1 / 40

การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต (Concrete Mix Design)

การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต (Concrete Mix Design). นางสาว สุฑา รัตน์ สงค์ประเสริฐ รหัสนักศึกษา 5210110664 3 EnE. 1. ขณะผสมคอนกรีตเสร็จใหม่ๆ มีความข้นเหลวเหมาะในการทำงาน เช่น เทลงแบบหล่อง่าย สะดวกต่อการอัดแน่น มีการกระจายวัสดุสม่ำเสมอ

sebastian-sykes
Download Presentation

การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต (Concrete Mix Design)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต(Concrete Mix Design) นางสาวสุฑารัตน์ สงค์ประเสริฐ รหัสนักศึกษา 5210110664 3EnE

  2. 1.ขณะผสมคอนกรีตเสร็จใหม่ๆ มีความข้นเหลวเหมาะในการทำงาน เช่น เทลงแบบหล่อง่าย สะดวกต่อการอัดแน่น มีการกระจายวัสดุสม่ำเสมอ 2.เมื่อคอนกรีตแข็งตัวแล้ว ต้องมีกำลัง และความคงทนต่อสภาพใช้งาน 3.มีราคาเหมาะกับคุณภาพ ส่วนผสมถูกต้องจะช่วยให้ได้คอนกรีตราคาถูกลง

  3. ความข้นเหลวของคอนกรีตที่เหมาะกับงานก่อสร้าง ตามข้อแนะนำ ACI (American Concrete Institute)

  4. คอนกรีตอาจแบ่งตามกำลังอัดได้ 3 ชนิด คือ • คอนกรีตหยาบ มีกำลังอัดต่ำกว่า 100 กก./ซม.2คอนกรีตชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นคอนกรีตโครงสร้าง เนื่องจากมีกำลังอัดต่ำ คงทนต่อการใช้งานต่ำ ผุกร่อนได้ง่าย จึงมักใช้เป็นคอนกรีตรองพื้น หรืองานที่ไม่สำคัญ • คอนกรีตกำลังปกติมีกำลังอัดตั้งแต่ 100 กก./ซม.2 - 500 กก./ซม.2นิยมใช้เป็นคอนกรีตโครงสร้างที่รับน้ำหนักปานกลาง กำลังอัดที่ใช้ไม่ควรต่ำกว่า 150 กก./ซม.2 สำหรับงานคอนกรีตอัดแรง คอนกรีตควรมีกำลังอัดตั้งแต่ 350 กก./ซม.2-500 กก./ซม.2 โดยเลือกตามความเหมาะสมกับการทำงานและใช้งาน เช่น ขนาดของโครงสร้าง น้ำหนักบรรทุก สภาวะแวดล้อม และประสิทธิภาพของการผลิตคอนกรีต • คอนกรีตกำลังสูง (High Strength Concrete) มีกำลังอัดตั้งแต่ 500 กก./ซม.2 ขึ้นไป คอนกรีตชนิดนี้เหมาะสำหรับโครงสร้างที่รับน้ำหนักมากๆ เช่น อาคารสูง เพราะจะช่วยลดทั้งปริมาณและน้ำหนักของคอนกรีต และช่วยลดค่าก่อสร้าง ปัจจุบัน มีการพัฒนาคอนกรีตกำลังสูงให้ใช้สำหรับก่อสร้างได้สะดวกและมีประสิทธิภาพ

  5. การออกแบบตามมาตรฐานอเมริกา หรือ ACI (American Concrete Institute) แท่งตัวอย่างเป็นทรงกระบอก โดยทั่วไปนิยมใช้มาตรฐานนี้ • การออกแบบตามมาตรฐานอังกฤษ หรือ BS (British Standard) แท่งตัวอย่างเป็นทรงลูกบาศก์ อาศัยข้อมูลจากกราฟและตาราง 0.15m 0.3m 0.15m 0.15m

  6. กำหนดกำลังอัดของคอนกรีตที่ต้องการ แล้วออกแบบคอนกรีตให้มีกำลังอัดสูงกว่าที่ต้องการ แสดงเป็นสมการได้ดังนี้ fcr = f 'c + k.s fcr =กำลังอัดเป้าหมายเฉลี่ย(Target Average Strength) f 'c =กำลังอัดที่ต้องการ (Required Strength) k.s =ส่วนเผื่อ ประกอบด้วย k ค่าคงที่ s ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของกำลังอัด จากก้อนตัวอย่าง 30 ค่า หรือมากกว่า

