郭鵬飛
(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院,山西 太原 030012)
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原材料各組分對水泥混凝土影響的探討
郭鵬飛
(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院,山西 太原 030012)
根據(jù)不同原材料各組分在水泥混凝土中產(chǎn)生的作用進(jìn)行原理性分析,通過配合比設(shè)計中原材料的選取關(guān)系進(jìn)行試驗研究,最后對混凝土構(gòu)件的病害進(jìn)行檢測,并對由原材料產(chǎn)生病害的因素進(jìn)行分析總結(jié)。綜合考慮各組分的影響,對配制出高性能和耐久性混凝土提供分析依據(jù)。
配合比設(shè)計中各組分原理性分析;原材料對產(chǎn)生混凝土病害的因素
1.1 水泥
水泥主要有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。按照水泥標(biāo)準(zhǔn)檢驗,水泥本身的技術(shù)指標(biāo)如細(xì)度、強度、凝結(jié)時間、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、安定性等都能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。以往一直追求混凝土強度,使水泥廠采取使用助磨劑磨細(xì)、摻用“增強劑”等,增加了開裂敏感性和不利于混凝土長期性能穩(wěn)定性和耐久性的成分。通過大量試驗研究可知,產(chǎn)生這些問題的主要原因與水泥中混合材的品種和摻量變化有直接關(guān)系,特別是使用同一強度等級的水泥配制某強度等級的混凝土?xí)r水泥用量差別很大,對混凝土企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、控制成本帶來很大的困難,所以要根據(jù)水泥的性能來配制相應(yīng)的混凝土。
1.2 骨料
骨料也稱集料,在混凝土中將粒徑小于4.75 mm的天然砂、人工砂等稱為細(xì)集料,大于4.75 mm的碎石等稱為粗集料。如果骨料和水泥粘結(jié)的好,就可以提高混凝土的強度。集料的壓碎值、堅固性、含泥量和密度等指標(biāo)都要符合相應(yīng)規(guī)范要求,關(guān)鍵的是集料級配應(yīng)按相應(yīng)的比例進(jìn)行調(diào)整,級配如果選擇不當(dāng),以致骨料空隙過大,則需要多耗費膠凝材料漿體才能使混凝土獲得一定的流動性,以及硬化后的性能指標(biāo),如強度、體積穩(wěn)定性、耐久性等。
1.3 外加劑
以高效減水劑為主的混凝土外加劑是現(xiàn)代混凝土重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,是混凝土技術(shù)發(fā)揮的重要里程碑,在改善混凝土性能上幾乎是無所不能的技術(shù)措施。其主要功能有:改善流變性能、調(diào)節(jié)凝結(jié)時間、改善耐久性和其它性能等。但主要問題在使用過程中,經(jīng)常出現(xiàn)水泥與外加劑適應(yīng)性差、強度波動大、混凝土滯后泌水、凝結(jié)時間不正常等問題,從而給混凝土生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來了不利影響,也給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟損失和聲譽影響。
1.4 摻合料
目前所用到的摻合料有:粉煤灰、?;郀t礦渣粉、鋼渣粉、硅灰、纖維和復(fù)合摻合料等?;炷翞闈M足施工性能,提高流動性后,很容易使混凝土產(chǎn)生離析和泌水,摻入礦物細(xì)摻料后,改善了拌合物的粘聚性,最主要的是摻合料可以代替部分水泥、成本低廉,經(jīng)濟效益顯著,能改善混凝土綜合性能,例如:改善了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。
1.5 拌合用水
符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水,可以直接用來拌制混凝土。地表水、地下水和其它用水應(yīng)進(jìn)行檢驗,合格后才允許使用。
