摘 要:隨著建筑工程規(guī)模擴(kuò)大,建筑工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高,為保證工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求,對工程建設(shè)中材料選擇和應(yīng)用也提出了較高的要求。混凝土做為現(xiàn)代建筑工程中起著關(guān)鍵作用的材料,其用途越來越廣泛,已到了跨行業(yè)、跨學(xué)科、相互滲透的廣泛領(lǐng)域?;炷僚浜媳戎苯佑绊懙綆讉€方面問題;本文就混凝土拌和物的配比做了簡要的分析論述。
關(guān)鍵詞: 混凝土 配比 用水量 骨粒 砂率
混凝土配比對工程用混凝土性能的影響。合理的混凝土拌和物配合比,是獲得基本性能符合要求的混凝土的保證,它包括了新拌混凝土的工作度、硬化混凝土在規(guī)定齡期的強(qiáng)度和耐久性。工作度是決定混凝土拌和物在澆筑、搗實(shí)和抹面時難易程度的性質(zhì),并且沒有一個確定的指標(biāo),因施工要求和施工條件以及方法不同,對工作度要求也不同。所以根據(jù)不同工程建筑質(zhì)量要求、有差異的建筑施工條件和施工方法,要求混凝土拌和物配比也不同。
從結(jié)構(gòu)的安全角度出發(fā),根據(jù)設(shè)計載荷得到的混凝土強(qiáng)度,應(yīng)該作為最低強(qiáng)度要求。考慮原材料、攪拌運(yùn)輸、澆筑以及試件制作、養(yǎng)護(hù)和實(shí)驗(yàn)時可能產(chǎn)生的變異,需要根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的基本原理確定混合比,使依據(jù)配合比配制出混凝土強(qiáng)度平均值要比最低強(qiáng)度高出一定范圍,一般通過下式計算得出:
Fcu.0≥fcu.k+1.64σ
式中: Fcu.0為混凝土配制強(qiáng)度(MP);
fcu.k為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;
σ為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差;
1.64σ就是強(qiáng)度平均值比最低強(qiáng)度高出的范圍。
結(jié)構(gòu)在一般條件下如能夠達(dá)到必要強(qiáng)度,耐久性通常不會影響很大,但對于在嚴(yán)酷環(huán)境條件下工作的結(jié)構(gòu)物,例如橋梁、港口的防波堤、地下與海底隧道、高寒與炎熱地區(qū)的結(jié)構(gòu)需要很高的耐久性,這對混凝土拌和物配比要求是不同的。
影響混凝土拌和物工作度的因素很多,著重從混凝土拌和物配比方面分析,主要有以下方面。
1、 用水量與水泥漿量。用水量與水泥漿量是混凝土拌和物最敏感的影響因素。增減1kg水、意味著增加或減少1L水泥漿量,同時影響水泥漿粘度的大小。混凝土拌和物的流動性是其外力與自重作用下克服內(nèi)摩擦阻力產(chǎn)生運(yùn)動的反映?;炷涟韬臀锏膬?nèi)摩擦阻力,一部分來自水泥漿顆粒間的內(nèi)聚力與粘性,另一部分來自骨料顆粒間的摩擦力,前者主要取決于水灰比的大小,后者取決于骨料顆粒間的摩擦系數(shù)。骨料間水泥漿層越厚,摩擦力越小,因此原材料一定時,坍落度主要取決于水泥漿量的多少和粘度大小。只増大水量時,坍落度增大,穩(wěn)定性降低,也影響拌和物硬化后的性能,所以水灰比的確定是保證混凝土拌和物性能的關(guān)鍵之一。
建筑工程施工地域不同,建筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求決定了建筑材料取材。在一定的工作度條件下,用水量了取決于石子的最大粒徑,粒形和級配,通常按經(jīng)驗(yàn)性表格選取。
混凝土單位用水量 kg/m3
拌和物稠度 |
卵石最大粒徑/mm |
碎石最大粒徑/mm |
項(xiàng)目 |
指標(biāo) |
10 |
20 |
40 |
16 |
20 |
40 |
VB稠度/s |
15~20 |
175 |
160 |
145 |
180 |
170 |
155 |
10~15 |
180 |
165 |
150 |
185 |
175 |
160 |
5~10 |
185 |
170 |
155 |
190 |
180 |
165 |
坍落度/mm |
10~30 |
190 |
170 |
150 |
200 |
185 |
165 |
30~50 |
200 |
180 |
160 |
210 |
195 |
17 5 |
50~70 |
210 |
190 |
170 |
220 |
205 |
185 |
70~90 |
215 |
195 |
175 |
230 |
215 |
195 |
1) 本表用水量以中沙為準(zhǔn),如采用細(xì)沙用水量可增加5-10kg/m3;粗沙可減少5-10kg/m3;
2) 摻各種外加劑或礦物摻和時,需要相應(yīng)增減用水量;
3) 上表以坍落度90mm為基礎(chǔ),坍落度每增大20mm用水量增加5kg,計算未摻外加劑混凝土用水量;
4) 灰比小于0.4或大于0.8的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土用水量應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。
