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【摘 要】混凝土的出现,极大的加速了建筑工程的发展。然而因配合比的不同,混凝土所表现的性能用途也不尽相同,故本文通过研究混凝土的配合以及其对应的性能和用途,进而预测未来混凝土的发展方向。
【关键词】混凝土;配合比;性能
1.混凝土简介
混凝土,别名为“砼”,是胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。常见的混凝土是用砂、碎石或卵石、水泥、掺和料、外加剂、水等按一定的比例混合搅拌而成。因此,通常人们所说的混凝土单指普通混凝土,制成工序较为简单,以水泥作胶凝材料,砂、石作集料,与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土,它广泛应用于土木工程。
混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展,人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度,而是在立足强度的基础上,更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。所以对混凝土的设计(即混凝土的配合比)更加严格。同时,混凝土的配合比,决定着混凝土本身的性质和特点,研究混凝土的性质用途必须从混凝土的配合比的研究入手。在这种情形下,研究混凝土配合比有着非常重要的现实意义。
制备混凝土时,首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求,合理地选择原材料并确定其配合比例,以达到经济适用的目的。混凝土的配合比设计通常按水灰比法则的要求进行。材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽等特点。混凝土的这些特点使得混凝土不单应用于土木工程,还应用于造船业,机械工业,海洋的开发,地热工程等领域,相信在未来很长的一段时期内,混凝土的作用也不可替代。
2.配合比设计下的性能用途研究
混凝土是非均质的三相体,即固体、液体和气体。三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一,在进行混凝土配合比的设计,就是在满足相关要求的前提下,尽量减少三相体体积的变化,通过试样将三相体的体积调整到最佳比例。混凝土如果按照不同的分类方式可分为不同的种类,由于笔者侧重于混凝土的配合比以及性能研究,只从强度和功能两个分类标准进行讨论。
混凝土硬化后的最重要的力学性能,是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护,都直接影响混凝土的强度。我国将混凝土按标准抗压强度划分为19个等级,强度来自于立方体试件压强度标准的兆帕数。因此用C+阿拉伯数字构成,C为混凝土(concrete)的代号。通常情况下,一般把C10—C40称为普通标号混凝土,(C40~C50)称为中高标号混凝土,C60以上称为高标号混凝土。高标号混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。
普通混凝土(C40以下),以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。此类混凝土采取方便、成本低、可塑性强、耐久性好,但也有一定的劣势,劣势在于自重大、脆性材料。
中高标号混凝土(C40~C50),此类混凝土要求原料质地好、洁净,压碎值小。水泥通常采用普通硅酸岩水泥、水饮用水。砂子要求特别高,最优是河砂、水洗砂。在两者均无的情况之下,可采用石英砂与石灰岩碎石按适当比例(通常为1:4或1:3)比例人工合成。另外,此类混凝土还要注意外加剂与水泥的匹配性,混凝土水胶比较小时,随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底。因此,可通过降低减水剂掺量、或使用高效减水剂、或适当提高水胶比等措施来为预防板结抓底现象的发生。故在设计之中另外添加一些粉煤、矿粉,可以提高性能的和易性。
