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第6章 混凝土组成材料和配合比设计(3)

于如用溶液掺入搅拌,掺用时要先将贮罐内的溶液拌匀,然后舀取或开放阀门。

如用干粉剂掺入搅拌,则搅拌时间要延长1分钟以上.

(4)严守操作规程

掺用外加剂后,新拌混凝土就具有该项外加剂的特性,必须严守有关操作规程才能保证混凝土浇筑后的质量。其中应特别注意的是:

当外加剂为胶状、液态或块状固体时,必须先制成一定浓度的溶液,每次用前摇匀或拌匀,并从混凝土拌和水中扣除外加剂溶液的用水量;当外加剂为粉末时,也可以与水泥和骨料同时搅拌,但不得有结块混入。

于停放时间不要过长。根据试验,速剂掺入干混合料后,停放时间越长其强度就越低;掺减水剂的混凝土,停放时间越长其坍落度的损失越多。

对掺入引气性减水剂的新拌混凝土,应注意振捣除气;对掺非引气性减水剂的新拌混凝土,只能适当振捣,过度时将发生泌水或分层离析。

浇筑次序、振捣点、搭接范围等施工程序和方法,仍应按常规进行。

因掺用减水剂而减少拌和用水量时,在养护期间要注意保湿养护。

(六)普通混凝土配合比设计

1.普通混凝土配合比设计的基本要求普通混凝土的组成材料是水泥、水、砂及粗骨料。配合比设计的任务就是根据原材料的技术性能和工程上对混凝土的具体要求来计算这四种组成成分的相对含量。通常,工程上对混凝土的要求有三点:

硬化后混凝土的性能应满足设计需要的强度和耐久性。

于混凝土拌和物应具有良好的施工和易性和适宜的坍落度。

用料经济,特别是节约水泥用量。混凝土的强度、耐久性及拌和物的和易性等各项性能都直接受到其成分配合比的影响,而水泥用量的多少还会影响到混凝土的成本。为了保证混凝土的强度、耐久性和拌和物的和易性符合设计和施工操作的要求,并做到经济合理,就必须进行混凝土配合比设计。混凝土配合比的三个基本参数是水灰比、用水量和砂率,水灰比和用水量是简单而又重要的系数,它们决定了水泥的强度和用量。混凝土配合比所要求达到的主要性能是强度、耐久性及和易性。

图中粗实线表示两者之间是直接互相影响的,细实线表示两者之间有主要关系,虚线表示两者之间有次要关系。掌握了这个关系,在进行配合比设计时,就能做好选择,掌握主线,照顾次线。

2.普通混凝土配合比设计计算

普通混凝土配合比按行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)来确定。(1)配合比设计方法及步骤配合比设计一般采用绝对体积法(通常称为体积法)。

它是假设混凝土的体积等于各组成材料绝对体积之总和,利用水泥、砂子、石子、水的密度等已知条件,代入相应的计算公式来确定混凝土各组成材料的用量。

确定混凝土配制强度。配制强度亦称试配强度,是配合比设计要达到的强度。混凝土是一种非均质材料,由水泥、砂、石、水和外加剂组成,这些材料除水外,都有材料变异性。此外,尚有计量误差,拌和工艺的差别,试件制作与测试的误差,在拌和、运输、灌筑、振捣、养护等方面也均有差异,施工管理水平又高低不一,因此,混凝土具有较大的不均匀性和强度离散性。混凝土的配制强度应大于设计强度等级,否则在施工现场取样的强度试验结果中,能达到设计强度等级的样品数量,大约只占50%,这是不能允许的。为解决这一问题,就必须使施工时的配制强度比设计强度等级增加一定富裕量,该富裕量又称为混凝土强度的标准差,用滓表示。标准差的大小是根据施工质量的优劣来确定的。施工技术水平较高,质量较好,标准差就可小些;反之则较大。混凝土强度的标准于计算水灰比。水灰比是决定混凝土强度和密实性的主要因素,同时还影响着混凝土的抗渗性、抗冻性、抗蚀性和抗炭化性能。在水泥用量不变的条件下,用水量越少,混凝土强度越高,密实性和耐久性也越好。但是,如用水量过少,又会使混凝土拌和物的流动性变差,不仅给施工带来不便,还会造成混凝土质量不良。确定水灰比的原则是在满足混凝土强度及耐久性的前提下,尽量选择较大值。

确定每立方米混凝土用水量。

誗干硬性和塑性混凝土用水量的确定:水灰比在0.40—0.80范围时,根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度.

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用水量应通过试验确定。

誗流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算:

中坍落度90毫米的用水量为基础,按坍落度每增大20毫米用水量增加5千克,计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量。

由上式计算所得水泥用量,应符合的要求,凡小于表中规定的水泥用量,应按表中规定的最小水泥用量选取。

配低强度等级的混凝土不宜采用高强度等级水泥,因用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土时,应采用较大的水灰比,所需的水泥用量也较少。水泥用量较少,往往使拌和物的和易性和耐久性变差。

配制高强度等级的混凝土最好不用低强度等级水泥,因用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时,需采用较小的水灰比,使水泥用量大幅度地提高,将会增大混凝土收缩值而发生裂缝。

总之,水泥用量过少或过多,除了给混凝土技术性能带来不利影响外,还会在经济上造成不必要的损失。有关技术规范还规定最大水泥用量不应超过500千克/米3。

确定砂率。砂率是指砂在骨料(砂及石子)总量中所占的质量百分比。

誗影响砂率的因素:

