第三章 物料平衡計算

第三章物料平衡計算第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月物料平衡計算的作用：

1．計算從原料進(jìn)廠至成品出廠各工序所需處理的物料量，作為確定車間生產(chǎn)任務(wù)、設(shè)備選型及人員編制的依據(jù)。2．計算各種原料、輔助材料及燃料需要量作為總圖設(shè)計中確定運輸量、運輸設(shè)備和計算各種堆場、料倉面積的依據(jù)。3．計算水、電和勞動力的需要量，確定原材料、燃料等的單位消耗指標(biāo)，作為公用設(shè)計和計算產(chǎn)品成本等的依據(jù)。

第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月二、物料平衡計算的基礎(chǔ)資料混凝土制品廠物料平衡計算的基礎(chǔ)資料：工廠規(guī)模，混凝土構(gòu)件產(chǎn)品方案；每種構(gòu)件混凝土或者鋼筋工程數(shù)量；混凝土各種類型配比；車間工作制度——生產(chǎn)周制度，生產(chǎn)班制度。第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容混凝土配合比計算2混凝土配合比實例3配合比設(shè)計和物料平衡表4產(chǎn)品大綱1第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)品大綱產(chǎn)品名稱產(chǎn)品規(guī)格(mm)每個管樁體積(m3)年產(chǎn)量(根)C70預(yù)應(yīng)力混凝土管樁Φ500×100001.25645000預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制廠產(chǎn)品方案第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)品大綱產(chǎn)品名稱年產(chǎn)量(塊)混凝土型號CRTSⅡ型無砟軌道板5600C55無砟軌道板廠產(chǎn)品方案長（mm）寬（mm）厚（mm）每塊板重（t）橫向配置φ10預(yù)應(yīng)力鋼筋（根）縱向配置Φ20精軋螺紋鋼筋（根）每塊板混凝土用量（m3）645025502008.66063.45第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月二、混凝土配合比計算配合比四項要求確滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的強(qiáng)度等級要求；滿足混凝土施工所要求的和易性；滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；符合經(jīng)濟(jì)原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。配合比步驟確定混凝土基準(zhǔn)配合比確定試配、調(diào)整，確定設(shè)計配合比計算施工配合比第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）確定混凝土基準(zhǔn)配合比

1.計算施工配制強(qiáng)度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度，MPa；

fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即混凝土強(qiáng)度等級值，MPa；

σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計資料確定，并應(yīng)符合以下規(guī)定：計算時，強(qiáng)度試件組數(shù)不應(yīng)少于25組；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C20和C25級，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計算值σ＜2.5MPa時，取σ＝2.5MPa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級等于或大于C30級，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計算值σ＜3.0MPa時，取σ＝3.0MPa；當(dāng)無統(tǒng)計資料計算混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差時，其值按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204）的規(guī)定取用。強(qiáng)度等級＜C20C20～C35≥C35標(biāo)準(zhǔn)差σ，MPa4.05.06.0第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.確定水灰比

(1)按混凝土強(qiáng)度要求確定水灰比或

式中：αa、αb——回歸系數(shù)；當(dāng)不具備試驗統(tǒng)計資料時，可取碎石混凝土αa＝0.46，αb＝0.07；卵石混凝土αa＝0.48，αb＝0.33。

fce——水泥28d抗壓強(qiáng)度實測值，MPa

當(dāng)無水泥28d抗壓強(qiáng)度實測值時，其值可按下式確定：

fce,g——水泥強(qiáng)度等級值，MPa(2)復(fù)核耐久性為使混凝土耐久性符合要求，按強(qiáng)度要求計算的水灰比值不得超過規(guī)定的最大水灰比值，否則混凝土耐久性不合格，此時取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月3.確定用水量水灰比在0.40～0.80范圍內(nèi)時，根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度，按下表選取。干硬性混凝土的單位用水量，kg

拌合物稠度卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm項目指標(biāo)102040162040維勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月塑性混凝土的單位用水量，kg

（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應(yīng)通過試驗確定。（3）流動性和大流動性混凝土：不摻外加劑時，以坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm，用水量增加5kg計算；摻外加劑時混凝土的單位用水量可按下式計算：

mwa＝mw0（1－β）拌合物稠度卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm項目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～90215195185175230215205195第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月4.計算水泥用量mc（1）計算（2）復(fù)核耐久性

將計算出的水泥用量與規(guī)定的最小水泥用量比較：如計算水泥用量不低于規(guī)定的最小水泥用量，則耐久性合格；否則耐久性不合格，此時應(yīng)取規(guī)定的最小水泥用量。第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月5.確定砂率βs（1）坍落度為10～60mm的混凝土砂率，可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定；也可在下表基礎(chǔ)上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％確定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗確定?；炷辽奥?，％

水灰比mw/mc卵石最大粒徑，mm碎石最大粒徑，mm1020401620400.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月計算法：根據(jù)砂填充石子空隙，并稍有富余，以撥開石子的原則來確定。式中：βs——砂率，%；

ms0、mg0——分別為每立方米混凝土中砂子及石子用量，kg；、——分別為每立方米混凝土中砂及石子松散體積，m2；、——分別為砂和石子的堆積密度，kg/m3。

P’——石子空隙率，%；

β——砂漿剩余系數(shù)，一般取1.1~1.4。第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月6.計算砂、石子用量ms0、mg0

