農業水利工程施工現場混凝土配合比的調整

杜榮權

摘要農業水利工程中施工現場水泥強度的富余系數、骨料的含水量和級配對混凝土的配合比都有影響,繼而影響混凝土的質量。闡述了在施工實踐中總結的現場混凝土配合比調整的方法,以供水利工作者參考。

關鍵詞農業水利工程;混凝土配合比;調整

中圖分類號TV431文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)15-0271-02

隨著農業水利事業的蓬勃發展,水工混凝土越來越多地應用于農業水利工程建設中。但在個別項目施工中出現混凝土強度不夠、離差系數較大等不良現象,與未正確調整施工現場混凝土配合比有很大關系。就現場混凝土配合比的調整做了一些總結,供廣大水利工作者參考。

1各種原因對混凝土的施工質量造成的后果

按照國家標準,普通混凝土配合比是以干骨料為基準,并以重量計算為主。現場用骨料均有一定的含水量,需要將設計配合比調整為生產用施工配合比。常規調整做法是檢測現場骨料的含水率,然后從用水量中扣除骨料中的水分,適當補充水分所占重量的骨料,然而這種做法在實際操作中往往不能拌制出理想的混凝土,甚至連一點膠凝性都顯示不出來,現場的工人只有自行決定增加水的用量,導致混凝土的強度或高或低。另外,粗骨料的級配往往也是影響混凝土和易性的主要因素。級配良好的混凝土流動性好,在泵送混凝土中表現得尤其明顯。在工地上,按照實驗室提供的配合比施工,其和易性往往不好。這是因為:①在室內混凝土拌合物多數為人工拌合,且數量較少,流動性不易判定;②很多委托單位從開始委托到開始施工,時間很短,實驗室倉促應對,往往按照經驗調整。

2施工現場混凝土配合比的調整

2.1水泥標號對水泥用量的影響

根據實測水泥28d強度的結果來看,不同水泥廠水泥富余系數不盡相同,同一水泥廠不同品種水泥在不同時期也存在一定程度的差異,并存在較大的偏高標準值的現象。同時大部分施工企業為節省試驗費用和避免工程繁瑣,不嚴格按施工檢驗程序送檢,一般1個單項工程僅在開工前進行1次原料檢測,僅以這1次送檢結果作為整個工程的材料質量指標,以偏概全。可將此次檢測結果僅作為1個參考性指標,在實際配合比設計時宜按0.7～0.9的系數加以折算修正,既考慮到水泥富余系數的變化,又考慮到不使折減值低于標準值以致影響合格判定。

2.2骨料含水量對單位用水量的影響

單位用水量的選取通常參照《普通混凝土配合比設計規程》進行,也就是說根據坍落度和石子類別及最大粒徑確定,只有水灰比小于0.4的混凝土以及特殊成型工藝的混凝土的單位用水量才通過試驗通定。因此坍落度又與砂率βs之間存在相應的關系,βs的峰值所對應的坍落度即為最佳值。為了合理確定單位用水量,各地區根據當地的砂石料種類,通過多次試驗制定出適合當地的砂率βs與坍落度曲線,以便配合比設計時采用。根據本地的試驗情況,用于基礎部位時,坍落度一般取10~30mm,主體部位坍落度取30~50mm,單位用水量分別為150~160kg/m³和170~180kg/m³。一般來說,卵石混凝土用水量取下限,碎石混凝土用水量取上限。在拌制混凝土時,含水的骨料在拌制過程中析出水分,增加坍落度,起到了增加用水量的作用;干燥的骨料在拌制時吸收水分,降低坍落度,起到減少用水量的作用。但是真正起作用的水只有骨料表面的吸附水,只有在濕潤狀態的骨料才能發揮釋水的作用,而氣干狀態的骨料在拌制時仍然吸水,面干狀態的骨料在拌制時既不吸水也不釋水,處于平衡狀態。所謂含水量是指骨料顆粒中的全部水量,而在混凝土拌制過程中起作用的表面含水量只是指吸附在骨料顆粒表面的水量,即從前述的第4狀態減去第3狀態的水量之值。通過查閱資料和試驗可知,面干骨料的內部含水是不能在拌制混凝土和振搗過程中釋出來,這部分水只能在混凝土干縮過程中逐漸被析出,而且不會影響混凝土的設計強度。然而骨料表面的水不論是吸水還是釋水,都會引起水灰比的變化。如有試驗表明,將骨料的實際表面含水量少測定了1%,則坍落度就會影響2~3cm,抗壓強度就會影響6%～8%。因此,在現場配制生產混凝土時,必須要調整用水量。