當(dāng)砂石含泥量和石粉含量較高時,經(jīng)常出現(xiàn)外加劑在做水泥凈漿流動度試驗時效果很好,但當(dāng)用相同摻量配制混凝土?xí)r,混凝土拌和物流動性很差,或者干脆不流動。經(jīng)過大量試驗分析發(fā)現(xiàn),干集料吸走了大量的水分甚至外加劑,才會發(fā)生上面的情況。所以我們可以預(yù)濕骨料進(jìn)行配合比試驗,施工現(xiàn)場也可以制作預(yù)濕骨料噴淋專用設(shè)備安裝到生產(chǎn)線用于生產(chǎn),達(dá)到節(jié)約減水劑,保證工作性,預(yù)防坍落度損失且降低混凝土成本的目的。
混凝土配合比設(shè)計,是根據(jù)所選擇的原材料有合理且經(jīng)濟的定量比例,有與施工工藝條件相適應(yīng)的拌合物流動性,并在硬化后達(dá)到設(shè)計的性能要求。拌合物的性能和硬化后試塊就需要進(jìn)行一系列的試驗研究分析,選擇出最優(yōu)混凝土配合比,并根據(jù)施工情況加以修正。
(1)試配強度計算:fcu,0≥fcu,k+1.645σ(強度等級 (2)水膠比確定:W/C=αafb/(fcu,0+αaαafb),要注意其它規(guī)范要求最大和最小水膠要求,其中根據(jù)所選碎石或卵石進(jìn)行系數(shù)選取。 (3)砂率確定:根據(jù)水膠比、粗集料最大公稱粒徑和砂的細(xì)度模數(shù)按經(jīng)驗表進(jìn)行查選。 (4)用水量確定:根據(jù)水膠比、粗集料最大公稱粒徑和砂的細(xì)度模數(shù)按經(jīng)驗表進(jìn)行查選,再根據(jù)外加劑的減水率進(jìn)行折減。 (5)膠凝材料用量確定:C0=用水量/水膠比,要注意其它規(guī)范要求最大和最小膠凝材料要求;摻合料用量不能超出規(guī)范要求的最大摻量,最關(guān)鍵是根據(jù)以往積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇,現(xiàn)在耐久性比強度更重要,所以要進(jìn)行不同摻量的摻合料進(jìn)行正交試驗。 (6)計算配合比:可以按密度法和體積法計算,然后進(jìn)行試拌,保持水膠比不變,調(diào)整其它參數(shù)(適當(dāng)調(diào)整砂率、水泥漿、外加劑摻量),這是整個配合比設(shè)計最關(guān)鍵的一步,使性能符合設(shè)計施工要求,最后進(jìn)行修正后提出試拌配合比。 (7)試拌配合比:在試拌配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行強度試驗,中間為試驗配合比,上下兩個配合比的水膠比宜比試拌配合比分別增加和減少0.05,用水量應(yīng)與試驗配合比相同,砂率可分別增加和減少1%左右,拌合物性能都應(yīng)符合設(shè)計和施工要求。 (8)應(yīng)進(jìn)行7 d和28 d抗壓強度試驗,7d的強度可以作為參考。 (9)根據(jù)28 d抗壓強度試驗結(jié)果,繪制強度和膠水比的線性關(guān)系圖或插值法確定略大于試配強度對應(yīng)的膠水比,然后調(diào)整所用材料用量。再進(jìn)行表觀密度校正,實測值和計算值之差的絕對值不超過計算值的2%,可以維持不變,超出后應(yīng)將每項材料用量均乘以校正系數(shù)(δ=實測值/計算值)。 (10)對耐久性有設(shè)計要求的混凝土,做相關(guān)的耐久性試驗,從原材料選擇上就要進(jìn)行耐久性試驗。 混凝土要進(jìn)一步可持續(xù)發(fā)展,面臨著環(huán)境惡化和資源短缺等問題,除了對材料的技術(shù)性與經(jīng)濟性提出要求以外,還要求它具有環(huán)境協(xié)調(diào)性,也就得從節(jié)省資源、高耐久性與再生利用的角度出發(fā)來發(fā)展現(xiàn)代混凝土。 [1] 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程(JGJ55)[S]. [2] 公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程(JTG E30)[S]. 2016-03-15 郭鵬飛(1983-),男,工程師,研究方向:公路工程試驗檢測。 U416.216 C 1008-3383(2016)07-0022-023 結(jié) 論