建筑工程質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)以及建筑工程強(qiáng)度的要求,確定了混凝土拌和物的水灰比,實(shí)驗(yàn)得知:混凝土強(qiáng)度與灰水比、水泥標(biāo)號等因素之間存在一定關(guān)系。這一關(guān)系采用下面經(jīng)驗(yàn)公式表示:
W/C=Afce/fcu.0+ABfce
注:式中A、B為同歸系數(shù);fce為水泥膠砂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;fcu.0為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。
通過合理的混凝土拌和物配比保證了混凝土在澆筑時性能,使拌和物即易于澆筑、搗實(shí),又保證了其維持均勻的整體性能力。從而保證建筑工程強(qiáng)度、耐久性的要求。
2、骨粒品種與品質(zhì)的影響,通常骨料顆粒強(qiáng)度要比硬化水泥漿和過渡區(qū)高幾倍,所以普通混凝土中骨料的強(qiáng)度影響不大。只有當(dāng)混凝土的強(qiáng)度非常高或者只有輕骨料來源時才考慮骨料的強(qiáng)度。但是骨料的粒形、粒徑表面構(gòu)造、級配等都不同程度地影響混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)水灰比較大時骨料最大粒徑對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響不明顯;而水灰比降低時,影響逐漸增大,因此配制高強(qiáng)度的混凝土?xí)r應(yīng)該使用最大粒徑較小的骨料,同時采用最大徑粒配制的混凝土抗沖擊與抗疲勞強(qiáng)度也較高,適用于澆筑跨面板、橋面板等承受動載荷情況結(jié)構(gòu)。此外當(dāng)骨料表面粗糙增加時,由于顆粒間相嚙合的作用,可以改善混凝土抗壓、抗彎強(qiáng)度,因此用碎石為骨料配制混凝土,可以比卵石混凝土提高強(qiáng)度15%。骨料的級配;即顆粒分布較好,意味著填充骨料間隙所需要的水泥漿量較少,因而配制的混凝土或者水灰比可以較低,從而獲得較高的強(qiáng)度;或者配制相同強(qiáng)度的混凝土?xí)r,可以節(jié)約水泥用量。因此不同骨料影響混凝土拌和物配比,在滿足混凝土強(qiáng)度要求情況下,使用最大粒徑小,但棱角和片狀顆粒少,級配好的粗骨粒,可以最大限度節(jié)約水泥用量,降低建筑成本。
3、砂率是影響混凝土拌和物工作度的另一重要因素,在混凝土拌和物中砂子是填充石子的空隙,而水泥漿則填充沙子的空隙,同時有一定的富裕漿量包裹骨料表面,潤滑骨料使拌和物具有流動性和容易密實(shí)的性能。在水泥漿量一定時,砂率過大,骨料的比表面積大,需要較多砂漿包裹骨料表面,骨料之間的水泥漿層厚度減小,內(nèi)摩擦阻力加大,工作強(qiáng)度差;反之,砂率過小時,砂子不足以填充石子的空隙,水泥漿除了填充砂子的空隙外還要填充石子的間隙,骨料表面包裹的水泥層厚度減薄,石子間摩擦阻力同樣加大,拌和物流動性也不好。所以在進(jìn)行混凝土拌和物配比時,根據(jù)建筑工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求和建筑功能標(biāo)準(zhǔn)需要一個最優(yōu)砂率。砂率根據(jù)粗骨料品種,最大粒徑、水灰比和砂子的細(xì)度模數(shù)按下表選取。
混凝土的砂率
水灰比
(W/C) |
卵石最大粒徑/mm |
碎石最大粒徑/mm |
10 |
20 |
40 |
10 |
20 |
40 |
0.4 |
26~32 |
25~31 |
24~30 |
30~35 |
29~34 |
27~32 |
0.5 |
30~35 |
29~34 |
28~33 |
33~38 |
32~37 |
30~35 |
0.6 |
33~38 |
32~37 |
31~36 |
36~41 |
35~40 |
33~38 |
0.7 |
36~41 |
35~40 |
34~39 |
39~44 |
38~43 |
36~41 |
通過以上分析不難得出,混凝土拌和物配比因建筑工程強(qiáng)度要求不同、建筑物所處溫度、環(huán)境不同其配比也要相應(yīng)改變,以滿足混凝土澆筑時混凝土拌和物澆筑、搗實(shí)和抹面時的性質(zhì)。尤其是在搗實(shí)過程密實(shí)化,保證混凝土拌和物克服內(nèi)部阻力和與模板鋼筋之間的粘性力,產(chǎn)生流動并填充到模型與鋼筋周圍,同時在振動搗實(shí)或加壓作用下,排出拌和時帶入的汽泡,實(shí)現(xiàn)澆筑密實(shí),強(qiáng)化澆筑物保持均勻的整體性,減少在澆筑過程中,砂漿與骨料不會離析,以及澆筑后降低沁水和沉降分層現(xiàn)象,從而滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計提出的抗?jié)B性、耐凍性等耐久性要求,而且還要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計未明確的嚴(yán)寒地區(qū)的路面、橋梁、處于水位升降范圍的結(jié)構(gòu)等的要求。保證建筑安全質(zhì)量前提下進(jìn)一步根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧腺|(zhì)量確定混凝土拌和物配比,降低材料消耗提高經(jīng)濟(jì)性。
參考文獻(xiàn):
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