Transcript การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต

การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
นายพิทกั ษ์ แก้วชู
รหัสนักศึกษา 5310110411
นายสรศักดิ์ ตั้งเส้ง
รหัสนักศึกษา 5310110621
นายรณฤทธิ์ แดงเพ็ชร์ รหัสนักศึกษา 5310110494
หลักการในการออกแบบส่วนผสม
เป้าหมายหลักของการหาสัดส่วนผสมของคอนกรีตหรือการ
ออกแบบส่วนผสมของคอนกรีต มีดว้ ยกัน 2 ประการ คือ
1) เพื่อเลือกวัสดุผสมคอนกรีตที่เหมาะสม อันได้แก่
ปูนซีเมนต์ หิน ทราย น้ า น้ ายาผสมคอนกรีต ให้เป็ นไปตามข้อกาหนด
และวัตถุประสงค์ของการใช้งาน
2) คานวณหาสัดส่วนผสมของวัสดุผสมนี้ เพื่อให้ได้คอนกรีตที่
มีคุณสมบัติเหมาะสมตามข้อกาหนดและการใช้งาน ทั้งสภาพคอนกรีต
สดและคอนกรีตที่แข็งตัวแล้ว ในราคาที่เหมาะสมที่สุด
ปั จจัยที่ควรพิจารณาในการออกแบบ
การออกแบบและเลือกใช้คอนกรีตให้เหมาะกับงานก่อสร้างนั้ น
จะต้องพิจารณาปั จจัยต่างๆซึ่งอาจกระทบต่อการเลือกใช้คอนกรีต
ประเภทนั้นๆ โดยสามารถแยกพิจารณาได้เป็ น 2 ประการ คือ
1. ปั จจัยด้านเทคนิค
2. ปั จจัยด้านราคา
1. ปั จจัยด้านเทคนิค
วิศวกรผูอ้ อกแบบต้องพิจารณาปั จจัยด้านเทคนิ ค ซึ่งแบ่งตาม
สภาพของคอนกรีตได้เป็ น 2 ประการ คือ
1. สภาพคอนกรีตที่ยงั เหลวอยู่
ปั จจัยที่ตอ้ งพิจารณา 2 ประการ คือ
- ความสามารถเทได้
- การอยูต่ วั
ปั จจัยด้านเทคนิค(ต่อ)
2. สภาพที่คอนกรีตแข็งตัวแล้ว
ปั จจัยที่ผอู้ อกแบบต้องพิจารณาที่สาคัญ 2 ประการ คือ
- กาลัง
- ความทนทาน
นอกจากนี้ ยังมีปัจจัยที่สาคัญรองลงมาอีก 2 ประการ คือ
- การเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นอยูก่ บั น้ าหนักบรรทุก
- การเปลี่ยนแปลงที่ไม่ขึ้นอยูก่ บั น้ าหนักบรรทุก
2.ปั จจัยด้านราคา
1. วัสดุ
วัสดุองค์ประกอบ คอนกรีตประกอบด้วย หิน ทราย ซีเมนต์ น้ า
และน้ ายาผสมคอนกรีต หรืออาจมีวสั ดุเพิ่มมาช่วยปรับปรุงให้คอนกรีตมี
คุณสมบัติดีขึ้น ปั จจัยที่เกี่ยวของกับราคาที่ผอู้ อกแบบต้องคานึ งถึง ได้แก่
- การหาได้ของวัสดุพื้นฐาน
ผูอ้ อกแบบจาเป็ นต้องศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับวัสดุพื้นฐานในภูมิภาค
นั้นๆ ว่าหาได้หรือไม่ เพราะถ้าจาเป็ นต้องหาแหล่งอื่น ค่าใช้จา่ ยโดยรวม
อาจจะสูงมาก
ปั จจัยด้านราคา(ต่อ)
- การผันแปรของคุณภาพวัสดุ
วัตถุดิบที่มีความผันแปรของคุณภาพมาก เมื่อนามาใช้ผสม
คอนกรีต จะก่อให้เกิดต้นทุนการควบคุมที่สงู เพื่อที่จะให้ได้คอนกรีตที่มี