高标号混凝土(大于C60含C60),高标号混凝土及以上标号混凝土以下有几点不同。集料压碎值较小、要求用来加工成碎石的母岩强度要求高,不宜底于100MPa砂子洁净、级配好;水泥与外加剂的适应性、强度检测较其他标号严格;耐久性方面,现在的商品混凝土,掺和料用得太多了,水泥用量少,短期强度一般都没问题,随着时间的推移,混凝土碳化得快,所以耐久性也是值得思考的一个问题;骨料与水泥碱-集料反应。碱-集料反应是指混凝土中的碱与集料中的碱活性成分发生化学反应,生成膨胀物质使混凝土内部产生自膨胀应力,造成混凝土开裂破坏,从而大大缩短混凝土建筑物的使用寿命。
混凝土如果按使用功能分类可分为结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。不同功能的混凝土所用的领域也尽不相同,不同功能的混凝土切不可混用、乱用,否则将会严重影响施工工程的质量。
3.混凝土配合比设计注意问题
虽然不同标号的混凝土在制造工艺、配合比不同,但是无论是哪一种混凝土在配合比设计方面都应注意以下几个问题。(1)配合比设计前的准备工作应充分。(2)生产配合比的调整及施工中的控制;(3)在保证质量的前提下,应注重经济效益。
3.1配合比设计前的准备工作应充分
在配合比设计前,设计人员要充分做好准备工作,首先了解设计图纸对混凝土结构的基本要求,如强度、结构件截面大小、钢筋密度等。其实重点观察是否对混凝土有特殊要求,以便决定所用水泥种类以及粗骨料粒径的大小,再次了解施工的流程和工艺,如输送、浇筑,看工作的性质和对凝结时间的要求,便于使用添加剂,最后考虑生产混凝土才能采购到的材料品种、质量和供应能力。估计以上这些准备工作选择恰当的参数,进行配合比设计。
3.2生产配合比的调整及施工中的控制
在生产混凝土的过程和施工的过程中,常会出现一些问题影响混凝土的质量和施工质量,因此把握好混凝土配合比的设计难题和施工难题,才能优化混凝土质量,从而提高工程质量。 混凝土生产时的用水量不当,就会造成混凝土的坍落度不满足施工需要,是影响工程进度的主要因素,有些操作者为减少作业时间,过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、添加剂等因素是影响混凝土坍落度的主要因素。目前现在工程基本采用商混,商混使混凝土工业走向现代化和科学化。商混有效避免了施工过程中对混凝土坍落度造成的影响。
砂、石的实际含水率测量不准。经到现场检查和了解,有部分试验人员没有按规定要求准确测量,而是采用目测法来估计砂、石的实际含水率,这样做会导致生产配合比不准确。 因此,为有效测量砂、石的实际含水率,砂、石中若含泥量超标,应在混凝土浇筑前三天冲洗完毕,并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水率,调整施工配合比以从用水量中扣除含水量,补回砂、石量,严禁边冲洗边拌制混凝土。
其他工序对混凝土质量的影响。目前,工程建设已基本采用商混,已经改变了旧的作业模式,但也伴随着新问题的出现。如混凝土运输过程对混凝土质量的影响、以及目的地的检测验收等。例如运输人员为方便泵送,混凝土中加入生水,这种做法是极其错误的。这种情况应添加少量的泵送剂或同水灰比的水泥浆(每车10kg左右)予以调整,严禁直接加水。
3.3在保证质量的前提下,应注重经济效益及环保
从工程进度考虑,多数试验人员混凝土配合比设计时,偏重于混凝土的强度指标,淡化混凝土施工条件,造成混凝土可施工性差,其实这样做是不对的,会给施工单位带来施工不顺畅、浇注难,这样即影响工程进度也增加了施工成本。
从选材角度考虑,材料选材很重要,需着重提出来讲的是含泥量,含泥量高,将会大大的增加水泥用量,我们在考虑成本时,应以生产出1m3混凝土的综合单价来比较。不要一味的强调材料的某个指示,而忽视其它指标的存在及变化。
从环保角度考虑,我们应该材尽其用,把一些可以再次利用的工业废弃材料也用起来,减少炸山取石变材料。
4.结论
随着混凝土的应用越来越广,对混凝土自身的性能提出了更高的要求,一方面混凝土会朝着轻质高强的方向发展,切实提高施工工程的质量。另一方面,混凝土会向着智能方向发展,比如混凝土具有自身损伤诊断、自身调节、自我修复等功能。但是无论混凝土向着哪个方向发展,对配合比的要求将愈加严格,对混凝土配合比的研究也愈加深入。 [科]
【参考文献】
[1]黄土元.近代混凝土技术[M].陕西科技出版社,1998.
[2]王德怀.高性能混凝土的配合比设计[J].混凝土,2006,(3).
[3]刘军,王灵灵.混凝土配合比设计方案对比分析[J].混凝土,2003,(1).