  7. ค่ามาตรฐาน k (จากหลักสถิติเรื่องการแจกแจงความถี่มาตรฐาน)

  8. มาตรฐาน ACI ยังกำหนดมาตรฐานการควบคุมคุณภาพคอนกรีตโดยใช้ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสำหรับความไม่แน่นอนโดยรวม (Overall variation) และสัมประสิทธิ์ของความไม่แน่นอนในกระบวนการทดสอบ (Within-test variation) มาตรฐานการควบคุมคุณภาพคอนกรีต (ACI 214)ความไม่แน่นอนในภาพรวม (Overall Variation)

  9. มาตรฐานการควบคุมคุณภาพคอนกรีต (ACI 214)ความไม่แน่นอนในกระบวนการทดสอบ (Within-Test Variation)

  10. ตัวอย่างที่ 1การก่อสร้างอาคารหลังหนึ่งกำหนดให้ใช้คอนกรีตกำลังอัดไม่ต่ำกว่า 240 กก./ซม.2โดยยอมให้กำลังอัดจากตัวอย่างบางส่วนต่ำกว่าค่าที่กำหนดไม่เกินร้อยละ 10 ถ้าผู้ผลิตคอนกรีตมีความสามารถในการผสมคอนกรีตโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S) 40 กก./ซม.2 ผู้ผลิตจะต้องออกแบบส่วนผสมคอนกรีตให้มีกำลังอัดเป้าหมาย (Required Strength) เท่าไร วิธีทำ จาก fcr = f 'c + k.s = 240 + (1.28 x 40) กก./ซม.2 = 240 + 51 กก./ซม.2 = 291 กก./ซม.2 หรือให้fcr= 300 กก./ซม.2 ดังนั้น ผู้ผลิตต้องออกแบบส่วนผสมให้มีกำลังอัดประมาณ 300 กก./ซม.2

  11. ในกรณีที่ข้อมูลมีไม่เพียงพอ หรือไม่มีข้อมูลสำหรับการวิเคราะห์ มาตรฐานสถาบันคอนกรีตอเมริกา (ACI 318) ได้ให้ข้อกำหนดเพื่อหากำลังอัดของคอนกรีตที่ต้องการดังนี้ ส่วนเผื่อของกำลังอัดเมื่อไม่มีข้อมูลใดๆ

  12. ต้องทดสอบหาคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ดังนี้ • ความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity) ของ ปูนซีเมนต์ ทราย และหิน • ความหนาแน่น (Unit Weight) ของ ปูนซีเมนต์ ทราย และหิน • การดูดซับความชื้น (Absorption) ของ ทราย และหิน • ขนาดใหญ่สุดของหินที่ใช้ • Fineness Modulus ของทราย และหิน

  13. คุณสมบัติต่างๆตามมาตรฐาน ACI • ปูนซีเมนต์ ความถ่วงจำเพาะตามมาตรฐาน ASTM C188 แต่สามารถใช้ค่า 3.15 สำหรับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทั่วไป • มวลรวม -ขนาดคละ ควรมีส่วนคละตามมาตรฐานASTM C 33 -ความถ่วงจำเพาะ ทราย ทดสอบมาตรฐาน ASTM C128 หิน ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C 127 -ความชื้น ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C 70 และ ASTM C 566 -ความละเอียดของทราย ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C125 -หน่วยน้ำหนักของมวลรวม ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C29

  14. ขั้นตอนการออกแบบ • มี 7 ขั้นตอน คือ • 1.เลือกค่ายุบตัวของคอนกรีตสด ให้เหมาะกับประเภทงาน • 2.เลือกขนาดโตสุดของหินสำหรับผสมคอนกรีต • 3.ปริมาณน้ำที่ต้องใช้สำหรับผสมคอนกรีตให้มีค่ายุบตัวตามต้องการ • 4. เลือกอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ • 5. คำนวณปริมาณปูนซีเมนต์ที่ต้องใช้ • 6.คำนวณน้ำหนักของหินที่ใช้สำหรับผลิตคอนกรีต • 7. คำนวณปริมาณทราย การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI

  15. 1. เลือกค่ายุบตัวของคอนกรีตสด ให้เหมาะกับประเภทงาน • ค่ายุบตัวของคอนกรีตสดที่ใช้สำหรับงานก่อสร้างประเภทต่างๆ หมายเหตุ : ค่ายุบตัวอาจเพิ่มได้อีก 2 ซม. สำหรับการหล่อคอนกรีตด้วยการกระทุ้งแน่นด้วยมือ โดยไม่ใช้เครื่องสั่นคอนกรีต (Vibrator) การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI

  16. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI 2. เลือกขนาดโตสุดของหินสำหรับผสมคอนกรีต • ไม่โตเกิน 1/5 ของส่วนแคบที่สุดของแบบหล่อ • ไม่โตเกิน 1/3 ของความหนาของแผ่นพื้น • ไม่โตเกิน 3/4 ของขนาดช่องว่างระหว่างเหล็กเสริม ขนาดโตสุดของหินสำหรับงานก่อสร้างประเภทต่างๆ

  17. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI 3. ปริมาณน้ำที่ต้องใช้สำหรับผสมคอนกรีตให้มีค่ายุบตัวตามต้องการ ปริมาณน้ำที่ต้องการสำหรับค่ายุบตัวและหินขนาดต่างๆ สำหรับคอนกรีตที่ไม่ใช้สารกระจายกักฟองอากาศ (Non-Air Entraining Concrete)

  18. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI ปริมาณน้ำที่ต้องการสำหรับค่ายุบตัวและหินขนาดต่างๆสำหรับคอนกรีตที่ใช้สารกระจายกักฟองอากาศ (Air Entraining Concrete) น้ำหนักน้ำสำหรับผสมคอนกรีต 1 ลบ.มWw= Ww กก. Solid Volume ของน้ำในคอนกรีต 1 ลบ.ม VW = WW /gW ลบ.ม

  19. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI 4. เลือกอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์สูงสุด สำหรับคอนกรีตที่ต้องผจญกับสภาวะแวดล้อมรุนแรง • ถ้าใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทนซัลเฟต(Type II หรือ Type V) อาจเพิ่ม W/C ได้อีก 0.05

  20. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์กับกำลังอัดประลัยของคอนกรีต ตารางนี้สำหรับแท่งตัวอย่างรูปทรงกระบอกขนาดมาตรฐาน 15 x 30 ซม. ถ้าตัวอย่างลูกบาศก์ ค่ากำลังประลัยจะสูงกว่าค่าในตารางประมาณ 20 %

  21. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI 5. คำนวณปริมาณปูนซีเมนต์ที่ต้องใช้

  22. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI 6. คำนวณน้ำหนักของหินที่ใช้สำหรับผลิตคอนกรีต ACI ให้แนวทางสำหรับปริมาตรหินที่ใช้ผลิตคอนกรีต 1 ลบ.ม ในตารางข้างล่าง ปริมาตรนี้เป็นปริมาตรรวมอัดแน่น (Bulk volume of dry - rodded aggregate) ปริมาตรของหินต่อหน่วยปริมาตรของคอนกรีต

  23. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI น้ำหนักหินสำหรับผสมคอนกรีต 1 ลบ.ม Wg = gg. V กก.

  24. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI 7. คำนวณปริมาณทราย • 1. คำนวณปริมาตร (Solid Volume) ของทรายในคอนกรีตจาก Vs = 1 - Vc - Vw - Vg - Va โดย Vc = Solid Volume ของปูนซีเมนต์ Vw = Solid Volume ของน้ำ Vg = Solid Volume ของหิน Va = Volume ของฟองอากาศในคอนกรีต • 2. คำนวณน้ำหนักของทราย Ws = Gs.Vs.w จากขั้นตอนนี้ สามารถคำนวณวัสดุทั้งหมดที่ใช้สำหรับผลิตคอนกรีต 1 ลบ.ม ได้ น้ำหนักคอนกรีต 1 ลบ.ม = Wc + Ww + Wg + Ws กก.

  25. การออกแบบส่วนผสมคอนกรีตโดยวิธี ACI การปรับส่วนผสมด้วยการทดลองผสม ส่วนผสมที่คำนวณได้ เป็นค่าโดยประมาณ เพราะได้มาจากข้อแนะนำ ACI ผู้คำนวณต้องทำการทดลองผสมจริงในห้องปฏิบัติการตามสัดส่วนที่คำนวณได้ เพื่อดูว่าคอนกรีตสดมีความข้นเหลวตามต้องการหรือไม่ หากต้องการให้คอนกรีตมีค่ายุบตัวเพิ่มขึ้นหรือลดลง 1 ซม. จะต้องเพิ่มหรือลด ในส่วนผสม 2 ลิตรต่อคอนกรีต 1 ลบ.ม แต่การเพิ่มหรือลดน้ำจะทำให้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์เปลี่ยนไป ดังนั้น จะต้องปรับเปลี่ยนปริมาณปูนซีเมนต์ เพื่อรักษา w/c ให้คงที่