คุณภาพตามข้อกาหนด
ปั จจัยด้านราคา(ต่อ)
สัดส่วนผสม วัสดุพื้นฐานต่างๆที่กล่าวมา จะส่งผลต่อราคาของ
คอนกรีต ทั้งนี้ ขึ้ นอยูก่ บั
- ลักษณะทัว่ ไปของวัสดุผสม
วัสดุผสมที่ลกั ษณะแตกต่างกัน จะส่งผลต่อสัดส่วนเพื่อให้ได้
คุณสมบัติของคอนกรีตตามต้องการ เช่น หินที่มีรปู ร่างกลมมน จะใช้
ปริมาณน้ าน้อยกว่าหินที่มีลกั ษณะเป็ นเหลี่ยมมุม หรือทรายที่มีความ
ละเอียดจะใช้ปริมาณน้ าที่มากกว่าทรายหยาบ เมื่อต้องการคอนกรีตที่มี
ความสามารถเทได้เท่าๆกัน นัน่ คือ ปริมาณซีเมนต์ที่ใช้ในส่วนผสมจะ
แตกต่างกัน ราคาคอนกรีตก็จะแตกต่างกันด้วย
ปั จจัยด้านราคา(ต่อ)
- ชนิ ดของโครงสร้าง
โครงสร้างคอนกรีตที่มีความสาคัญมากๆ เช่น เขื่อนหรือผนังห้อง
ปฏิกรณ์ปรมาณู การออกแบบจาเป็ นต้องเลือกใช้ส่วนผสมคอนกรีตที่มี
ส่วนเผื่อ มากกว่าคอนกรีตโครงสร้างทัว่ ๆไป หรือโครงสร้างคอนกรีต
สาหรับบ่อบาบัดน้ าเสีย ผูอ้ อกแบบจาเป็ นต้องเลือกใช้ส่วนผสมคอนกรีต
ที่มีปริมาณและชนิ ดของซีเมนต์ที่แตกต่างจากโครงสร้างทัว่ ๆไป เพื่อให้
ได้ความทนทานที่สงู ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อราคาคอนกรีต เป็ นต้น
ปั จจัยด้านราคา(ต่อ)
2.วิธีการทางาน
ขบวนการลาเลียงวัตถุดิบ วิธีการผสม การลาเลียงคอนกรีตสู่
สถานที่เทรวม รวมถึงการทาให้คอนกรีตอัดแน่ น ล้วนแต่กระทบต้นทุน
ของคอนกรีต ที่ผอู้ อกแบบต้องนามาพิจารณา
3. การควบคุมงานคอนกรีต
ต้นทุนการควบคุมงานคอนกรีตนี้ รวมตั้งแต่ตน้ ทุนการควบคุม
คุณภาพคอนกรีต ณ หน่ วยงานก่อสร้าง จนเริ่มใช้งานโครงสร้างนั้ น
ความสัมพันธ์ที่มีประโยชน์ในการออกแบบ
1. กาลังอัดและอัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์
สาหรับวัสดุผสมคอนกรีตที่กาหนดให้ ค่ากาลังอัดจะมี
ความสัมพันธ์กบั อัตราส่วนน้ าต่อปูนซีเมนต์ ตาม Ablam’s Law ดังนี้
fcm = A/B1.5w/c
fcm คือ ค่ากาลังอัดของคอนกรีต ณ อายุที่กาหนด
A
คือ ค่าคงที่
B
คือ ค่าคงที่ขึ้นอยูก่ บั คุณสมบัติของซีเมนต์ และค่าอัตราส่วนน้ า
ต่อซีเมนต์โดยน้ าหนัก
ความสัมพันธ์ที่มีประโยชน์ในการออกแบบ(ต่อ)
ความสัมพันธ์ที่มีประโยชน์ในการออกแบบ(ต่อ)
2. คุณสมบัติของมวลรวมกับปริมาณน้ า
คุณสมบัติของมวลรวมที่มีผลต่อปริมาณน้ า และความสามารถเท
ได้ของคอนกรีตมีดงั นี้
- รูปร่างและลักษณะผิว
- ขนาดและส่วนคละ
- ปริมาณความชื้ น
- ความถ่วงจาเพาะ
- หน่ วยน้ าหนักและช่องว่าง ซึ่งสัมพันธ์กบั ขนาดและส่วนคละ
