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混凝土配合比設計應該考慮哪些因素?

(一(yī / yì /yí))混凝土配合比設計應滿足四個(gè)基本要(yào / yāo)求

 

設計要(yào / yāo)求的(de)強度等級,施工要(yào / yāo)求的(de)工作性,使用環境要(yào / yāo)求的(de)耐久性以(yǐ)及經濟性。其中,使新拌混凝土具有一(yī / yì /yí)定的(de)流動性和(hé / huò)使硬化混凝土具有一(yī / yì /yí)定的(de)強度,相對比較容易,但賦予具有一(yī / yì /yí)定流動性的(de)新拌混凝土良好的(de)黏聚性和(hé / huò)保水性以(yǐ)确保混凝土的(de)勻質性,賦予具有一(yī / yì /yí)定強度的(de)硬化混凝土體積穩定性以(yǐ)确保混凝土結構的(de)耐久性,這(zhè)才是(shì)配合比設計的(de)關鍵。因此,配合比設計的(de)原則是(shì):新拌混凝土的(de)流動性可大(dà)可小,滿足施工要(yào / yāo)求即可,但黏聚性和(hé / huò)保水性必須保證;硬化混凝土的(de)強度可高可低,滿足設計要(yào / yāo)求的(de)強度等級即可,但體積穩定性必須良好。

 

(二)混凝土配合比設計的(de)過程

 

了(le/liǎo)解原材料的(de)品質,根據設計和(hé / huò)合同對新拌混凝土及硬化混凝土的(de)技術要(yào / yāo)求,在(zài)協調混凝土各種性能并使之(zhī)最大(dà)限度地(dì / de)達到(dào)統一(yī / yì /yí)的(de)基礎上(shàng),選擇四個(gè)關鍵參數,即水膠比、膠凝材料組成、砂率和(hé / huò)漿骨比(膠凝材料漿體體積與骨料體積比),以(yǐ)骨料飽和(hé / huò)面幹的(de)含水狀态作爲(wéi / wèi)基準,以(yǐ)絕對體積法計算混凝土各組成材料的(de)用量,得到(dào)初步配合比;按照初步配合比進行試拌調整,确定滿足要(yào / yāo)求的(de)基準配合比;根據現場砂、石含水狀況将基準配合比調整爲(wéi / wèi)施工配合比,并注意在(zài)由基準配合比調整到(dào)施工配合比時(shí),應保持已确定的(de)水膠比不(bù)變和(hé / huò)漿骨比最小。

 

 

(三)混凝土配合比設計應考慮的(de)主要(yào / yāo)因素

 

(1)原材料品質與波動

 

水泥、礦渣粉和(hé / huò)粉煤灰、外加劑應滿足相應的(de)标準或根據工程的(de)特殊要(yào / yāo)求;膠凝材料與外加劑的(de)相容性是(shì)問題的(de)關鍵;礦渣粉并非越細越好,比表面積宜控制在(zài)450m2/kg以(yǐ)下;建議有條件的(de)單位采用三組分膠凝材料,即水泥、磨細礦渣粉和(hé / huò)粉煤灰,在(zài)礦物摻和(hé / huò)料總量中,粉煤灰占30%~40%是(shì)比較恰當的(de);細骨料可以(yǐ)采用天然砂,也(yě)可以(yǐ)采用機制砂,抑或是(shì)天然砂和(hé / huò)機制砂按照一(yī / yì /yí)定比例混合使用,控制細骨料的(de)平均顆粒細度和(hé / huò)級配是(shì)非常重要(yào / yāo)的(de),一(yī / yì /yí)般建議細度模數2.4~2.8,級配必須良好;控制粗骨料的(de)粒形和(hé / huò)級配比控制粗骨料強度和(hé / huò)含泥量更爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo),接近等粒徑的(de)粒形是(shì)理想的(de),同時(shí)粗骨料的(de)松堆空隙率應不(bù)大(dà)于(yú)45%,最好不(bù)大(dà)于(yú)43%,越小對降低混凝土用水量(膠凝材料用量)越有利。爲(wéi / wèi)此,宜選購單粒級粗骨料以(yǐ)最小松堆密度爲(wéi / wèi)目标進行兩級配或三級配,按最優級配分級上(shàng)料。

 

(2)水膠比

 