  26. ตัวอย่างที่ 2 หาส่วนผสมคอนกรีตสำหรับงานเสา คสล ต้องการกำลังอัดเฉลี่ย (fc') ของคอนกรีตทรงกระบอกที่อายุ 28 วัน เท่ากับ 250 ksc มีโอกาสที่ก้อนตัวอย่างมีกำลังอัดต่ำกว่าที่ต้องการไม่เกิน 5 % (k = 1.65) ผู้ผลิตคอนกรีตสามารถผลิตโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 30 กก./ซม.2ใช้ปูนซีเมนต์ประเภท 1 SG 3.15 ใช้หินขนาดโตสุด 3/4" SG2.70 ค่าดูดซึม 0.5 % ความหนาแน่นอัดแน่น 1600 กก./ม3 ใช้ทราย SG 2.60 ค่าดูดซึม 0.7 % โมดูลัสความละเอียด 2.80 วิธีทำ 1. กำลังอัดเป้าหมายที่ต้องผลิต = fc' + ks = 250 + (1.65 x 30) = 300 ksc 2. จากค่ายุบตัว 8 - 10 ซม และหินขนาดใหญ่สุด 3/4" ปริมาณน้ำที่ต้องใช้ = 200ลิตร/ลบ.ม 3. อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ = 0.55

  27. 5. น้ำหนักของหินแห้งที่ต้องใช้ = 0.62 x 1600 = 992 กก./ลบ.ม น้ำหนักหินอิ่มตัวผิวแห้ง = 992 x 1.005= 997 กก./ลบ.ม • 6.หาปริมาณของทราย ปริมาตรเนื้อวัสดุต่างๆ สำหรับคอนกรีต 1 ลบ.ม

  28. ปริมาตรฟองอากาศ = 0.02 x 1.0 = 0.020 ม3 ปริมาตรทั้งหมดยกเว้นทราย = 0.705 ม3 ปริมาตรทราย = 1.0 - 0.705 = 0.295 ม3 น้ำหนักทรายอิ่มตัวผิวแห้ง= 2.60 x 0.295 x 1000 = 767 กก. สรุป คอนกรีต 1 ลบ.ม ใช้ปริมาณวัสดุดังนี้ ปูนซีเมนต์= 364 กก. น้ำ= 200 กก. หินอิ่มตัวผิวแห้ง = 997 กก. ทรายอิ่มตัวผิวแห้ง= 767กก. รวมน้ำหนัก = 2,328 กก.ANS สัดส่วนโดยน้ำหนัก ปริมาตรปูน +น้ำ+ หิน +ฟองอากาศ Ws = Gs.Vs.w 1 2.74 2.11 1 : 2.11 : 2.74

  29. ตัวอย่างที่ 3 จากตัวอย่างที่ 2 ถ้าทรายและหินในสนามมีความชื้น 2.25 % และ 1.02 % ตามลำดับ จงหาว่าจะต้องลดปริมาณน้ำที่ใช้ผสมคอนกรีตลงเท่าไร และต้องใช้หิน ทราย เหล่านี้เท่าไร • วิธีทำ ค่าการดูดซึม น้ำส่วนเกินที่อยู่ในทราย = 767 x (0.0225 - 0.007) = 12 กก. น้ำส่วนเกินที่อยู่ในหิน = 997 x (0.0102 - 0.005) = 5กก. รวมน้ำส่วนเกินในหินทราย = 12 + 5 = 17 กก. ต้องลดน้ำที่ใช้ผสมคอนกรีตเหลือ = 200 - 17 = 183กก. ชั่งน้ำหนักทราย = 767 + 12 = 779กก. ชั่งน้ำหนักหิน = 997 + 5 = 1,002 กก. ANS

  30. ตัวอย่างที่ 4 จากสัดส่วนการผสมคอนกรีต กำหนดให้ใช้สัดส่วนการผสมเป็น 1 : 1.8 : 3.6 โดยน้ำหนัก และ Water Cement Ratio = 0.6 กำหนดให้ความถ่วงจำเพาะของปูนซีเมนต์ ทราย และหิน เท่ากับ 3.15, 2.66 และ 2.72 ตามลำดับ จงหาปริมาณวัสดุที่ใช้ในการผสมคอนกรีต 1ลบ.ม วิธีทำ จากอัตราส่วนการผสม ปูนซีเมนต์ : ทราย : หิน = 1 : 1.8 : 3.6 สมมติ ใช้ปูนซีเมนต์ = 1 ถุง = 50 กก. น้ำหนักทราย= 1.8 x 50 = 90 กก. น้ำหนักหิน= 3.6 x 50 = 180 กก. น้ำหนักน้ำ= 0.6 x 50 = 30 กก. ดังนั้น ปริมาตรของคอนกรีตที่ได้จากวัสดุทั้งหมดเมื่อใช้ปูน 50 กก.