ของมวลรวม
ความสัมพันธ์ที่มีประโยชน์ในการออกแบบ(ต่อ)
3. ความสามารถเทได้และปริมาณน้ า
ความสามารถเทได้ของคอนกรีตจะมีความสัมพันธ์โดยตรงต่อ
ปริมาณน้ าในส่วนผสม กล่าวคือ ความสามารถเทได้ของคอนกรีตจะ
เพิ่มขึ้ นเมื่อใช้ปริมาณน้ าเพิ่มขึ้ น แต่ความสัมพันธ์นี้จะเปลี่ยนแปลงไป
บ้าง เมื่อคุณสมบัติของวัสดุผสมเปลี่ยนแปลงไป รวมทั้งจะเปลี่ยนแปลง
เมื่อมีการใช้วสั ดุผสมพิเศษอื่นๆด้วย
ความสัมพันธ์ที่มีประโยชน์ในการออกแบบ(ต่อ)
4. ต้นทุนและประสิทธิภาพการใช้งาน
เป้าหมายที่สาคัญที่สุดของการหาสัดส่วนผสมคอนกรีต ก็เพื่อจะ
ให้ได้คอนกรีตที่มีคุณสมบัติเหมาะสมตามข้อกาหนดและการใช้งาน ใน
ราคาที่ถกู ที่สุด
ประเภทของสัดส่วนผสมคอนกรีต
1) สัดส่วนผสมโดยปริมาตร กาหนดอัตราส่วนโดยปริมาตรของ
ปูนซีเมนต์, ทราย, หิน เช่น 1:2:4 วิธีการนี้ เหมาะสาหรับงานก่อสร้าง
ขนาดเล็กๆ เท่านั้น
2) Prescribed Mix วิศวกรจะกาหนดสัดส่วนผสมสาหรับ
โครงการก่อสร้างหนึ่ งๆ และรับผิดชอบว่าสัดส่วนผสมนี้ จะสามารถผลิต
คอนกรีตที่มีคุณสมบัติตามต้องการ
3) Designed Mix ผูผ้ ลิตคอนกรีตจะเป็ นผูก้ าหนดสัดส่วนผสม
เพื่อให้ตรงกับความต้องการตามข้อกาหนด รวมทั้งต้องรับผิดชอบต่อ
สัดส่วนผสมนี้ ว่าเป็ นไปตามความต้องการ
ประเภทของสัดส่วนผสมคอนกรีต
4) สัดส่วนผสมมาตรฐาน (Standard Mix)
ผูผ้ ลิตคอนกรีตผสมเสร็จที่ผลิตและเก็บรวบรวมคุณสมบัติของ
คอนกรีตมาเป็ นเวลานาน จนได้ขอ้ มูลมากาหนดเป็ นสัดส่วนผสม
มาตรฐาน
มาตรฐานการออกแบบคอนกรีต
ดังที่ได้ทราบแล้วว่ากาลังอัดของคอนกรีตมีความแปรผันเนื่ องจาก
องค์ประกอบอื่นๆมากมาย ดังนั้นจึงจาเป็ นอย่างยิ่งที่ผูอ้ อกแบบสัดส่วน
ผสมคอนกรีต จะต้องทาการทดสอบหาคุณสมบัติ ในห้องปฏิบตั ิการ
เก็บรวบรวมข้อมูล นาข้อมูลมาวิเคราะห์และใช้หลักวิชาสถิติมาช่วยใน
การออกแบบ จะต้องออกแบบคอนกรีตให้มีกาลังอัดสูงกว่าที่ขอ้ กาหนด
ของงานกาหนดไว้ ซึ่งสามารถแสดงเป็ นสมการได้ดงั นี้
fcr = f’c + ks
มาตรฐานการออกแบบคอนกรีต
เมื่อ fcr คือ Target Mean Strength หรือกาลังอัดเฉลี่ยที่ผผู้ ลิต
คอนกรีตต้องผลิต
f’c คือ กาลังอัดที่กาหนดไว้ในแบบ
ks คือ ส่วนเผื่อ ซึ่งประกอบด้วยค่า
k
คือ ค่าคงที่
s
คือ ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของกาลังอัด จากก้อน
ตัวอย่าง 30 ค่าหรือมากกว่า
มาตรฐานการออกแบบคอนกรีต(ต่อ)
ค่าร้อยละของกาลังที่ตา่ กว่า f’c
ค่า k
20
0.842