[4]詹毅鹏,林燕妮.浅谈提高混凝土抗渗性的对策[J].福建建材,2002,(3).
【关键词】混凝土;配合比;性能
1.混凝土简介
混凝土,别名为“砼”,是胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。常见的混凝土是用砂、碎石或卵石、水泥、掺和料、外加剂、水等按一定的比例混合搅拌而成。因此,通常人们所说的混凝土单指普通混凝土,制成工序较为简单,以水泥作胶凝材料,砂、石作集料,与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土,它广泛应用于土木工程。
混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展,人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度,而是在立足强度的基础上,更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。所以对混凝土的设计(即混凝土的配合比)更加严格。同时,混凝土的配合比,决定着混凝土本身的性质和特点,研究混凝土的性质用途必须从混凝土的配合比的研究入手。在这种情形下,研究混凝土配合比有着非常重要的现实意义。
制备混凝土时,首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求,合理地选择原材料并确定其配合比例,以达到经济适用的目的。混凝土的配合比设计通常按水灰比法则的要求进行。材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽等特点。混凝土的这些特点使得混凝土不单应用于土木工程,还应用于造船业,机械工业,海洋的开发,地热工程等领域,相信在未来很长的一段时期内,混凝土的作用也不可替代。
2.配合比设计下的性能用途研究
混凝土是非均质的三相体,即固体、液体和气体。三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一,在进行混凝土配合比的设计,就是在满足相关要求的前提下,尽量减少三相体体积的变化,通过试样将三相体的体积调整到最佳比例。混凝土如果按照不同的分类方式可分为不同的种类,由于笔者侧重于混凝土的配合比以及性能研究,只从强度和功能两个分类标准进行讨论。
混凝土硬化后的最重要的力学性能,是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护,都直接影响混凝土的强度。我国将混凝土按标准抗压强度划分为19个等级,强度来自于立方体试件压强度标准的兆帕数。因此用C+阿拉伯数字构成,C为混凝土(concrete)的代号。通常情况下,一般把C10—C40称为普通标号混凝土,(C40~C50)称为中高标号混凝土,C60以上称为高标号混凝土。高标号混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。
普通混凝土(C40以下),以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。此类混凝土采取方便、成本低、可塑性强、耐久性好,但也有一定的劣势,劣势在于自重大、脆性材料。
中高标号混凝土(C40~C50),此类混凝土要求原料质地好、洁净,压碎值小。水泥通常采用普通硅酸岩水泥、水饮用水。砂子要求特别高,最优是河砂、水洗砂。在两者均无的情况之下,可采用石英砂与石灰岩碎石按适当比例(通常为1:4或1:3)比例人工合成。另外,此类混凝土还要注意外加剂与水泥的匹配性,混凝土水胶比较小时,随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底。因此,可通过降低减水剂掺量、或使用高效减水剂、或适当提高水胶比等措施来为预防板结抓底现象的发生。故在设计之中另外添加一些粉煤、矿粉,可以提高性能的和易性。
高标号混凝土(大于C60含C60),高标号混凝土及以上标号混凝土以下有几点不同。集料压碎值较小、要求用来加工成碎石的母岩强度要求高,不宜底于100MPa砂子洁净、级配好;水泥与外加剂的适应性、强度检测较其他标号严格;耐久性方面,现在的商品混凝土,掺和料用得太多了,水泥用量少,短期强度一般都没问题,随着时间的推移,混凝土碳化得快,所以耐久性也是值得思考的一个问题;骨料与水泥碱-集料反应。碱-集料反应是指混凝土中的碱与集料中的碱活性成分发生化学反应,生成膨胀物质使混凝土内部产生自膨胀应力,造成混凝土开裂破坏,从而大大缩短混凝土建筑物的使用寿命。