水膠比大(dà)小不(bù)僅影響新拌混凝土的(de)流動性,更重要(yào / yāo)的(de)是(shì)影響硬化混凝土的(de)強度、變形性能和(hé / huò)抵抗受環境作用而(ér)劣化的(de)能力。C60以(yǐ)下強度等級的(de)混凝土建議水膠比取0.35~0.48,并随着混凝土強度等級的(de)提高或礦物摻和(hé / huò)料摻量的(de)增加而(ér)減小,建議在(zài)滿足混凝土強度和(hé / huò)耐久性前提下,水膠比盡量取較大(dà)值。

 

(3)砂率

 

主要(yào / yāo)影響新拌混凝土的(de)黏聚性和(hé / huò)保水性以(yǐ)及硬化混凝土體積穩定性,其大(dà)小與新拌混凝土流動性、細骨料的(de)品種和(hé / huò)細度模數、粗骨料最大(dà)粒徑以(yǐ)及粗骨料級配等有關,建議取值範圍爲(wéi / wèi)0.34~0.45,随着新拌混凝土流動性提高而(ér)增大(dà),當新拌混凝土黏聚性滿足要(yào / yāo)求時(shí),砂率盡量取較小值。

 

(4)漿骨體積比

 

當水膠比一(yī / yì /yí)定時(shí),混凝土中膠凝材料漿體的(de)體積與骨料總體積的(de)比,随着漿骨體積比或漿體體積百分數的(de)提高,新拌混凝土的(de)和(hé / huò)易性得到(dào)改善、硬化混凝土的(de)強度提高,但帶來(lái)的(de)問題是(shì)硬化混凝土體積穩定性變差,開裂風險增加;建議混凝土中膠凝材料漿體體積百分數30%~35%比較适宜,可能時(shí)取較小值。

 

(5)膠凝材料組成及用量

 

現代混凝土膠凝材料一(yī / yì /yí)般爲(wéi / wèi)二組分或三組分,特殊要(yào / yāo)求的(de)混凝土也(yě)會采用更多組分的(de)膠凝材料。傳統觀念認爲(wéi / wèi),膠凝材料用量偏少将影響混凝土耐久性,但實際上(shàng),膠凝材料用量過多更會影響混凝土耐久性。一(yī / yì /yí)般而(ér)言,C20~C60泵送混凝土的(de)膠凝材料用量都不(bù)會少于(yú)260kg/m3,更重要(yào / yāo)的(de)問題是(shì)控制膠凝材料用量的(de)上(shàng)限,建議C25~C35混凝土膠凝材料用量不(bù)大(dà)于(yú)400kg/m3,C40~C45混凝土膠凝材料用量不(bù)大(dà)于(yú)450kg/m3,C50~C60混凝土膠凝材料用量上(shàng)限控制在(zài)不(bù)大(dà)于(yú)500kg/m3。

 

此外,單方用水量主要(yào / yāo)影響新拌混凝土的(de)流動性,建議一(yī / yì /yí)般不(bù)超過170kg/m3,随着混凝土強度的(de)提高而(ér)減少,兼顧新拌混凝土的(de)流動性、黏聚性和(hé / huò)硬化混凝土的(de)強度和(hé / huò)耐久性,建議通過控制漿體體積百分數計算單方用水量,以(yǐ)減水劑的(de)品種和(hé / huò)摻量調整新拌混凝土的(de)流動性。

 

總之(zhī),影響混凝土配合比設計的(de)因素很多,但總體來(lái)講必須注意三個(gè)問題:第一(yī / yì /yí),控制原材料的(de)品質和(hé / huò)波動比控制計量誤差更重要(yào / yāo);第二,必須兼顧新拌混凝土的(de)可施工性和(hé / huò)硬化混凝土的(de)強度及耐久性,特别要(yào / yāo)注意,硬化混凝土的(de)勻質性、體積穩定性、長齡期強度和(hé / huò)強度發展、耐久性是(shì)根本,包括原材料的(de)選擇與控制、配合比參數的(de)選擇以(yǐ)及施工技術等都是(shì)手段,是(shì)爲(wéi / wèi)達到(dào)混凝土上(shàng)述性能服務的(de),不(bù)能舍本逐末;第三,從混凝土配合比設計過程可以(yǐ)看出(chū),所有參數都是(shì)根據要(yào / yāo)求和(hé / huò)經驗選擇出(chū)來(lái)的(de),因此,進行試拌調整是(shì)必要(yào / yāo)的(de)和(hé / huò)必須的(de),所以(yǐ),混凝土配合比設計過程中各參數的(de)确定,與其說(shuō)是(shì)“算”出(chū)來(lái)的(de),倒不(bù)如說(shuō)是(shì)“拌”出(chū)來(lái)的(de)。

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