10
1.282
5
1.645
2.5
1.960
2
2.054
1
2.326
0
3.000
ตารางที่ 18.3 ค่าคงที่รอ้ ยละของกาลังอัดที่ตา่ กว่า f’c
มาตรฐานการออกแบบคอนกรีต(ต่อ)
ตัวอย่างการออกแบบ
ถ้าในข้อกาหนดให้ใช้คอนกรีตกาลังอัดรูปทรงลูกบาศก์ (f’c)
240 kg/cm2 โดยคอนกรีตที่ผลิตทัว่ ไปมีคา่ ความเบี่ยงเบนมาตรฐาน
(s) 40 kg/cm2 ผูผ้ ลิตคอนกรีตที่มีคา่ กาลังอัดดังนี้
มาตรฐานการออกแบบคอนกรีต(ต่อ)
ส่วนเผือ่ ks (kg/cm2)
กาลังอัดเฉลีย่ ที่ตอ้ งผลิต
f’c
20
10
0.842x40 = 34
1.282x40 = 51
240+34 = 274
240+51 = 291
5
2.5
2
1.645x40 = 66
1.960x40 = 78
2.054x40 = 82
240+66 = 306
240+78 = 318
240+82 = 322
1
0
2.326x40 = 93
3.000x40 = 120
240+93 = 333
240+120 = 360
ค่าร้อยละของกาลังอัด
ของก้อนตัวอย่างที่ตา่ กว่า
(kg/cm2)
มาตรฐานการออกแบบคอนกรีต(ต่อ)
จากตาราง จะพบว่า ถ้ากาหนดให้คา่ ร้อยละของกาลังอัดของก้อน
ตัวอย่างที่ผลิตตา่ กว่า f’c น้อยลงเรื่อยๆ ผูผ้ ลิตต้องออกแบบให้มี”ส่วน
เผื่อ” เพิ่มขึ้ นเรื่อยๆ
ตามมาตรฐานทัว่ ไปที่ใช้สาหรับอุตสาหกรรมคอนกรีต ผูผ้ ลิต
จะต้องออกแบบให้โอกาสที่กาลังอัดเฉลี่ยตา่ กว่ากาลังอัดที่ออกแบบไม่
เกิน 5% ในตัวอย่างนี้ ผูผ้ ลิตต้องผลิตคอนกรีตที่มีคา่ กาลังอัดเฉลี่ย 306
kg/cm2
การออกแบบส่วนผสมโดยปริมาตร
งานก่อสร้างขนาดเล็ก ส่วนใหญ่จะกาหนดสัดส่วนผสมโดย
ปริมาตร เช่น 1:2:4 การที่จะแปลงส่วนผสมโดยปริมาตรดังกล่าวให้
เป็ นส่วนผสมโดยน้ าหนัก สามารถทาได้ดงั นี้
ข้อมูลที่ใช้ในการคานวณ
1) หน่ วยน้ าหนักของปูนซีเมนต์ = 1,400 kg/m3
2) หน่ วยน้ าหนักของหินทราย = 1,450 kg/m3
การออกแบบส่วนผสมโดยปริมาตร(ต่อ)
การคานวณ
ปูน 1 ถุง 50 kg มีปริมาตร = 50/1,400 = 0.036 m3
ทราย 2 ส่วน มีปริมาตร
= (0.036)(2) = 0.072 m3
น้ าหนักทราย
= (0.072)(1,450) = 104 kg
หิน 4 ส่วน มีปริมาตร
= (0.036)(4) = 0.144 m3
น้ าหนักหิน
= (0.144)(1,450) = 209 kg
ปริมาณน้ าที่ใช้โดยทัว่ ไปสาหรับปูน 1 ถุง เพื่อให้ได้คา่ ยุบตัว
ประมาณ 10 cm. เท่ากับ 30 L
การออกแบบส่วนผสมโดยปริมาตร(ต่อ)
น้ าหนักของส่วนผสมทั้งหมดเมื่อใช้ปนู 1 ถุง =50+104+209+30
= 393 kg
หน่ วยน้ าหนักคอนกรีต 1 m3
= 2,400 kg
ต้องใช้ปริมาณปูน
= 2,400/393 = 6.1 ถุง = 305 kg/m3
การออกแบบส่วนผสมโดยปริมาตร(ต่อ)
สรุป ส่วนผสมใน 1 m3
ปูนซีเมนต์ = 305 kg.
ทราย
= 635 kg.
หิน
= 1,275 kg.
น้ า
= 185 kg.
ค่ายุบตัว ประมาณ 10 cm.
