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摘要:混凝土配合比设计是一个科学的技术活,但设计者也应结合工程实际来加以考虑,广大混凝土技术工作者在设计配合比时应对工程结构充分熟悉,对混凝土原材料掌握透彻,只有充分考虑了工程的经济性与安全性,才能设计出适合此工程的最佳混凝土配合比。本文就普通混凝土配合比设计问题进行分析。
关键词:普通混凝土;配合比设计;问题
1混凝土配合比设计面临的现状分析
在现代混凝土的快速发展的背景下,传统以经验为主的混凝土配合比设计理念已经不适应新时代的需求,在新的科技手段和环境中,现代建筑的混凝土结构材料使用了复合型的超塑化剂和超细矿物质掺合料,这使得混凝土的配合比设计更为复杂,主要包括:混凝土配合比指标由抗压转为了耐久性设计;掺合料的新型技术采用了粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰,它们影响了混凝土的力学结构和耐久性能;新型高效减水剂的广泛运用,尤其是聚羧酸减水剂的应用,降低了低水胶比混凝土的黏度,改变了混凝土的流变性能。
由上可知,混凝土的配合比设计的控制难度和复杂性都已加大,在水泥工业迅猛发展的社会环境中,水泥因其矿物组分发生了改变,水泥的强度和细度都有较大程度的提高,这不利于当前对混凝土耐久性能的要求,而新型矿物掺合料掺入混凝土中则有助于提高混凝土的耐久性能,对其强度和耐久性进行综合的提升与改善。而在现实情况下,我国却呈现出混凝土用量与矿物掺合料的供求矛盾与冲突,由于矿物掺合料的供应不及混凝土的实际用量需求,因而两者出现紧张的态势,伴之而来的则是劣质矿物掺合料的涌入,这给建筑安全生产带来了极大的质量隐患。另外,还有诸如:砂石、其他原材料资源的枯竭,也使混凝土的质量面临巨大的挑战。
总之,对混凝土配合比的设计在当前形势下显得至关重要,必须在有限的原材料供给条件下,进行综合比较、确定合理的混凝土配合比设计,以保证混凝土的用量需求。
2普通混凝土配合比设计的基本要求
普通混凝土配合比设计的四项基本要求是:满足施工要求和易性;满足设计的强度等级,并具有95%的保证率;满足工程所处环境对混凝土耐久性要求;经济合理,最大限度节约水泥,降低混凝土成本。
3配合比设计应考虑的原则
3.1混凝土强度
在混凝土设计和质量控制中,混凝土强度是设计者和质量控制者认为最有价值的性质。这是因为与其他大部分性质相比较,强度比较容易验证。再者,混凝土的许多性质,诸好弹性模量。密实性或抗渗性,包括抗风化性,均直接与强度有关。混凝土强度又与混凝土组分中起胶结作用的水泥石结构有直接关系。由于混凝土结构建筑物主要是用以承受荷载或抵抗其他各种作用力,所以混凝土强度是反映混凝土质量最直接的指标。因此在实际工作中大家都是以混凝土强度来评定和控制混凝土质量。混凝土的强度包括抗压强度、抗折强度、抗拉强度、抗剪强度等等,但由于在同一种混凝土中混凝土抗压强度比其他几种强度都要大很多。而且混凝土建筑物主要利用抗压强度来承受荷载,所以在混凝土配合比设计中,通常以抗压强度为主要设计参数。
3.2混凝土耐久性
在混凝土工程结构中,设计者们多数对混凝土强度有较高的要求,以保证建筑结构中混凝土能承受必要的荷载,使结构安全。同时设计者们还应考虑混凝土建筑物所处的自然环境及使用条件下经久耐用的性能,即混凝土耐久性,其性能保证结构物在设计年限正常使用,减少建筑物维修工作量,提高经济效益和社会效益。混凝土耐久性指其对风化作用、化学侵蚀、磨耗或任何其他破坏过程的抵抗能力,影响混凝土的耐久性大致有两种因素:第一,建筑物所处的环境因素,即外在因素;第二,混凝土的内在因素。外在因素,就好比风化作用、磨损、电能作用、工业废水、废气的侵蚀作用等等,内在因素主要是混凝土浇筑振捣的密实程度,孔隙的构造,以及在一定条件下起碱骨料反应的混凝土碱含量或骨料中的活性矿物质。