  31. รวมปริมาตรของเนื้อวัสดุ= 0.1459 ม3 ปริมาตรฟองอากาศ2 % = 0.02 x 0.1459 = 0.0029ม3 รวมปริมาตรคอนกรีตที่ได้= 0.1488 ม3 เมื่อคอนกรีต 0.1488 ม3 ได้จากปูนซีเมนต์ 50 กก.

  32. ทราย= 1.8 x 336= 604 กก. หิน = 3.6 x 336= 1,210 กก. น้ำ= 0.6 x 336= 202กก. รวมน้ำหนักคอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร= 2,352 กก.ANS

  33. ตัวอย่างที่ 5 จากสัดส่วนการผสมคอนกรีต กำหนดให้ใช้สัดส่วนการผสมเป็น 1 : 2 : 3.8 โดยปริมาตร และ Water Cement Ratio = 0.6 กำหนดให้ความถ่วงจำเพาะของปูนซีเมนต์ ทราย และหิน เท่ากับ 3.15, 2.66 และ 2.72 ตามลำดับ Loose Unit Weight ของ ปูนซีเมนต์ ทราย และหินเท่ากับ 1250, 1450 และ 1380 กก./ลบ.ม ตามลำดับ จงหาปริมาณวัสดุที่ใช้ในการผสมคอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร วิธีทำ จากอัตราส่วนการผสม ปูนซีเมนต์ : ทราย : หิน = 1 : 2 : 3.8 โดยปริมาตร สมมติใช้ปูนซีเมนต์ 1 ถุง = 50 กก.

  34. ปริมาตร (Bulk Volume) ของทราย= 2 x 0.040 = 0.080 ม3 ปริมาตร (Bulk Volume) ของหิน= 3.8 x 0.040 = 0.152 ม3 น้ำหนักทราย= 0.080 x 1,450 = 116 กก. น้ำหนักหิน= 0.152 x 1,380 = 210 กก. น้ำหนักน้ำ= 0.6 x 50 = 30 กก.

  35. รวมปริมาตรของเนื้อวัสดุ 0.0159+0.0300+0.0436+0.0772 = 0.1667 ม3 ปริมาตรฟองอากาศ2 % = 0.02 x 0.1667 = 0.0033ม3 รวมปริมาตรคอนกรีตที่ได้ = 0.1667+0.0033 = 0.1700ม3 เมื่อคอนกรีต 0.1700 ม3 ได้จากปูนซีเมนต์ 50 กก. น้ำ = 0.6 x 294 = 176 กก. รวมน้ำหนักคอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร = 294+682+1,235+176 = 2,387 กก.

  36. __________________________ ปริมาตร (Bulk Volume) ของวัสดุต่างๆ ที่ใช้ในการผสมคอนกรีต 1 ลบ.ม ANS

  37. การแปลงสัดส่วนโดยน้ำหนัก เป็น สัดส่วนโดยปริมาตร จากความสัมพันธ์ระหว่าง น้ำหนัก กับ ปริมาตร ปริมาตรปูนซีเมนต์ VC = WC / C ปริมาตรทราย VS= WS / S ปริมาตรหิน Vg= Wg/ g

  38. สัดส่วนโดยปริมาตร • VC : VS : Vg = WC / C : WS / S : Wg/ g เอา WC / Cหารตลอด C, Sและ g = Loose Unit Weight ของ ซีเมนต์ ทราย และหิน ตามลำดับ

  39. ตัวอย่างที่ 6 จากตัวอย่างที่ 2 สัดส่วนของส่วนผสมคอนกรีต 1 ลบ.ม เท่ากับ 364 กก.: 767 กก.: 997 กก.(1 : 2.11 : 2.74) ถ้าความหนาแน่นหลวมของ ซีเมนต์ ทราย และ หิน เท่ากับ 1250, 1450 และ 1350 กก./ลบ.ม ตามลำดับ จงหาสัดส่วนโดยปริมาตร • วิธีทำ ดังนั้น สัดส่วนโดยปริมาตร จะเท่ากับ 1 : 1.82 : 2.54 ANS

  40. จบการนำเสนอTHANKYOU

More Related