商品混凝土配合比的設(shè)計
混凝土配臺比設(shè)計就是根據(jù)工程要求、結(jié)構(gòu)形式和施工條件確定出混凝土的組分,即水泥、粗細(xì)集料和水的比例。
我國普通混凝土配合比設(shè)計是按原材料性能及對混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行計算,并經(jīng)過試驗室試配調(diào)整,然后定出滿足設(shè)計和施工要求并比較經(jīng)濟(jì)合理的配臺比。而商品混凝土配合比計算大都是根據(jù)經(jīng)驗試驗確定。由于商品混凝土多數(shù)需通過泵送完成澆筑任務(wù),基本屬于流動性和大流動性混凝土.一般耍使用高效減水劑或摻活性摻和料,使配合比基本參數(shù)的確定經(jīng)過大量的配合比設(shè)計和試配實踐而得到。
1 試配用配合比計算
1.1 計算混凝土施工配制強(qiáng)度fcu,o
混凝土試配強(qiáng)度可按下式計算:
fcu,0≥fcu,k+ 1.6456
式中:fcu.o一混凝土施工配制強(qiáng)度(MPa);
fcu.k— — 設(shè)計的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);
σ— — 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差。
計算混凝土試配強(qiáng)度的關(guān)鍵:一是確定混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級的齡期;二是確定混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差。
(1)設(shè)計混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的齡期
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ10)、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》(GB50204)規(guī)定,設(shè)計混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的齡期為28天。
(2)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ
標(biāo)準(zhǔn)差,叉稱均方差、標(biāo)準(zhǔn)離差等,由統(tǒng)計計算而得。商品混凝土站統(tǒng)計周期可取1個月.同品種的混凝土強(qiáng)度試件組數(shù)不少于25組。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差的大小反映商品混凝土站的管理水平。為了保證95%的混凝土強(qiáng)度大于或等于設(shè)計強(qiáng)度,需較大幅度提高混凝土的配制強(qiáng)度,即提高混凝土水泥用量,這樣,雖降低了經(jīng)濟(jì)效益,但混凝土強(qiáng)度可靠性得到了保障。
由于商品混凝土站原料穩(wěn)定,計量精確,生產(chǎn)技術(shù)管理水平較高.統(tǒng)計所得的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差值較小,有的甚至小于GB50204—92及JGJ/T55—96規(guī)定的下限(即C20或C25時6=2.5MPa,等于或大于C30時為3.OMPa)。在配合比設(shè)計時,還應(yīng)考慮到施工現(xiàn)場條件及施工單位的技術(shù)管理水平。本文建議商品混凝土站取用的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)低于GB50204中的推薦值。(見表1)
1.2 計算水灰比
混凝土的配制強(qiáng)度(fcu.o)與其水灰比(W/C)及所用的水泥強(qiáng)度(fce)成線性關(guān)系,即鮑羅米公式:
Fcu.o=A-fce(c/w—B)
式中:fcu.0——混凝土所要求的配制強(qiáng)度(MPa);
fce— — 水泥實際強(qiáng)度;
c/w— — 灰水比值;
A,B~ 常數(shù)。
采用強(qiáng)度計算公式具體形式,可導(dǎo)出水灰比計算公式:
經(jīng)驗得出,同級別混凝土,一般條件和較差條件水灰比相差約0. 05,水泥用量相差約30kg/m3。