混凝土如果按使用功能分类可分为结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。不同功能的混凝土所用的领域也尽不相同,不同功能的混凝土切不可混用、乱用,否则将会严重影响施工工程的质量。
3.混凝土配合比设计注意问题
虽然不同标号的混凝土在制造工艺、配合比不同,但是无论是哪一种混凝土在配合比设计方面都应注意以下几个问题。(1)配合比设计前的准备工作应充分。(2)生产配合比的调整及施工中的控制;(3)在保证质量的前提下,应注重经济效益。
3.1配合比设计前的准备工作应充分
在配合比设计前,设计人员要充分做好准备工作,首先了解设计图纸对混凝土结构的基本要求,如强度、结构件截面大小、钢筋密度等。其实重点观察是否对混凝土有特殊要求,以便决定所用水泥种类以及粗骨料粒径的大小,再次了解施工的流程和工艺,如输送、浇筑,看工作的性质和对凝结时间的要求,便于使用添加剂,最后考虑生产混凝土才能采购到的材料品种、质量和供应能力。估计以上这些准备工作选择恰当的参数,进行配合比设计。
3.2生产配合比的调整及施工中的控制
在生产混凝土的过程和施工的过程中,常会出现一些问题影响混凝土的质量和施工质量,因此把握好混凝土配合比的设计难题和施工难题,才能优化混凝土质量,从而提高工程质量。 混凝土生产时的用水量不当,就会造成混凝土的坍落度不满足施工需要,是影响工程进度的主要因素,有些操作者为减少作业时间,过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、添加剂等因素是影响混凝土坍落度的主要因素。目前现在工程基本采用商混,商混使混凝土工业走向现代化和科学化。商混有效避免了施工过程中对混凝土坍落度造成的影响。
砂、石的实际含水率测量不准。经到现场检查和了解,有部分试验人员没有按规定要求准确测量,而是采用目测法来估计砂、石的实际含水率,这样做会导致生产配合比不准确。 因此,为有效测量砂、石的实际含水率,砂、石中若含泥量超标,应在混凝土浇筑前三天冲洗完毕,并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水率,调整施工配合比以从用水量中扣除含水量,补回砂、石量,严禁边冲洗边拌制混凝土。
其他工序对混凝土质量的影响。目前,工程建设已基本采用商混,已经改变了旧的作业模式,但也伴随着新问题的出现。如混凝土运输过程对混凝土质量的影响、以及目的地的检测验收等。例如运输人员为方便泵送,混凝土中加入生水,这种做法是极其错误的。这种情况应添加少量的泵送剂或同水灰比的水泥浆(每车10kg左右)予以调整,严禁直接加水。
3.3在保证质量的前提下,应注重经济效益及环保
从工程进度考虑,多数试验人员混凝土配合比设计时,偏重于混凝土的强度指标,淡化混凝土施工条件,造成混凝土可施工性差,其实这样做是不对的,会给施工单位带来施工不顺畅、浇注难,这样即影响工程进度也增加了施工成本。
从选材角度考虑,材料选材很重要,需着重提出来讲的是含泥量,含泥量高,将会大大的增加水泥用量,我们在考虑成本时,应以生产出1m3混凝土的综合单价来比较。不要一味的强调材料的某个指示,而忽视其它指标的存在及变化。
从环保角度考虑,我们应该材尽其用,把一些可以再次利用的工业废弃材料也用起来,减少炸山取石变材料。
4.结论
随着混凝土的应用越来越广,对混凝土自身的性能提出了更高的要求,一方面混凝土会朝着轻质高强的方向发展,切实提高施工工程的质量。另一方面,混凝土会向着智能方向发展,比如混凝土具有自身损伤诊断、自身调节、自我修复等功能。但是无论混凝土向着哪个方向发展,对配合比的要求将愈加严格,对混凝土配合比的研究也愈加深入。 [科]
【参考文献】
[1]黄土元.近代混凝土技术[M].陕西科技出版社,1998.
[2]王德怀.高性能混凝土的配合比设计[J].混凝土,2006,(3).
[3]刘军,王灵灵.混凝土配合比设计方案对比分析[J].混凝土,2003,(1).
[4]詹毅鹏,林燕妮.浅谈提高混凝土抗渗性的对策[J].福建建材,2002,(3).