Excel表格在混凝土配合比設計中的應用.doc

Excel表格在混凝土配合比設計中的應用混凝土配合比設計是預拌混凝土公司一項重要的技術工作。對配合比設計各家公司都有自己獨到的見解和設計方法。在這里談談個人的做法，目的是拋磚引玉，更好地向內(nèi)行們學習。本人是用Excel表格進行設計的。依據(jù)普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2011）。首先將所有的原材料檢驗數(shù)據(jù)及有關參數(shù)填在Excel表格中。如：一、原材料及參數(shù)設定海螺42.5級摻量64%水泥活性48.2視比重3.04品種PO粉煤灰級摻量9.6%膠料超量系數(shù)1.000 視比重2.114礦粉S95摻量26.4%視比重2.89213.18 石子一5-25.0摻量80%視比重2.74max26.5石子二5-16摻量20%視比重2.71實際水灰比0.904 石子三5-16摻量視比重2.71實際水膠比0.578 黃砂區(qū)中砂細度模數(shù)2.5 砂率43.3% 視比重2.65實際砂率43.2% 外加劑型號減水率19.1%摻量1.4%視比重1.195外加劑摻量（kg）4.3砼強度等級( C )25坍落度(mm)15030150混凝土假定密度2387.3漿料體積285.6 5飲用水表中水泥摻量64%是指水泥占膠凝材料的比例。粉煤灰摻量9.6%=64%15%，是為了不超過安徽省住宅工程質(zhì)量通病防治技術措施的有關規(guī)定。礦粉摻量26.4%=100%-64%-9.6%系計算得出。石子一摻量80%，石子二摻量20%是指粗骨料合成級配的比例，根據(jù)兩種石子的篩分結果按混凝土泵送施工技術規(guī)程（JGJ/T10-95）附錄A粗細骨料最佳級配圖的要求粗略分配而來。外加劑的減水率、摻量等是根據(jù)經(jīng)驗預先估計的。因為在計算用水量和膠凝材料用量時，要考慮外加劑中的含水量。實際摻量以計算結果為準?；炷良俣芏?387.3（kg）是暫定的，最終要以體積復核符合要求才能確定。為了便于對砂、石級配進行復核，采用劉數(shù)華博士、李家正博士翻譯意大利Mario Collepardi Silvia Collepardi Roberto Troli三人合著的CONCRETE MIX DESIGN（混凝土配合比設計以下稱意-配合比設計）（中國建材工業(yè)出版社出版，2009年6月第一版第一次印刷）中的有關內(nèi)容，=14就是根據(jù)混凝土和易性和骨料類型選用的常數(shù)。（通常在814之間，在這里泵送混凝土選用=14，非泵送混凝土選用=10。）隨AB值的增大混凝土的砂率將相對增大。CB是混凝土中膠凝材料的體積占全部固體材料（膠凝材料、砂、石）體積的百分比。CB=13.18由輸入的公式自動算出。隨CB值的增大混凝土的砂率將相對減小。max是指骨料最大粒徑。隨max值的增大混凝土的砂率將相對減小。漿料體積（L）是指混凝土中水、膠凝材料、外加劑體積之和。也由輸入的公式自動算出。一般混凝土的漿料體積不宜大于350L，高強度和高性能混凝土也不宜大于380L。因為隨漿料體積的增大，混凝土開裂的風險也隨之增大。實際水灰比、實際水膠比、實際砂率均在配合比設計計算結束后由輸入的公式自動算出。也是為了方便分析混凝土耐久性能而設的。實際水灰比是指單純水泥用量與用水量（包括外加劑中的含水量）的比值。以上各項參數(shù)的設置也要根據(jù)委托方的要求或者根據(jù)具體工程特點對混凝土耐久性的不同要求作適當?shù)恼{(diào)整或增加參數(shù)設置。如改變粉煤灰、礦粉的摻量等。參數(shù)設置好后，就可以進行配合比設計計算，如下面表格所示：二、配合比計算砼試配強度(MPa)B12+1.645B1333.23 推定fb值yfysfce40.97 水膠比0.53F16/(F15+0.53*0.20F16)0.578 確定用水量(kg)(205+（E12-90)*5/20)*(1-D11)-0.7J11174.97 實際取值175總膠量（H18+0.7J11）/F17307.98 實際取值308 水泥用量F19*D4197.11 實際取值197粉煤灰用量F19*D529.57 實際取值29礦粉用量F19*D681.31 實際取值82外加劑用量H19*F114.31 實際取值4.3砂石用量H12-H18-H19-H231900.0 實際取值1900砂用量F24*F10821.9 實際取值822石子一用量（F24-H25）*D7862.4實際取值862石子二用量F24-H25-H26216.0 實際取值216混凝土配合比水泥水粉煤灰礦粉砂石子一石子二外加劑總量kg/m3197 175 29 82 822 862 216 4.3 2387.3 體積復核B29/H4+C29+D29/H5+E29/H6+F29/H10+G29/H7+H29/H8+I29/H11990.1 1、砼試配強度(MPa)：計算式：B12+1.645B13中B12、B13是單元格的編號，B是指Excel表格中列的編號，12、13是指Excel表格中行的編號。單元格B12即指混凝土強度等級，B13即指混凝土強度標準差，1.645是系數(shù)。（以下公式均同此。）33.23是計算結果。混凝土強度標準差應采用自己的統(tǒng)計計算值，這里采用的是普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2011）表4.0.2中的數(shù)值。2、推定fb值(MPa)：膠凝材料28天膠砂強度的測定并不難，可由于對膠凝材料各組分的比例是多少才能取得較好的疊加效應，目前尚沒有試驗結果。