董應(yīng)萍 高連興
【摘 要】混凝土的出現(xiàn),極大的加速了建筑工程的發(fā)展。然而因配合比的不同,混凝土所表現(xiàn)的性能用途也不盡相同,故本文通過研究混凝土的配合以及其對(duì)應(yīng)的性能和用途,進(jìn)而預(yù)測(cè)未來混凝土的發(fā)展方向。
【關(guān)鍵詞】混凝土;配合比;性能
1.混凝土簡(jiǎn)介
混凝土,別名為“砼”,是膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。常見的混凝土是用砂、碎石或卵石、水泥、摻和料、外加劑、水等按一定的比例混合攪拌而成。因此,通常人們所說的混凝土單指普通混凝土,制成工序較為簡(jiǎn)單,以水泥作膠凝材料,砂、石作集料,與水(加或不加外加劑和摻合料)按一定比例配合,經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得的水泥混凝土,它廣泛應(yīng)用于土木工程。
混凝土是一種充滿生命力的建筑材料。隨著混凝土組成材料的不斷發(fā)展,人們對(duì)材料復(fù)合技術(shù)認(rèn)識(shí)不斷提高。對(duì)混凝土的性能要求不僅僅局限于抗壓強(qiáng)度,而是在立足強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,更加注重混凝上的耐久性、變形性能等綜合指標(biāo)的平衡和協(xié)調(diào)?;炷粮黜?xiàng)性能指標(biāo)的要求比以前更明確、細(xì)化和具體。所以對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)(即混凝土的配合比)更加嚴(yán)格。同時(shí),混凝土的配合比,決定著混凝土本身的性質(zhì)和特點(diǎn),研究混凝土的性質(zhì)用途必須從混凝土的配合比的研究入手。在這種情形下,研究混凝土配合比有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
制備混凝土?xí)r,首先應(yīng)根據(jù)工程對(duì)和易性、強(qiáng)度、耐久性等的要求,合理地選擇原材料并確定其配合比例,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的?;炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)通常按水灰比法則的要求進(jìn)行。材料用量的計(jì)算主要用假定容重法或絕對(duì)體積法?;炷辆哂性县S富,價(jià)格低廉,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn),因而使其用量越來越大。同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高,耐久性好,強(qiáng)度等級(jí)范圍寬等特點(diǎn)。混凝土的這些特點(diǎn)使得混凝土不單應(yīng)用于土木工程,還應(yīng)用于造船業(yè),機(jī)械工業(yè),海洋的開發(fā),地?zé)峁こ痰阮I(lǐng)域,相信在未來很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi),混凝土的作用也不可替代。
2.配合比設(shè)計(jì)下的性能用途研究
混凝土是非均質(zhì)的三相體,即固體、液體和氣體。三相體積的改變是混凝土產(chǎn)生裂縫主要原因之一,在進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì),就是在滿足相關(guān)要求的前提下,盡量減少三相體體積的變化,通過試樣將三相體的體積調(diào)整到最佳比例?;炷寥绻凑詹煌姆诸惙绞娇煞譃椴煌姆N類,由于筆者側(cè)重于混凝土的配合比以及性能研究,只從強(qiáng)度和功能兩個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行討論。
混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能,是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護(hù),都直接影響混凝土的強(qiáng)度。我國(guó)將混凝土按標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度劃分為19個(gè)等級(jí),強(qiáng)度來自于立方體試件壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的兆帕數(shù)。因此用C+阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成,C為混凝土(concrete)的代號(hào)。通常情況下,一般把C10—C40稱為普通標(biāo)號(hào)混凝土,(C40~C50)稱為中高標(biāo)號(hào)混凝土,C60以上稱為高標(biāo)號(hào)混凝土。高標(biāo)號(hào)混凝土抗拉、抗壓強(qiáng)度的比值是混凝土改性的重要方面。