3.3经济性
混凝土配合比的设计应在保证质量的前提下,省工省料才是最经济的。水泥是混凝土中价值最高的材料,节约水泥用量是混凝土配合比设计中的一个主要目标,但必须是采用合理的措施达到综合性的经济指标才是行之有效的。首先,使用混凝土外加剂和掺合料,使用减水剂既可以改善混凝土的和易性,也可以达到节约水泥的目的,掺加粉煤灰可以代替部分水泥,并改善混凝土的性能。其次,加强技术管理,提高混凝土的匀质性。最后,根据当地砂石质量情况采用合理砂率和骨料级配。
3.4和易性
混凝土的和易性是指在一定施工条件下,确保混凝土拌合物成分均匀,在成型过程中满足振动密实的混凝土性能。常用坍落度和维勃稠度来表示。采集者退散不同类型的构件,对和易性的要求在施工验收规范中已有规定,但还要结合施工现场的设备条件和管理水平来确定。影响混凝土和易性的因素很多,但主要一条就是用水量。增加用水量,混凝土的坍落度是增加了,但是混凝土的强度也下降了。因此,采用使用减水剂的方法成了改善混凝土和易性最经济合理和最有效的方法。
4混凝土配合比设计的步骤
4.1选择适宜的原材料
原材料主要包括水泥、混合材、外加剂和砂石集料等。现在,各地的碎石生产厂家比较多,材质却品目繁多,选择材料时既要考虑就地取材,又要考虑质地优良,适应工程要求。尽量选择含泥量低、针片状少、吸水率低、压碎值小的碎石和细度模数在2.6-2.8含泥量小于2%的中砂。优质的砂石料可以在要求同等强度下可以降低水泥用量,减少混凝土的裂缝,提高混凝土的耐久性,提高经济效益和社会效益。
4.2混凝土配合比设计参数
进行混凝土配合比设计,是对混凝土抗压性、抗折性等基本性能的保障,合理设计混凝土的配合比同时也对施工路面的质量提供了质量保证,由此可知,进行混凝土配合比的合理设计是进行路面施工的主要环节。其中,混凝土的配合比设计主要涵盖了明确弯拉强度、选择混凝土坍落度、确定水灰比以及选择砂率等几方面内容。
4.3混凝土性能及强度试验
按计算的混凝土配合比首先进行试拌,检查拌和物的坍落度和工作性。当坍落度和工作性不能满足要求时,在保证水灰比不变的条件下,相应调整用水量和砂率,直到符合要求为止,可以确定此时配合比为强度试验基准配合比。
混凝土强度试验至少采用三个不同配合比,一为基准配合比,另外两个配合比的水灰比,宜较基准配合比分别增加或减少0.05,其用水量与基准配合比基本相同,砂率分别增加或减少1﹪。
在条件(材料、时间、人力)许可的情况下,强度试配试块组数越多,试配结果的可靠性越大,在强度试配试块组数的选择上,应尽量满足数据统计分析和强度检验评定的要求。
4.4混凝土配合比试配后调整
一次性试配的结果,不一定能达到预期的效果,在满足强度要求的情况下,还要满足混凝土性能要求,这就要求我们在试配结果的基础上进行调整,并最终确定配合比。
结束语:
总之,合理的配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下,确定各种成分的用量,获得最经济和适用的混凝土。
参考文献:
[1]论混凝土配合比研究[J].王莫通.中华民居(下旬刊).2013(12)
[2]混凝土配合比设计问题研究[J].刘金伟.今日科苑.2013(06)
[3]混凝土配合比研究[J].杨科侠,杨莉娜.山西建筑.2013(14)