因此在這里采用推定的方法。系數(shù)yf、ys按普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2011）表5.1.3選用，水泥活性（水泥28天膠砂強度）fce見單元格F4。3、水膠比：水膠比計算式0.53F16/(F15+0.53*0.20F16)即普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2011）公式5.1.1-1：W/B=a fb/（fcu，0+ab fb），a=0.53，b=0.20。4、確定用水量(kg)：確定用水量計算式(205+（E12-90)*5/20)*(1-D11)-0.7J11中90、205選自普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55-2011）表5.2.1-2。當坍落度為90mm時，用水量為205kg。（妥否？）單元格E12指設計坍落度為150mm，單元格D11是外加劑的減水率19.1%，單元格J11是外加劑用量4.3kg。經(jīng)測試外加劑的含固量為0.3，故須減去0.7的外加劑含水量。經(jīng)計算用水量為174.97kg/m3，實際取值175kg/m3。（數(shù)字175要手工輸入單元格H18中）5、總膠量(kg)：計算式（H18+0.7J11）/F17小括號內(nèi)是實際上混凝土的總用水量，即實際取175再加上外加劑含水量。單元格F17是水膠比。經(jīng)計算為307.98kg/m3，實際取值待水泥、粉煤灰、礦粉計算好后自動累計得出。6、水泥用量、粉煤灰用量、礦粉用量(kg)：水泥用量、粉煤灰用量、礦粉用量就是用單元格F19（注意不是單元格H19）中的總膠量307.98kg/m3，乘以各自的摻量系數(shù)64%、9.6%、26.4%計算得197.11、29.57、81.31，加權取值為197、29、82（kg/m3）。當設計C10、C15、C20泵送混凝土時，為符合“泵送混凝土的膠凝材料用量不宜小于300 kg/m3。”的規(guī)定，可適當增加粉煤灰的用量。當將水泥用量、粉煤灰用量、礦粉實際取值輸入后，單元格H19自動算出總膠量實際取值為308 kg/m3。7、外加劑用量(kg)：計算式H19*F11是先確定了外加劑摻量百分比后，再計算外加劑用量。也可以先確定外加劑用量，用公式H23/H19反算外加劑摻量百分比。根據(jù)試配結果坍落度實測值用水量等，也可以用計算式：減水率=1-(H18+0.7*J11)/(205+(E12-90)*5/20)來反算值。8、砂石用量(kg)：因為本表格的計算式是采用質(zhì)量法，單元格H12中混凝土假定密度不一定合適，就要參照單元格J30所算得的體積（L）進行調(diào)整。單元格J30所算得的體積不包括混凝土含氣量，它是依本表格29行的配合比數(shù)值計算的。單元格H24中的數(shù)值是單元格H25、H26、H27的代數(shù)和。它并一定等于單元格F24。它隨下一步砂、石子用量計算的變化而變化，所以用體積復核混凝土假定密度要經(jīng)過幾個來回才能調(diào)整好?；炷梁瑲饬靠砂创止橇献畲罅竭x用，一般取1%，即單元格J30所算得的體積（L）大約990L。細石混凝土取1.5%2%，即980985L。（用有引氣作用的外加劑應根據(jù)混凝土含氣量考慮。）也可以將實際試配測得的混凝土表觀密度輸入到單元格H12中。9、砂用量(kg)：砂用量依選定砂率計算。砂率合適與否，應以試配為主。也可以參照本表格的第三部分砂石級配復核結果，經(jīng)調(diào)整后再做試配。建議砂石的篩分試驗要及時準確，砂的篩分各級累計篩余中要包括9.5mm粒徑的分計篩余。將各級的累計篩余輸入到表格的37行中（如此記錄、計算并不會改變砂的細度模數(shù)），將石子一與石子二各級的累計篩余輸入到表格的38、39行中。理論計算的砂率附在單元格K25中供參考。隨著坍落度增大，實際砂率可大一些。根據(jù)經(jīng)驗，砂率誤差在2%之內(nèi)也可以不作調(diào)整?？傊栽嚺浣Y果并方便施工為主。因理論計算的砂率依據(jù)砂的篩分結果并隨石子一與石子二用量比例的不同而變化，所以應先確定石子一與石子二用量比例后，再調(diào)整砂率。備注：砂率公式的設計是依據(jù)意-配合比設計中的有關內(nèi)容。意-配合比設計中提到Bolomey等式是最有名的理想顆粒粒徑分布計算理論之一：式中：Psd固體顆粒（水泥和骨料）通過篩孔d的百分比； 僅涉及骨料時，則Bolomey等式變?yōu)椋和ㄟ^以上公式，可以將所有固體顆粒過篩百分比（Psd）轉換為僅涉及骨料顆粒的過篩百分比（Pd）。本表格理論砂率是選用骨料最佳曲線上篩孔尺寸為4.75mm的累計篩余值作為計算依據(jù)，是否合理尚有待商榷。因為當一定時，粗細骨料中的石子（粒徑大于4.75mm）占固體材料（膠凝材料、骨料）的比例是不變的。即石子總量并不隨著膠凝材料的增加而減少。若砂中含石少于石中含砂，那么隨著強度等級的提高，石子用量卻逐漸增加，讓人看起來有點怪怪的。10、粗骨料級配合成：粗骨料級配合成也就是表格中石子一與石子二的用量計算。本表格的第三部分骨料合成曲線圖中附有按混凝土泵送施工技術規(guī)程（JGJ/T10-95）圖A-3粗骨料5-31.5mm最佳級配圖。（繪制的不是很準確）它包括有粗骨料合成級配累計篩余最大值、最小值、最佳值三條曲線。粗骨料合成曲線依據(jù)粗骨料篩分結果隨石子一與石子二用量比例的不同而變化。只要粗骨料合成曲線落在粗骨料合成級配累計篩余最大值、最小值之間，那么配制的混凝土應能