第三章物料平衡计算

第三章物料平衡计算物料平衡计算的作用：1．计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制的依据。2．计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种堆场、料仓面积的依据。3．计算水、电和劳动力的需要量，确定原材料、燃料等的单位消耗指标，作为公用设计和计算产品成本等的依据。二、物料平衡计算的基础资料混凝土制品厂物料平衡计算的基础资料：工厂规模，混凝土构件产品方案；每种构件混凝土或者钢筋工程数量；混凝土各种类型配比；车间工作制度——生产周制度，生产班制度。主要内容混凝土配合比计算2混凝土配合比实例3配合比设计和物料平衡表4产品大纲1产品大纲产品名称产品规格(mm)每个管桩体积(m3)年产量(根)C70预应力混凝土管桩Φ500×100001.25645000预应力混凝土管桩制厂产品方案产品大纲产品名称年产量(块)混凝土型号CRTSⅡ型无砟轨道板5600C55无砟轨道板厂产品方案长（mm）宽（mm）厚（mm）每块板重（t）横向配置φ10预应力钢筋（根）纵向配置Φ20精轧螺纹钢筋（根）每块板混凝土用量（m³）645025502008.66063.45二、混凝土配合比计算配合比四项要求确满足结构设计的强度等级要求；满足混凝土施工所要求的和易性；满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。配合比步骤确定混凝土基准配合比确定试配、调整，确定设计配合比计算施工配合比（一）确定混凝土基准配合比1.计算施工配制强度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制强度，MPa；fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa；σ——混凝土强度标准差，MPa。•混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：计算时，强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值σ＜2.5MPa时，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值σ＜3.0MPa时，取σ＝3.0MPa；•当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定取用。645.10kcucuff，，强度等级＜C20C20～C35≥C35标准差σ，MPa4.05.06.02.确定水灰比(1)按混凝土强度要求确定水灰比或式中：αa、αb——回归系数；当不具备试验统计资料时，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抗压强度实测值，MPa当无水泥28d抗压强度实测值时，其值可按下式确定：fce,g——水泥强度等级值，MPa(2)复核耐久性为使混凝土耐久性符合要求，按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值，否则混凝土耐久性不合格，此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。ceba0cuceacwfffmm，＝ce0cucefBAffACW，＝gcecceff,3.确定用水量(1)水灰比在0.40～0.80范围内时，根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度，按下表选取。干硬性混凝土的单位用水量，kg拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102040162040维勃稠度，s16～2017516014518017015511～151801651501851751605～10185170155190180165塑性混凝土的单位用水量，kg（2）水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。（3）流动性和大流动性混凝土：不掺外加剂时，以坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm，用水量增加5kg计算；掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算：mwa＝mw0（1－β）拌合物稠度卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，mm项目指标102031.540162031.540坍落度mm10～3019017016015020018517516535～5020018017016021019518517555～7021019018017022020519518575～902151951851752302152051954.计算水泥用量mc（1）计算（2）复核耐久性将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较：如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量，则耐久性合格；否则耐久性不合格，此时应取规定的最小水泥用量。cww0c0/mmmm＝5.确定砂率βs（1）坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。（2）坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定；也可在下表基础上，坍落度每增大20mm，砂率增大1％确定。（3）坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定。混凝土砂率，％水灰比mw/mc卵石最大粒径，mm碎石最大粒径，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计算法：根据砂填充石子空隙，并稍有富余，以拨开石子的原则来确定。''0'0PVVgs'0''0''0'0'0''0'0''0'0'0'0'0'0'0'0000gssgggsgsggssssgsssPPVPVPVVVVmmm式中：βs——砂率，%；ms0、mg0——分别为每立方米混凝土中砂子及石子用量，kg；、——分别为每立方米混凝土中砂及石子松散体积，m2；、——分别为砂和石子的堆积密度，kg/m3。