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水泥混凝土配合比设计计算例题,水泥混凝土配合比设计计算软件

欧气 2 0

《水泥混凝土配合比设计计算软件:原理、实例与应用》

一、引言

水泥混凝土配合比设计是确保混凝土性能满足工程要求的关键环节,传统的手工计算配合比不仅繁琐,而且容易出错,随着计算机技术的发展,水泥混凝土配合比设计计算软件应运而生,大大提高了设计效率和准确性,本文将通过一个水泥混凝土配合比设计计算例题来详细阐述其设计原理以及软件在其中的应用。

二、水泥混凝土配合比设计计算例题

1、已知条件

- 混凝土设计强度等级为C30,施工单位的混凝土强度标准差σ = 5MPa。

- 水泥采用普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5MPa,实测28d抗压强度为45MPa。

- 粗集料为碎石,最大粒径为25mm,表观密度ρg = 2700kg/m³,堆积密度ρ'g= 1500kg/m³。

- 细集料为中砂,表观密度ρs = 2650kg/m³,堆积密度ρ's = 1450kg/m³。

- 混凝土所处环境为干燥环境,耐久性要求的最小水泥用量为280kg/m³。

- 设计坍落度为30 - 50mm。

2、计算步骤

确定混凝土配制强度

- 根据公式fcu,0 = fcu,k+1.645σ,其中fcu,k为混凝土设计强度等级,这里fcu,k = 30MPa,σ = 5MPa。

- 则fcu,0 = 30+1.645×5 = 38.225MPa。

计算水灰比

- 根据保罗米公式fcu,0 =αa×fce(C/W -αb),对于普通硅酸盐水泥,αa = 0.46,αb = 0.07。

- fce为水泥的实测28d抗压强度,这里fce = 45MPa。

- 将fcu,0 = 38.225MPa,αa = 0.46,αb = 0.07,fce = 45MPa代入公式,可得:

- 38.225 = 0.46×45(C/W - 0.07)

- 38.225 = 20.7(C/W - 0.07)

- 38.225/20.7 = C/W - 0.07

- 1.847 = C/W - 0.07

- C/W = 1.917,所以W/C = 0.52。

确定单位用水量

- 根据坍落度要求和集料最大粒径,查经验表格可得单位用水量mw0 = 195kg/m³。

计算单位水泥用量

- 根据水灰比W/C = 0.52,单位用水量mw0 = 195kg/m³,可得单位水泥用量mc0 = mw0/(W/C)=195/0.52 = 375kg/m³,满足最小水泥用量280kg/m³的要求。

确定砂率

- 根据集料类型(碎石)和水灰比,查经验表格可得砂率βs = 35%。

计算砂、石用量

- 采用体积法计算,假设1m³混凝土,设砂用量为ms0,石用量为mg0。

- 根据公式:mc0/ρc+ms0/ρs+mg0/ρg+mw0/ρw+0.01α = 1,c为水泥密度(取3100kg/m³),ρw为水的密度(取1000kg/m³),α为混凝土含气量(这里取1%)。

- 又因为βs = ms0/(ms0 + mg0) = 0.35。

- 联立方程求解可得:

- 将mc0 = 375kg/m³,mw0 = 195kg/m³,ρc = 3100kg/m³,ρs = 2650kg/m³,ρg = 2700kg/m³,ρw = 1000kg/m³,α = 1%代入第一个方程可得:

- 375/3100+ms0/2650+mg0/2700 + 195/1000+0.01 = 1

- 0.121+ms0/2650+mg0/2700+0.195 + 0.01 = 1

- ms0/2650+mg0/2700 = 1 - 0.121 - 0.195 - 0.01

- ms0/2650+mg0/2700 = 0.674。

- 由βs = 0.35可得ms0 = 0.35(ms0 + mg0),即mg0 = ms0/0.35 - ms0 = 1.857ms0。

- 将mg0 = 1.857ms0代入ms0/2650+mg0/2700 = 0.674可得:

- ms0/2650+1.857ms0/2700 = 0.674

- 2700ms0+1.857×2650ms0 = 0.674×2650×2700

- 2700ms0 + 4921.05ms0 = 4894950

- 7621.05ms0 = 4894950

- ms0 = 642kg/m³。

- 则mg0 = 1.857×642 = 1192kg/m³。

三、水泥混凝土配合比设计计算软件的应用

1、输入功能

- 水泥混凝土配合比设计计算软件提供了方便的输入界面,对于上述例题,用户只需将已知条件,如混凝土设计强度等级(C30)、标准差(5MPa)、水泥强度等级(42.5MPa)、实测强度(45MPa)、粗集料和细集料的相关参数(表观密度、堆积密度等)、环境条件(干燥环境)、坍落度要求(30 - 50mm)等准确输入到软件相应的输入框中。

2、计算功能

- 软件内部根据预先设定的计算公式和算法自动进行计算,在确定混凝土配制强度时,软件按照fcu,0 = fcu,k+1.645σ的公式准确计算,避免了人工计算时可能出现的计算错误,对于水灰比的计算,软件依据保罗米公式进行迭代求解,确保结果的准确性,在计算砂、石用量时,软件可以根据用户选择的计算方法(如体积法或质量法)进行精确计算。

- 软件还能够根据耐久性要求自动检查计算结果,如在例题中,软件会判断计算得出的单位水泥用量(375kg/m³)是否满足最小水泥用量(280kg/m³)的要求,如果不满足,软件会给出提示,要求用户调整相关参数。

3、结果输出与调整

- 软件将计算结果以清晰的表格或报告形式输出,输出内容包括单位水泥用量(375kg/m³)、水灰比(0.52)、单位用水量(195kg/m³)、砂率(35%)、砂用量(642kg/m³)、石用量(1192kg/m³)等。

- 如果用户对结果不满意或者需要根据实际工程情况进行调整,软件提供了方便的调整功能,如果在实际施工中发现坍落度不符合要求,用户可以调整水灰比或者单位用水量等参数,软件会重新计算其他相关参数,确保配合比的合理性。

4、优势对比

- 与传统的手工计算相比,水泥混凝土配合比设计计算软件具有明显的优势,计算速度快,能够在短时间内完成复杂的计算过程,准确性高,避免了人工计算中的计算错误和数据抄录错误,软件可以方便地保存计算结果和相关参数,便于后续查询和工程资料的整理。

四、结论

通过上述水泥混凝土配合比设计计算例题的详细分析以及对水泥混凝土配合比设计计算软件的应用阐述,我们可以看到,软件在水泥混凝土配合比设计中发挥着重要的作用,它不仅提高了计算效率和准确性,而且方便了用户对配合比的调整和优化,满足了工程实际对混凝土性能的要求,随着建筑工程的不断发展,水泥混凝土配合比设计计算软件将不断完善和发展,为提高混凝土工程质量提供更有力的保障。

标签: #水泥混凝土 #计算例题 #计算软件

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