普通混凝土(C40以下),以水泥為主要膠凝材料,與水、砂、石子,摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料,按適當(dāng)比例配合,經(jīng)過均勻攪拌、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人造石材。此類混凝土采取方便、成本低、可塑性強(qiáng)、耐久性好,但也有一定的劣勢(shì),劣勢(shì)在于自重大、脆性材料。
中高標(biāo)號(hào)混凝土(C40~C50),此類混凝土要求原料質(zhì)地好、潔凈,壓碎值小。水泥通常采用普通硅酸巖水泥、水飲用水。砂子要求特別高,最優(yōu)是河砂、水洗砂。在兩者均無的情況之下,可采用石英砂與石灰?guī)r碎石按適當(dāng)比例(通常為1:4或1:3)比例人工合成。另外,此類混凝土還要注意外加劑與水泥的匹配性,混凝土水膠比較小時(shí),隨著礦粉摻量的增加混凝土粘度增大甚至板結(jié)抓底。因此,可通過降低減水劑摻量、或使用高效減水劑、或適當(dāng)提高水膠比等措施來為預(yù)防板結(jié)抓底現(xiàn)象的發(fā)生。故在設(shè)計(jì)之中另外添加一些粉煤、礦粉,可以提高性能的和易性。
高標(biāo)號(hào)混凝土(大于C60含C60),高標(biāo)號(hào)混凝土及以上標(biāo)號(hào)混凝土以下有幾點(diǎn)不同。集料壓碎值較小、要求用來加工成碎石的母巖強(qiáng)度要求高,不宜底于100MPa砂子潔凈、級(jí)配好;水泥與外加劑的適應(yīng)性、強(qiáng)度檢測(cè)較其他標(biāo)號(hào)嚴(yán)格;耐久性方面,現(xiàn)在的商品混凝土,摻和料用得太多了,水泥用量少,短期強(qiáng)度一般都沒問題,隨著時(shí)間的推移,混凝土碳化得快,所以耐久性也是值得思考的一個(gè)問題;骨料與水泥堿-集料反應(yīng)。堿-集料反應(yīng)是指混凝土中的堿與集料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成膨脹物質(zhì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自膨脹應(yīng)力,造成混凝土開裂破壞,從而大大縮短混凝土建筑物的使用壽命。
混凝土如果按使用功能分類可分為結(jié)構(gòu)混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。不同功能的混凝土所用的領(lǐng)域也盡不相同,不同功能的混凝土切不可混用、亂用,否則將會(huì)嚴(yán)重影響施工工程的質(zhì)量。
3.混凝土配合比設(shè)計(jì)注意問題
雖然不同標(biāo)號(hào)的混凝土在制造工藝、配合比不同,但是無論是哪一種混凝土在配合比設(shè)計(jì)方面都應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。(1)配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分。(2)生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制;(3)在保證質(zhì)量的前提下,應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益。
3.1配合比設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)充分