P’——石子空隙率，%；β——砂浆剩余系数，一般取1.1~1.4。'0sV'0gV'0s'0g%10010'0P6.计算砂、石子用量ms0、mg0（1）体积法又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料——水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后，混凝土的体积为1m3，即：Vc+Vs+Vg+Vw+Va＝1101.0ww0gg0ss0cc0＝mmmm％＝100g0s0s0smmm解方程组，可得ms0、mg0。式中：ρc、ρs、ρg、ρw—分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度，kg/m3。水泥的密度可取2900～3100kg/m3；α—混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取α＝1。（2）质量法质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp，kg。cpw0g0s0c0mmmmm＝％＝100g0s0s0smmm解方程组可得ms0、mg0。式中：mc0、ms0、mg0、mw0——分别为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质量，kg。可取2350～2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.计算基准配合比（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y，mw/mc＝？(二)试配调整，确定设计配合比1.试配按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分别测定其和易性、强度。2.调整（１）调整和易性，确定基准配合比测拌合物坍落度，并检查其粘聚性和保水性能：如实测坍落度小于设计要求，可保持水灰比不变，提高水泥浆用量；如实测坍落度大于设计要求，可保持砂率不变，提高骨料用量；如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率。每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度（ρc,t）。（2）强度调整一般采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块，标准养护28d进行强度测定3.设计配合比的确定(1)根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比（mc/mw）关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度（fcu,0）相对应的灰水比，确定1m3混凝土中的组成材料用量：单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值ρc,c：ρc,c＝mc+ms+mg+mw②应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：式中：ρc,t——混凝土体积密度实测值，kg/m3；ρc,c——混凝土体积密度计算值，kg/m3。③当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，按①条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2％时，应将配合比中各组成材料用量均乘以校正系数δ，得到设计配合比。cctc，，＝通常简易的做法是：通过试压，选出既满足混凝土强度要求，水泥用量又较少的配合比为所需配合比，再做表观密度的校正。(三)计算施工配合比假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：?/1wgsccmmyxmmm，：：＝：：cmsmgmwm＝mc＝ms×（1+a％）＝mg×（1+b％）＝mw－ms×a％－mg×b％施工配合比可表示为：配合比设计实例要求该搅拌站为某建筑公司配套的专用搅拌站，其混凝土主要用在正常的居住或办公房屋内部件。混凝土设计强度等级为C40，要求强度保证率95%。要求混凝土拌和物的坍落度为35～50mm，施工单位为历史统计资料。设计条件水泥砂石减水剂P.O42.5级,水泥强度等级值的富余系数为1.10--1.13(取1.13),密度为3.11g/cm3中砂表观密度2.64g/cm3堆积密度1.50g/cm3碎石表观密度2.70g/cm3堆积密度1.55g/cm3石子最大粒径20mmTMS减水率18%掺入量1.0%~1.2%(取1.0%)混凝土配合比计算确定配置强度根据课本知识得，混凝土配制强度为：则本设计混凝土实设强度为49.87MPa确定水灰比根据图纸和技术规范得得w／c=0.43本设计的水灰比为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,,1.645401.645649.87cuocukffacecuoabcewafcfaaf混凝土配合比计算环境条件结构物类别最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土干燥环境正常的居住或办公用房屋内部件不作规定0.650.60200260300混凝土配合比计算确定1立方米混凝土用水量由碎石的最大粒径为20mm，坍落度35~50mm，查混凝土单位用水量选用表得W0=195kg。使用减水剂后（减水率为18%），则W0=185(1-18%)=160Kg混凝土配合比计算混凝土单位用水量选用表（kg/m3）混凝土配合比计算确定1立方米水泥用量根据已选定的每1m3混凝土的用水量和得出水灰比值，可求出水泥用量：C0'=W0/（W/C）=454Kg对照表混凝土最大水灰比和最小水泥用量，最小水泥用量为300kg372kg，故满足耐久性要求。混凝土配合比计算混凝土砂率选用表（%）由水灰比0.43，碎石的最大粒径为石子最大粒径20mm，查混凝土砂率选用表得Sp=30%混凝土配合比计算重量法确定配合比cgswcpspsgmmmmmmSmmMc——每立方