粗骨料粒径大则砂率小,粗骨料粒径小则砂率大;细砂的砂率小,粗砂的砂率大;碎石的砂率大,卵石的砂率小;水灰比大则砂率大,水灰比小则砂率小;水泥用量大则砂率小,水泥用量小则砂率大;砂率过小或过大都会使拌和物的流动性变差,所以必然存在一个最佳砂率。

誗最佳砂率的确定:

可按选定的水灰比,保持水泥用量不变,在其他条件相同的情况下拌制数种砂率不同的拌和物,并测定其坍落度(应在2—10厘米的范围内),其中坍落度最大的一种拌和物所用的砂率即为最佳砂率。

誗当无历史资料可参考时,混凝土砂率的确定应符合下列规定:

坍落度为10—60毫米的混凝土的砂率,可根据粗骨料品种、粒径及水灰比选取。

坍落度大于60毫米的混凝土的砂率,可经试验确定,也可在表2.16的基础上,按坍落度每增大20毫米,砂率增大1%的幅度予以调整。

坍落度小于10毫米的混凝土,其砂率应经试验确定。

计算砂、石用量。计算砂、石用量有两种方法:一种是体积法,另一种是质量法。在已知混凝土用水量、水泥用量及砂率的情况下,采用这两种方法均可求出砂、石用量。

誗体积法。又称绝对体积法。这种方法是假定混凝土的体积等于各组成材料绝对体积之总和。

质量法。又称重量法。它是先假定一个混凝土拌和物湿表观密度值(又称计算湿表观密度),再根据各材料之间的质量关系,计算各材料的用量。

混凝土拌和物试配的假定密度(籽),可根据试验资料确定。无资料时,可根据骨料的密度、粒径以及混凝土强度等级,在籽=2400—2450千克/米3的范围内选取。

按下列两个关系式求出砂、石总用量及砂、石各自用量。

(2)配合比的试配与调整

试配。混凝土配合比计算完成后,应进行试配。

誗试配的作用:

对所计算的配合比进行检验,看是否与设计要求相符。

如试配结果不符合设计要求,可进行调整。

誗试配的要点:

试配的设备及工艺,应与生产时的条件相同。

试配所用的材料,应与生产时相同,并使用干燥骨料。

每盘拌和量,骨料最大粒径臆30毫米时,总量应逸15升;骨料最大粒径为40毫米时,总量应逸30升,总量同时也不少于搅拌机容量的25%。

试配项目及次序:

首先应验证新拌制混凝土的和易性(工作度)是否符合设计要求,然后对混凝土的强度和密度进行验证。

于调整。

誗和易性调整:

按计算量称取各材料进行试拌,搅拌均匀,测定其坍落度,并观察粘聚性和保水性。如经试配,坍落度不符合设计要求时,可作调整。

当坍落度比设计要求值大或小时,可以保持水灰比不变,相应地增加或减少水泥浆用量。对于普通混凝土每增减10毫米坍落度,需增加或减少2%—5%的水泥浆;当坍落度比要求值大时,除上述方法外,还可以在保持砂率不变的情况下,增加骨料用量;若坍落度值大,且拌和物粘聚性、保水性差时,可减少水泥浆,增加砂率(保持砂石总量不变;增加砂子用量,相应减少石子用量)。这样重复测试,直至符合要求为止。而后测出混凝土拌和物中各材料实测湿表观密度,并计算出1米3混凝土拌和物各种材料的实际用量。然后提出和易性已满足要求的供检验混凝土强度用的基准配合比。当测得坍落度值符合设计要求,且粘聚性、保水性均好时,则不需调整,此配合比可作为供检验强度用的基准配合比。

誗强度复核:

混凝土配合比除和易性满足要求外,还应进行强度复核。

为了满足混凝土强度等级和耐久性要求,应进行水灰比调整。

复核检验混凝土强度时至少应采用三种不同水灰比的配合比,其中一种为基准配合比,另两种配合比是以基准配合比的水灰比为准,在此基础上增加或减少0.05水灰比,其用水量应与基准配合比相同。经试验、调整后的拌和物均应满足和易性要求,并测出各自的“实测湿表观密度冶,以供最后修正材料用量。

将三种不同配合比的混凝土拌和物分别制作试块,每种配合比应至少制作一组(三块)试块,标准养护28天,测其立方体抗压强度值。并用作图法把不同水灰比值的立方体强度标在以纵轴为强度、横轴为水灰比的坐标上,就可得到强度—水灰比线性关系。由该直线上可求出与配制强度相对应的水灰比值,即所需的设计水灰比值。

对按三种不同配合比所制作的试块进行强度检验。如强度不足,将水灰比降低0.01—0.02再进行试配,如工作性能已符合要求,则不减水,加水泥用量;如强度过高,则将水灰比加大0.01—0.02再进行试配,如工作度已符合要求,则不加水,减水泥用量。

誗表观密度的调整:

混凝土的和易性及强度经验证符合要求后,还要对混凝土的表观密度进行验证。当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%时,确定的配合比即为确定的设计配合比;当两者之差超过2%时,配合比中每项材料的用量均乘校正系数滓,即为确定的设计配合比。

校正系数(滓)=混凝土表观密度实测值

混凝土表观密度计算值

实际用料量=校正系数伊配合比用料量

誗确定最终配合比设计值:

基准配合比经过强度和表观密度验证结果,再修正配合比,即可得最终的配合比设计值,表示方法仍以水泥用量为1的各材料的比值。

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