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
ต้องทดสอบหาคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ดังนี้
 ความถ่วงจาเพาะ
(Specific Gravity) ของ ปูนซีเมนต์ ทราย และหิน
 ความหนาแน่ น (Unit Weight) ของ ปูนซีเมนต์ ทราย และหิน
 การดูดซับความชื้ น (Absorption) ของ ทราย และหิน
 ขนาดใหญ่สุดของหินที่ใช้
 Fineness Modulus ของทราย และหิน
คุณสมบัตติ า่ งๆ
 ปูนซีเมนต์
ความถ่วงจาเพาะตามมาตรฐาน ASTM C188 แต่สามารถใช้คา่ 3.15 สาหรับ
ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทวั ่ ไป
 มวลรวม
-ขนาดคละ ควรมีส่วนคละตามมาตรฐานASTM C 33
-ความถ่วงจาเพาะ
ทราย ทดสอบมาตรฐาน ASTM C 128
หิน ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C 127
-ความชื้ น ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C 70 และ ASTM C 566
-ความละเอียดของทราย ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C 125
-หน่ วยน้ าหนักของมวลรวม ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C 29
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
ขั้นตอนการออกแบบ
มี 7 ขั้นตอน คือ
1. เลือกค่ายุบตัวของคอนกรีตสด ให้เหมาะกับประเภทงาน
2. เลือกขนาดโตสุดของหินสาหรับผสมคอนกรีต
3. ปริมาณน้ าที่ตอ้ งใช้สาหรับผสมคอนกรีตให้มีค่ายุบตัวตามต้องการ
4. เลือกอัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์
5. คานวณปริมาณปูนซีเมนต์ที่ตอ้ งใช้
6. คานวณน้ าหนักของหินที่ใช้สาหรับผลิตคอนกรีต
7. คานวณปริมาณทราย
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
1. เลือกค่ายุบตัวของคอนกรีตสด ให้เหมาะกับประเภทงาน
ค่ายุบตัวของคอนกรีตสดที่ใช้สาหรับงานก่อสร้างประเภทต่างๆ
ประเภทของงาน
งานฐานราก กาแพง คอนกรีตเสริมเหล็ก
งานฐานรากคอนกรีตไม่เสริมเหล็ก งานคอนกรีตใต้น้ า
งานพื้ น คาน และผนังคอนกรีตเสริมเหล็ก
งานเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก
งานพื้ นถนนคอนกรีตเสริมเหล็ก
งานคอนกรีตขนาดใหญ่
ค่ายุบตัว (ซม.)
ค่าสูงสุด ค่าต ่าสุด
8.0
2.0
8.0
2.0
10.0
2.0
10.0
2.0
8.0
2.0
8.0
2.0
หมายเหตุ : ค่ายุบตัวอาจเพิ่มได้อีก 2 ซม. สาหรับการหล่อคอนกรีตด้วยการกระทุง้ แน่นด้วยมือ โดยไม่ใช้เครือ่ งสั ่นคอนกรีต
(Vibrator)
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
2. เลือกขนาดโตสุดของหินสาหรับผสมคอนกรีต
 ไม่โตเกิน
1/5 ของส่วนแคบที่สุดของแบบหล่อ
 ไม่โตเกิน 1/3 ของความหนาของแผ่นพื้ น
 ไม่โตเกิน 3/4 ของขนาดช่องว่างระหว่างเหล็กเสริม
ขนาดโตสุดของหินสาหรับงานก่อสร้างประเภทต่างๆ
ขนาดโตสุดของหิน (มม.)
ขนาดความหนา
พื้นถนน คสล.
ของโครงสร้าง
ผนังคอนกรีต พื้นถนน คสล.
คาน ผนัง เสา
รับน้ าหนัก
(ซม.)
ไม่เสริมเหล็ก รับน้ าหนักมาก
น้อย
5.0 - 15.0
12.5 - 20
20
20 - 25
20 - 40
15.0 - 30.0
30.0 - 75.0
มากกว่า 75.0
20 - 40
40 - 75
40 - 75
40
75
150
40
40 - 75
40 - 75
40 - 75
75
75 - 150
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
3. ปริมาณน้ าที่ตอ้ งใช้สาหรับผสมคอนกรีตให้มีค่ายุบตัวตามต้องการ
ปริมาณน้ าที่ตอ้ งการสาหรับค่ายุบตัวและหินขนาดต่างๆ
สาหรับคอนกรีตที่ไม่ใช้สารกระจายกักฟองอากาศ (Non-Air Entraining Concrete)
ปริมาณน้ า ลิตรต่อคอนกรีต 1 ลบ.ม
ค่ายุบตัว
(ซม.)
3/8 "
1/2 "
3/4 "
1"
1 1/2 "
2"
3"
6"
10 มม. 12.5 มม. 20 มม. 25 มม. 40 มม. 50 มม. 75 มม. 150 มม.
