一、工程背景与设计要求
在某大型港口码头工程项目中，为了确保结构的安全性和耐久性，需要对水下部分进行混凝土浇筑施工。根据设计图纸和相关规范要求，该部位混凝土的强度等级需达到C40标准，并具备良好的抗渗性能和耐久性。因此，本计算书旨在通过科学合理的配合比设计，为实际施工提供可靠的依据。
二、原材料选择及技术指标
1. 水泥
选用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，其主要技术指标如下：
- 强度等级：P.O 42.5
- 细度：比表面积≥350m²/kg
- 初凝时间：≥45min
- 终凝时间：≤600min
2. 粗骨料
采用碎石作为粗骨料，具体参数为：
- 最大粒径：20mm
- 含泥量：<1%
- 压碎值：<10%
3. 细骨料
选用河砂作为细骨料，其技术指标包括：
- 细度模数：2.6~3.0
- 含泥量：<2%
- 泥块含量：<0.5%
4. 外加剂
使用高效减水剂（聚羧酸系），以降低用水量并提高拌合物的工作性。
- 减水率：≥25%
- 泌水率比：<90%
5. 水
采用饮用水，符合《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)的规定。
三、配合比设计原则
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011)，结合工程特点和现场条件，确定以下设计原则：
1. 满足强度要求：确保28天龄期的立方体抗压强度不低于40MPa；
2. 改善和易性：通过优化砂率和用水量，使拌合物具有良好的流动性和平整性；
3. 增强耐久性：采取措施减少水胶比，增加密实度；
4. 经济合理：在保证质量的前提下，尽量降低材料成本。
四、初步配合比计算
1. 计算水胶比
根据公式\( W/B = k \cdot f_{cu,k} / f_{ce} \)，其中：
- \( k \)为回归系数，取0.46；
- \( f_{cu,k} \)为设计强度，即40MPa；
- \( f_{ce} \)为水泥28d抗压强度标准值，取42.5MPa。
代入数据得：
\[ W/B = 0.46 \cdot (40 + 1.65 \sqrt{40}) / 42.5 \approx 0.37 \]
2. 确定单位用水量
参考经验公式\( m_w = a \cdot m_b^b \)，其中：
- \( a \)为常数，取0.43；
- \( b \)为指数，取0.85；
- \( m_b \)为胶凝材料总量。
假设每立方米混凝土中胶凝材料总量为350kg，则：
\[ m_w = 0.43 \cdot 350^{0.85} \approx 180kg/m³ \]
3. 计算砂率
根据经验，C40混凝土的砂率为38%~42%，取中间值40%。
4. 确定粗细骨料用量
假定每立方米混凝土总重量为2400kg，则：
- 胶凝材料总量：350kg
- 水用量：180kg
- 砂用量：\( (2400 - 350 - 180) \times 40\% \approx 788kg \)
- 石子用量：\( (2400 - 350 - 180) \times 60\% \approx 1282kg \)
5. 验证强度
通过试配试验验证上述配合比是否满足设计要求。若不满足，则调整参数直至达标。
五、施工注意事项
1. 在搅拌过程中严格控制各种原材料的质量和计量精度；
2. 浇筑前应对模板和钢筋进行检查，确保无杂物残留；
3. 浇筑完成后应及时覆盖保湿养护，避免裂缝产生；
4. 定期检测拌合物的坍落度，确保其符合施工需求。
综上所述，经过精心计算与反复验证，最终确定了适合本项目的C40水下混凝土配合比方案。希望此方案能够指导后续施工顺利开展，为工程质量保驾护航。