（1）體積法又稱絕對體積法。1m3混凝土中的組成材料——水泥、砂、石子、水經(jīng)過拌合均勻、成型密實后，混凝土的體積為1m3，即：

Vc+Vs+Vg+Vw+Va

＝1解方程組，可得ms0、mg0

。式中：ρc

、ρs

、ρg

、ρw—分別為水泥的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；

α—混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，在不使用引氣型外加劑時，可取α＝1。第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）質(zhì)量法質(zhì)量法又稱為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp

，kg。解方程組可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0——分別為1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量，kg；

mcp——1m3混凝土拌合物的假定質(zhì)量，kg。可取2350～2450kg/m3。

βs——混凝土砂率。7.計算基準(zhǔn)配合比（1）以1m3混凝土中各組成材料的實際用量表示。（2）以組成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc

＝？第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)試配調(diào)整，確定設(shè)計配合比1.試配

按基準(zhǔn)配合比稱取一定質(zhì)量的組成材料，拌制15L或25L混凝土，分別測定其和易性、強(qiáng)度。2.調(diào)整（１）調(diào)整和易性，確定基準(zhǔn)配合比

測拌合物坍落度，并檢查其粘聚性和保水性能：如實測坍落度小于設(shè)計要求，可保持水灰比不變，提高水泥漿用量；如實測坍落度大于設(shè)計要求，可保持砂率不變，提高骨料用量；如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良，可適當(dāng)提高砂率。每次調(diào)整后再試拌，直到符合要求為止。記錄好各種材料調(diào)整后用量，并測定混凝土拌合物的實際體積密度（ρc,t）。第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）強(qiáng)度調(diào)整

一般采用三個不同的配合比，其中一個為基準(zhǔn)配合比，另外兩個配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可做適當(dāng)調(diào)整并測定體積密度。各種配比制作兩組強(qiáng)度試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d進(jìn)行強(qiáng)度測定3.設(shè)計配合比的確定根據(jù)試驗得出的混凝土強(qiáng)度與其相應(yīng)的灰水比（mc/mw）關(guān)系，用作圖法或計算法求出與混凝土配制強(qiáng)度（fcu,0）相對應(yīng)的灰水比，確定1m3混凝土中的組成材料用量：單位用水量（mw）應(yīng)在基準(zhǔn)配合比用水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)制作強(qiáng)度試件時測得的坍落度或維勃稠度進(jìn)行調(diào)整確定；水泥用量（mc）應(yīng)以用水量乘以選定出來的灰水比計算確定；粗集料和細(xì)集料用量（ms、mg）應(yīng)在基準(zhǔn)配合比的用量基礎(chǔ)上，按選定的灰水比進(jìn)行調(diào)整后確定。第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）經(jīng)試配確定配合比后，按下列步驟進(jìn)行校正：①按上述方法確定的各組成材料用量按下式計算混凝土的體積密度計算值ρc,c：

ρc,c＝mc+ms+mg+mw②應(yīng)按下式計算混凝土配合比校正系數(shù)δ：式中：ρc,t——混凝土體積密度實測值，kg/m3；

ρc,c——混凝土體積密度計算值，kg/m3。③當(dāng)體積密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2％時，按①條確定的配合比即為設(shè)計配合比；當(dāng)二者之差超過2％時，應(yīng)將配合比中各組成材料用量均乘以校正系數(shù)δ，得到設(shè)計配合比。通常簡易的做法是：通過試壓，選出既滿足混凝土強(qiáng)度要求，水泥用量又較少的配合比為所需配合比，再做表觀密度的校正。第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)計算施工配合比假定現(xiàn)場砂、石子的含水率分別為a％和b%，則施工配合比中1m3混凝土的各組成材料用量分別為：＝mc＝ms×（1+a％）＝mg×（1+b％）＝mw－ms×a％－mg×b％

施工配合比可表示為：第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月配合比設(shè)計實例要求該攪拌站為某建筑公司配套的專用攪拌站，其混凝土主要用在正常的居住或辦公房屋內(nèi)部件?；炷猎O(shè)計強(qiáng)度等級為C40，要求強(qiáng)度保證率95%。要求混凝土拌和物的坍落度為35～50mm，施工單位為歷史統(tǒng)計資料。第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計條件水泥砂石減水劑P.O42.5級,水泥強(qiáng)度等級值的富余系數(shù)為1.10--1.13(取1.13),密度為3.11g/cm3中砂表觀密度2.64g/cm3堆積密度1.50g/cm3碎石表觀密度2.70g/cm3堆積密度1.55g/cm3石子最大粒徑20mmTMS減水率18%摻入量1.0%~1.2%(取1.0%)第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土配合比計算確定配置強(qiáng)度根據(jù)課本知識得，混凝土配制強(qiáng)度為：則本設(shè)計混凝土實設(shè)強(qiáng)度為49.87MPa確定水灰比根據(jù)圖紙和技術(shù)規(guī)范得

得w／c=0.43

本設(shè)計的水灰比為0.43，查下表混凝土最大水灰比和最小水泥用量得水灰比符合要求第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土配合比計算環(huán)境條件

結(jié)構(gòu)物類別

最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土素混凝土鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土干燥環(huán)境正常的居住或辦公用房屋內(nèi)部件不作規(guī)定