3-5
8 - 10
205
225
200
215
185
200
180
195
160
175
155
170
145
160
125
140
15 - 18
240
ปริมาณฟองอากาศ
3
(%) โดยปริมาตร
230
210
205
185
180
170
-
2.5
2
1.5
1
0.5
0.3
0.3
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
ปริมาณน้ าที่ตอ้ งการสาหรับค่ายุบตัวและหินขนาดต่างๆ
สาหรับคอนกรีตที่ใช้สารกระจายกักฟองอากาศ (Air Entraining Concrete)
ปริมาณนา้ ลิตรต่อคอนกรีต 1 ลบ.ม
ค่ายุบตัว
(ซม.)
3/8 "
1/2 "
3/4 "
1"
1 1/2 "
2"
10 มม. 12.5 มม. 20 มม. 25 มม. 40 มม. 50 มม.
3"
6"
75 มม.
150 มม.
3-5
8 - 10
15 - 18
180
200
215
175
190
205
165
180
190
160
175
185
145
160
170
140
155
165
135
150
160
120
135
-
ปริมาณฟองอากาศ
(%) โดยปริมาตร
8
7
6
5
4.5
4
3.5
3
น้ าหนักน้ าสาหรับผสมคอนกรีต 1 ลบ.ม Ww = Ww
Solid Volume ของน้ าในคอนกรีต 1 ลบ.ม VW = WW /gW
กก.
ลบ.ม
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
4. เลือกอัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์
อัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์สูงสุด สาหรับคอนกรีตที่ตอ้ งผจญกับสภาวะแวดล้อมรุนแรง
ชนิดโครงสร้าง
โครงสร้างเปี ยกตลอดเวลา
โครงสร้างในน้ า
หรือมีการแข็ง/ละลายสลับบ่อยๆ
ทะเล
(สาหรับคอนกรีตใช้สารกระจาย หรือถูกกับซัลเฟต
กักฟองอากาศเท่านั้น)
โครงสร้างบางๆ ที่มีเหล็กหุม้
บางกว่า 3 ซม.
0.45
0.40*
โครงสร้างอื่นๆทั้งหมด
0.50
0.45*
ถ้าใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทนซัลเฟต (Type II หรือ Type V) อาจเพิ่ม W/C ได้อีก 0.05
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์กบั กาลังอัดประลัยของคอนกรีต
กาลังอัดประลัยของ
คอนกรีต
ที่ 28 วัน
ksc
450
400
350
300
250
200
150
w/c โดยน้ าหนัก
คอนกรีตไม่ใช้สาร คอนกรีตใช้สาร
กระจายกัก
กระจายกัก
ฟองอากาศ
ฟองอากาศ
0.38
0.43
0.48
0.40
0.55
0.46
0.62
0.53
0.70
0.61
0.8
0.71
ตารางนี้ สาหรับแท่งตัวอย่างรูปทรงกระบอกขนาดมาตรฐาน  15 x 30 ซม. ถ้าตัวอย่าง
ลูกบาศก์ ค่ากาลังประลัยจะสูงกว่าค่าในตารางประมาณ 20 %
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
5. คานวณปริมาณปูนซีเมนต์ที่ตอ้ งใช้
น้ าหนักปูนซีเมนต์สาหรับผสมคอนกรีต 1 ลบ.ม C =
Ww
W/C
กก.
Solid Volume ปูนซีเมนต์ ในคอนกรีต 1 ลบ.ม VC =
C
GC.gW
ลบ.ม
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
6. คานวณน้ าหนักของหินที่ใช้สาหรับผลิตคอนกรีต
สาหรับปริมาตรหินที่ใช้ผลิตคอนกรีต 1 ลบ.ม ในตารางข้างล่าง ปริมาตรนี้เป็ น
ปริมาตรรวมอัดแน่น (Bulk volume of dry - rodded aggregate)
ปริมาตรของหินต่อหน่วยปริมาตรของคอนกรีต
ขนาดโตสุดของหิน
3/8 "
1/2 "
3/4 "
1"
1 1/2 "
2"
3"
6"
(10 มม.)
(12.5 มม.)
(20 มม.)
(25 มม.)
(40 มม.)
(50 มม.)
(75 มม.)
(150 มม.)
ปริมาตรหินในสภาพแห้งอัดแน่น ต่อหน่วยปริมาตรของคอนกรีต
สาหรับค่า Fineness Modulus ของทรายต่างๆ
2.40
2.60
2.80
3.00
0.50
0.48
0.46
0.44
0.59
0.57
0.55
0.53
0.66
0.64
0.62
0.60
0.71
0.69
0.67
0.65
0.76
0.74
0.72
0.70
0.78
0.76
0.74
0.72
0.81
0.79
0.77
0.75
0.87
0.85
0.83
0.81
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
น้ าหนักหินสาหรับผสมคอนกรีต 1 ลบ.ม
Solid Volume หิน ในคอนกรีต 1 ลบ.ม
Wg = gg. V กก.