在配合比設(shè)計(jì)前,設(shè)計(jì)人員要充分做好準(zhǔn)備工作,首先了解設(shè)計(jì)圖紙對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求,如強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)件截面大小、鋼筋密度等。其實(shí)重點(diǎn)觀察是否對(duì)混凝土有特殊要求,以便決定所用水泥種類以及粗骨料粒徑的大小,再次了解施工的流程和工藝,如輸送、澆筑,看工作的性質(zhì)和對(duì)凝結(jié)時(shí)間的要求,便于使用添加劑,最后考慮生產(chǎn)混凝土才能采購(gòu)到的材料品種、質(zhì)量和供應(yīng)能力。估計(jì)以上這些準(zhǔn)備工作選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù),進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。
3.2生產(chǎn)配合比的調(diào)整及施工中的控制
在生產(chǎn)混凝土的過程和施工的過程中,常會(huì)出現(xiàn)一些問題影響混凝土的質(zhì)量和施工質(zhì)量,因此把握好混凝土配合比的設(shè)計(jì)難題和施工難題,才能優(yōu)化混凝土質(zhì)量,從而提高工程質(zhì)量。
混凝土生產(chǎn)時(shí)的用水量不當(dāng),就會(huì)造成混凝土的坍落度不滿足施工需要,是影響工程進(jìn)度的主要因素,有些操作者為減少作業(yè)時(shí)間,過于追求混凝土的坍落度。坍落度主要指混凝土的塑化性和可泵性,而含水率、添加劑等因素是影響混凝土坍落度的主要因素。目前現(xiàn)在工程基本采用商混,商混使混凝土工業(yè)走向現(xiàn)代化和科學(xué)化。商混有效避免了施工過程中對(duì)混凝土坍落度造成的影響。
砂、石的實(shí)際含水率測(cè)量不準(zhǔn)。經(jīng)到現(xiàn)場(chǎng)檢查和了解,有部分試驗(yàn)人員沒有按規(guī)定要求準(zhǔn)確測(cè)量,而是采用目測(cè)法來估計(jì)砂、石的實(shí)際含水率,這樣做會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)配合比不準(zhǔn)確。 因此,為有效測(cè)量砂、石的實(shí)際含水率,砂、石中若含泥量超標(biāo),應(yīng)在混凝土澆筑前三天沖洗完畢,并應(yīng)在施工前按規(guī)范要求取樣并準(zhǔn)確測(cè)量砂、石的實(shí)際含水率,調(diào)整施工配合比以從用水量中扣除含水量,補(bǔ)回砂、石量,嚴(yán)禁邊沖洗邊拌制混凝土。
其他工序?qū)炷临|(zhì)量的影響。目前,工程建設(shè)已基本采用商混,已經(jīng)改變了舊的作業(yè)模式,但也伴隨著新問題的出現(xiàn)。如混凝土運(yùn)輸過程對(duì)混凝土質(zhì)量的影響、以及目的地的檢測(cè)驗(yàn)收等。例如運(yùn)輸人員為方便泵送,混凝土中加入生水,這種做法是極其錯(cuò)誤的。這種情況應(yīng)添加少量的泵送劑或同水灰比的水泥漿(每車10kg左右)予以調(diào)整,嚴(yán)禁直接加水。
3.3在保證質(zhì)量的前提下,應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保
從工程進(jìn)度考慮,多數(shù)試驗(yàn)人員混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),偏重于混凝土的強(qiáng)度指標(biāo),淡化混凝土施工條件,造成混凝土可施工性差,其實(shí)這樣做是不對(duì)的,會(huì)給施工單位帶來施工不順暢、澆注難,這樣即影響工程進(jìn)度也增加了施工成本。
從選材角度考慮,材料選材很重要,需著重提出來講的是含泥量,含泥量高,將會(huì)大大的增加水泥用量,我們?cè)诳紤]成本時(shí),應(yīng)以生產(chǎn)出1m3混凝土的綜合單價(jià)來比較。不要一味的強(qiáng)調(diào)材料的某個(gè)指示,而忽視其它指標(biāo)的存在及變化。
從環(huán)保角度考慮,我們應(yīng)該材盡其用,把一些可以再次利用的工業(yè)廢棄材料也用起來,減少炸山取石變材料。
4.結(jié)論
隨著混凝土的應(yīng)用越來越廣,對(duì)混凝土自身的性能提出了更高的要求,一方面混凝土?xí)p質(zhì)高強(qiáng)的方向發(fā)展,切實(shí)提高施工工程的質(zhì)量。另一方面,混凝土?xí)蛑悄芊较虬l(fā)展,比如混凝土具有自身?yè)p傷診斷、自身調(diào)節(jié)、自我修復(fù)等功能。但是無論混凝土向著哪個(gè)方向發(fā)展,對(duì)配合比的要求將愈加嚴(yán)格,對(duì)混凝土配合比的研究也愈加深入。 [科]
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