1.3 選取用水量.計算水泥用量及粉攥灰用量
(1)用水量的確定
選擇適宜的用水量是商品混凝土配合比設(shè)計中的關(guān)鍵,應(yīng)處理好如下兩個環(huán)節(jié):一是用水量與外加劑用量及水泥用量之間的關(guān)系(若用水量多.則外加劑摻量少,而水泥用量多);二是用水量和外加劑用量與出廠坍落度及工地交付坍落度之間的匹配關(guān)系。
筆者通過多組對泵送劑的試驗,資料表明,基準(zhǔn)坍落度5—7cm,泵送劑常用摻量下,混凝土30—90min內(nèi)的坍落度損失很小,可泵性良好。當(dāng)基準(zhǔn)混凝土坍落度為2—4cm,取常用泵送劑摻量時起始坍落度也可達(dá)到20cm,但損失較快,半小時后坍落度只有1Ocm左右。
影響混凝土坍落度的因素,除了用水量及外加劑品種及摻量外,還有砂子的細(xì)度、石子的粒徑及含泥量、粉煤灰質(zhì)量及用量、水泥品種及用量等。商品混凝土站由于原材料固定,通過試驗建立夏季和冬季現(xiàn)場交貨坍落度與用水量關(guān)系表。在能保證可泵性的情況下,減少用水量是節(jié)省水泥的有效途徑。
(2)水泥用量mco
用水量確定后,根據(jù)水灰比確定水泥用量:
mco=mwo÷w/c
泵送混凝土的水泥用量不宜小于300kg/m3,抗?jié)B混凝土的水泥用量不宜小于320kg/m3。水泥用量的多少反映一個商品混凝土站的質(zhì)量管理水平。我公司生產(chǎn)商品混凝土參考用水量及不同等級混凝土水泥用量見表2。
(3)粉煤灰用量(m )及摻粉煤灰后的水泥用量m
商品混凝土中普遍采用超量取代法摻粉煤灰,在普通鋼筋混凝土中,粉煤灰摻量不宜超過基準(zhǔn)混凝土水泥用量的35% ,取代水泥率不宜超過20% 。這與所用的水泥及混凝土級別有關(guān),取代水泥的最大限量見表3,粉煤灰超量系數(shù)見表4。
粉煤灰混凝土配合比設(shè)計時, 先根據(jù)表3選擇βc ,求出粉煤灰混凝土的水泥用量mc:
1.4 選擇臺理的砂率(βs)
商品混凝土砂率可根據(jù)經(jīng)驗選用或通過試驗確定 試拌時,擬定三個砂率,其中間值為經(jīng)驗值,上、下各加減2% .試拌時測定停放30min混凝土拌合物的坍落度。經(jīng)多次試驗,以既不離散坍落度又大的砂率為合理砂率。然后增減用水量或泵送劑用量,使坍落度滿足施工要求。
影響砂率的因素有:石子的粒徑及級配,砂子的細(xì)度,水泥用量及粉煤灰用量 一般,石子較粗及級配較好,砂子較細(xì),水灰比較?。此嘤昧枯^多)及粉煤灰摻量較多時,砂率較??;反之,則砂率偏大。建議用碎石時的砂率為38—44% ,卵石時36—42%。此外,砂率的合理性還直接影響混凝土的可泵性,本文在此不作闡述。
1.5計算砂、石用量,提出試配用混凝土配臺比上述1.1~1.4步驟完成后,可用重量法或體積法直接求得砂、石用量。
2 混凝土配臺比的試配、調(diào)整與確定
試配是商品混凝土配合比設(shè)計中的重要環(huán)節(jié),試配的目的一是通過調(diào)整水泥用量得到合同要求的強(qiáng)度及符合有關(guān)物理力學(xué)性能的施工配合比;二是通過調(diào)整用水量、泵送劑摻量及砂率,得出具有良好的可泵性、供強(qiáng)度試配用的基準(zhǔn)配合比。
下面就試配過程中常見現(xiàn)象及調(diào)整方法例表5供參考。
由試驗得出各灰水比及其對應(yīng)的28天混凝土強(qiáng)度關(guān)系,用作圖法或計算法求出與混凝土配制強(qiáng)度(fcu.o)相對應(yīng)的灰水比。當(dāng)餛凝土表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%時,上述確定的水、水泥及砂石用量即為確定的配合比。與二者之差超過2%時,應(yīng)將配合比中材料用量均乘以校正系數(shù)δ值,即為確定的混凝土設(shè)計配合比。
施工過程中根據(jù)測定砂、石料含水量,調(diào)整用水量后,即得到施工用混凝土配合比設(shè)計。攪拌樓據(jù)此拌和合格的各等級混凝土,通過混凝土運輸車、混凝土泵車澆筑到指定的施工地點。
商品混凝土配合比應(yīng)有專人設(shè)計,經(jīng)審批才得用于工程,已在工程上應(yīng)用的配合比必須按工程分別存檔。
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監(jiān)督:0571-85871667
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