Vg =
Wg
Gg.gW
ลบ.ม
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
7. คานวณปริมาณทราย
1. คานวณปริมาตร (Solid Volume) ของทรายในคอนกรีตจาก
Vs = 1 - Vc - Vw - Vg - Va
โดย
Vc
Vw
Vg
Va
=
=
=
=
Solid Volume ของปูนซีเมนต์
Solid Volume ของน้ า
Solid Volume ของหิน
Volume ของฟองอากาศในคอนกรีต
2. คานวณน้ าหนักของทราย
Ws = Gs.Vs.w
จากขั้นตอนนี้ สามารถคานวณวัสดุท้งั หมดที่ใช้สาหรับผลิตคอนกรีต 1 ลบ.ม ได้
น้ าหนักคอนกรีต 1 ลบ.ม = Wc + Ww + Wg + Ws กก.
การออกแบบส่วนผสมคอนกรีต
การปรับส่วนผสมด้วยการทดลองผสม
ส่วนผสมที่คานวณได้ เป็ นค่าโดยประมาณ
ผูค้ านวณต้องทาการทดลองผสมจริงในห้องปฏิบตั ิการตามสัดส่วนที่คานวณได้
เพื่อดูวา่ คอนกรีตสดมีความข้นเหลวตามต้องการหรือไม่
หากต้องการให้คอนกรีตมีคา่ ยุบตัวเพิ่มขึ้ นหรือลดลง 1 ซม. จะต้องเพิ่มหรือลด
ในส่วนผสม 2 ลิตรต่อคอนกรีต 1 ลบ.ม
แต่การเพิ่มหรือลดน้ าจะทาให้อตั ราส่วนน้ าต่อซีเมนต์เปลี่ยนไป
ดังนั้น จะต้องปรับเปลี่ยนปริมาณปูนซีเมนต์ เพื่อรักษา w/c ให้คงที่
ตัวอย่างที่ 1
จงหาส่วนผสมคอนกรีตสาหรับงานเสา คสล ต้องการกาลังอัดเฉลี่ ย (fc') ของคอนกรีต
ทรงกระบอกที่อายุ 28 วัน เท่ากับ 250 ksc มีโอกาสที่กอ้ นตัวอย่างมีกาลังอัดตา่ กว่าที่ตอ้ งการ
ไม่เกิน 5 % (k = 1.65) ผูผ้ ลิตคอนกรีตสามารถผลิตโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 30 กก./
ซม.2 ใช้ปนู ซีเมนต์ประเภท 1 SG 3.15 ใช้หินขนาดโตสุด 3/4" SG 2.70 ค่าดูดซึม 0.5 %
ความหนาแน่ นอัดแน่ น 1600 กก./ม3 ใช้ทราย SG 2.60 ค่าดูดซึม 0.7 % โมดูลสั ความ
ละเอียด 2.80
วิธีทา
1. กาลังอัดเป้าหมายที่ตอ้ งผลิต = fc' + ks
= 250 + (1.65 x 30) = 300 ksc
2. จากค่ายุบตัว 8 - 10 ซม และหินขนาดใหญ่สุด 3/4"
ปริมาณน้ าที่ตอ้ งใช้ = 200 ลิตร/ลบ.ม
3. อัตราส่วนน้ าต่อซีเมนต์
= 0.55
4. ปริมาณปูนซีเมนต์ที่ตอ้ งใช้
=
200
0.55
= 364
5. น้ าหนักของหินแห้งที่ตอ้ งใช้ = 0.62 x 1600 = 992
น้ าหนักหินอิ่มตัวผิวแห้ง = 992 x 1.005 = 997
กก./ลบ.ม
กก./ลบ.ม
กก./ลบ.ม
6. หาปริมาณของทราย
ปริมาตรเนื้ อวัสดุต่างๆ สาหรับคอนกรีต 1 ลบ.ม
200
ปริมาตรน้ า
=
= 0.200 ม3
1 x 1,000
364
ปริมาตรปูนซีเมนต์ =
= 0.116 ม3
3.15 x 1,000
997
ปริมาตรหิน
=
= 0.369 ม3
2.70 x 1,000
ปริมาตรฟองอากาศ
= 0.02 x 1.0
ปริมาตรทั้งหมดยกเว้นทราย = 0.705 ม3
ปริมาตรทราย
= 1.0 - 0.705
= 0.020 ม3
ปริมาตรปูน +น้ า+ หิน +ฟองอากาศ
= 0.295 ม3
น้ าหนักทรายอิ่มตัวผิวแห้ง = 2.60 x 0.295 x 1000 = 767 กก.
