{1}{1.946} \approx 0.51
\]
3. 单位用水量取$m_w = 185 \, \text{kg/m}^3$,水泥用量:
\[
m_c = \frac{185}{0.51} \approx 363 \, \text{kg/m}^3
\]
4. 砂率$\beta_s = 40\%$,得:
\[
m_s = 748 \, \text{kg/m}^3, \quad m_g = 1122 \, \text{kg/m}^3
\]
5. 初步配合比:
\[
m_c : m_s : m_g : m_w = 363 : 748 : 1122 : 185
\]
6. 施工配合比:
\[
m_c : m_s' : m_g' : m_w' = 363 : 770 : 1133 : 151
\]
(单位:kg/m³)。
最终结果:
- 初步配合比:$363 : 748 : 1122 : 185$
- 施工配合比:$363 : 770 : 1133 : 151$
解析
本题考查混凝土配合比的设计与计算,解题思路是先根据设计要求计算试配强度,再确定水灰比和单位用水量,进而计算出砂、石用量得到初步配合比,最后根据现场砂、石含水率计算出施工配合比。
(1)设计该混凝土配合比
- 计算试配强度
根据设计要求,强度保证率为95%,设计强度等级为C25,试配强度计算公式为:
$f_{cu,0} = 25 + 1.645 \times 5 = 33.225 \, \text{MPa}$ - 确定水灰比
一般情况下,水灰比可根据经验和相关公式确定,这里取:
$W/C = \frac{1}{1.946} \approx 0.51$ - 计算单位用水量和水泥用量
单位用水量取$m_w = 185 \, \text{kg/m}^3$,根据水灰比计算水泥用量:
$m_c = \frac{185}{0.51} \approx 363 \, \text{kg/m}^3$ - 计算砂、石用量
已知砂率$\beta_s = 40\%$,根据单位用水量和砂率计算砂、石用量:
$m_s = \frac{m_w}{W/C} \times \beta_s = \frac{185}{0.51} \times 0.4 = 748 \, \text{kg/m}^3$
$m_g = \frac{m_w}{W/C} \times (1 - \beta_s) = \frac{185}{0.51} \times (1 - 0.4) = 1122 \, \text{kg/m}^3$ - 得到初步配合比
初步配合比为:
$m_c : m_s : m_g : m_w = 363 : 748 : 1122 : 185$
(2)求施工配合比
- 计算砂、石含水率后的用量
已知现场砂含水率3%,碎石含水率1%,则砂、石含水率后的用量为:
$m_s' = m_s \times (1 + 3\%) = 748 \times (1 + 3\%) = 770 \, \text{kg/m}^3$
$m_g' = m_g \times (1 + 1\%) = 1122 \times (1 + 1\%) = 1133 \, \text{kg/m}^3$ - 计算水用量
考虑砂、石含水率,水用量为:
$m_w' = m_w - m_s \times 3\% - m_g \times 1\% = 185 - 748 \times 3\% - 1122 \times 1\% = 151 \, \text{kg/m}^3$ - 得到施工配合比
施工配合比为:
$m_c : m_s' : m_g' : m_w' = 363 : 770 : 1133 : 151$