สรุป คอนกรีต 1 ลบ.ม ใช้ปริมาณวัสดุดงั นี้
Ws = Gs.Vs.w
1
ปูนซีเมนต์
= 364
กก.
น้ า
= 200
กก.
หินอิ่มตัวผิวแห้ง
= 997
กก.
2.74
ทรายอิ่มตัวผิวแห้ง = 767 กก.
2.11
รวมน้ าหนัก
= 2,328
กก.
สัดส่วนโดยน้ าหนัก 1 : 2.11 : 2.74
ANS
ตัวอย่างที่ 2
จากตัวอย่างที่ 1 ถ้าทรายและหินในสนามมีความชื้ น 2.25 % และ 1.02 % ตามลาดับ
จงหาว่าจะต้องลดปริมาณน้ าที่ใช้ผสมคอนกรีตลงเท่าไร และต้องใช้หิน ทราย เหล่านี้
เท่าไร
วิธีทา
767
= 762
1 + 0.007
ค่าการดูดซึม
997
น้ าหนักหินแห้ง
=
= 992
1+ 0.005
น้ าส่วนเกินที่อยูใ่ นทราย
= 767 x (0.0225 - 0.007) = 12
น้ าส่วนเกินที่อยูใ่ นหิน
= 997 x (0.0102 - 0.005) = 5
รวมน้ าส่วนเกินในหินทราย = 12 + 5
= 17
ต้องลดน้ าที่ใช้ผสมคอนกรีตเหลือ = 200 - 17
= 183
ชัง่ น้ าหนักทราย
= 767 + 12 = 779
กก.
ชัง่ น้ าหนักหิน
= 997 + 5
= 1,002
กก.
น้ าหนักทรายแห้ง
=
กก.
กก.
กก.
กก.
กก.
กก.
ANS
ตัวอย่างที่ 3
จากสัดส่วนการผสมคอนกรีต กาหนดให้ใช้สดั ส่วนการผสมเป็ น 1 : 1.8 : 3.6 โดยน้ าหนัก
และ Water Cement Ratio = 0.6 กาหนดให้ความถ่วงจาเพาะของปูนซีเมนต์ ทราย และหิน
เท่ากับ 3.15, 2.66 และ 2.72 ตามลาดับ จงหาปริมาณวัสดุที่ใช้ในการผสมคอนกรีต 1ลบ.ม
วิธีทา
จากอัตราส่วนการผสม ปูนซีเมนต์ : ทราย : หิน
=
สมมติ ใช้ปนู ซีเมนต์
= 1 ถุง
น้ าหนักทราย = 1.8 x 50 =
น้ าหนักหิน
= 3.6 x 50 =
น้ าหนักน้ า
= 0.6 x 50=
1 : 1.8 : 3.6
= 50 กก.
90 กก.
180 กก.
30 กก.
ดังนั้น ปริมาตรของคอนกรีตที่ได้จากวัสดุท้งั หมดเมื่อใช้ปนู 50 กก.
Solid Volume ของปูนซีเมนต์
=
Solid Volume ของน้ า
=
Solid Volume ของทราย
=
Solid Volume ของหิน
=
50
3.15x1,000
30
1x1,000
90
2.66x1,000
180
2.72x1,000
= 0.0159 ม3
= 0.0300 ม3
= 0.0338 ม3
= 0.0662 ม3
รวมปริมาตรของเนื้ อวัสดุ
= 0.1459 ม3
ปริมาตรฟองอากาศ 2 %
= 0.02 x 0.1459 = 0.0029 ม3
รวมปริมาตรคอนกรีตที่ได้
= 0.1488 ม3
เมื่อคอนกรีต 0.1488 ม3 ได้จากปูนซีเมนต์ 50 กก.
ดังนั้น คอนกรีต 1
ม3 จะได้จากปูนซีเมนต์
ทราย = 1.8 x 336
หิน = 3.6 x 336
น้ า = 0.6 x 336
=
50
= 336 กก.
0.1488
= 604 กก.
= 1,210 กก.
= 202 กก.
รวมน้ าหนักคอนกรีต 1 ลูกบาศก์เมตร = 2,352 กก.
ANS