2.3骨料級配的確定

砂率的選取是配合比設計中一個重要而又難以準確把握的參數。這是因為影響砂率的因素較多,而且目前還沒有粘聚性的定量指標,所以無法建立砂率與粘聚性的關系。在進行配合比設計時,通常參照《普通混凝土配合比設計規程》,根據水灰比、石子類別和最大粒徑查表選取。表中所列砂率是一個浮動較大的變動值,而計算所需定值的選取要借助實際配合比經驗。因此,可以根據公式βs=(ρosγ/ρosγ+ρog)-α(公式中ρos和ρog為砂石料的堆積密度;α為砂漿剩余系數,通常取1.1~1.4,細砂時α=1.1,精砂時取α=1.4,中砂時取α=1.2～1.3;γ為石子空隙率,可查找相關石子試驗報告數據選取)得出計算值,與《普通混凝土配合比設計規程》中所列數值進行對比取舍。若計算出的βs值在《普通混凝土配合比設計規程》所列數值的范圍以外,則取最為接近的數值作為計算時的砂率值。根據實驗室配合比設計情況來看,砂率的選取基本為28%～32%,僅個別預制構件混凝土配合比的砂率稍大,可達到35%～38%。

在施工中拿到混凝土配合比以后并非照單施工,而是首先確定骨料的最佳級配,試拌一些拌合物,觀察其和易性,然后再大量生產。實踐證明,這樣做不但混凝土的和易性較好,而且混凝土較密實,強度高,還能節省水泥,不失為現場調整的一個好的輔助手段。現以一次級配為例介紹如下:①首先將小石子和中石子用原孔篩20mm分開,并且將小石子和中石子的超粒徑情況分別試驗,做好記錄。②稱中石子大約7kg,倒入200mm×200mm×200mm的混凝土試模中,放在振動臺上,振動3min(也可人工插搗)。③稱小石子大約5kg,倒入試模中,放在振動臺上,振動3min,至小石子完全鉆入中石子空隙中為止。如果小石子數量不足,可再放入一些,直至小石子不再明顯下沉而且混雜的中石子與試模齊平為止。④準確稱量試模中小石子和中石子的重量,即為小石子和中石子的最佳比例。⑤重復試驗1次,取其平均值作為施工控制指標。按照上述方法,再結合現場中石子和小石子超粒徑情況,就可以準確調整骨料級配,得到最佳效果。

2.4現場混凝土配合比的調整

在測量了骨料的表面含水率以后,就要按正確方法將設計配合比根據骨料表面水量情況進行配合比調整,其計算方法如下:

用水量調整計算式:S′=S+G×W±g×W;用骨料用量調整計算公式:G′= G±G×W,g′= g±g×W(式中S為每立方米混凝土選定用水量(即設計用水量);S′為調整后的用水量;G為粗骨料設計用量;G′為調整后粗骨料用量;g為細骨料設計用量;g′為調整后細骨料用量;W為粗骨料或細骨料的面干狀態吸水率或表面含水率)。

注意配合比用水量的調整計算有時不能1次完成,在雨雪天過后骨料表面含水量過大時要進行第2次針對增加部分的骨料水量調整計算。

對采用普通硅酸鹽水泥,粗骨料為符合標準的連續顆粒級配,細骨料的含泥量不超標,水灰比為0.4～0.8,不摻外加劑的普通塑性混凝土配合比中的材料用量,經多年的實驗室試配和工程經驗,有一定規律性:

(1)用水量主要與混凝土坍落度、細骨料的粗細、粗骨料的品種、粗骨料的粒徑有關。當其他條件相同時:①坍落度按10~30mm、35~50mm、55~70mm、75~90mm順序每調1檔,用水量應增加10kg/m³左右;②細骨料按粗、中、細順序每調1檔,用水量應增加8kg/m³左右;③碎石比卵石的用水量應增加15kg/m³左右;④粗骨料最大粒徑按40.0mm、31.5 mm、20.0mm、16.0mm順序每調1檔,用水量應增加12kg/m³左右。

(2)砂率主要與水灰比、細骨料的粗細、粗骨料的品種、粗骨料的粒徑有關。當其他條件相同時:①水灰比按0.4、0.5、0.6、0.7順序每調1檔,砂率應增加3%左右;②細骨料按細、中、粗順序每調1檔,砂率應增加2%左右;③碎石比卵石的砂率應增加2%左右;④粗骨料最大粒徑按40mm、20mm、16mm順序每調1檔,砂率應增加2%左右;⑤粗骨料為單粒級時,砂率應增加2%左右。

(3)單位水泥用量主要與混凝土的強度等級、水泥強度等級、坍落度、細骨料的粗細、粗骨料的粒徑、溫度有關。當其他條件相同時:①混凝土強度等級按C15、C20、C25、C30、C35順序每調1檔,水泥用量應增加40kg/m³左右;②水泥強度等級按52.5、42.5、32.5順序每調1檔,水泥用量應增加40kg/m³左右;③坍落度按10~30mm、35~50mm、55~70mm、75~90mm順序每調1檔,水泥用量應增加20kg/m³左右;④細骨料按粗、中、細順序每調1檔,水泥用量應增加15kg/m³左右;⑤粗骨料最大粒徑按40mm、20mm、16mm順序每調1檔,水泥用量應增加35kg/m³左右;⑥溫度按25~35℃、15~25℃、5~15℃順序每調1檔,水泥用量應增加20 kg/m³左右。

3結語

綜上所述,在合理確定混凝土配制強度的基礎上確定水泥強度、單位用水量以及適宜的砂率是配制混凝土配合比設計的核心所在。現場混凝土配合比可根據實驗室試配和工程經驗適當調整。

4參考文獻

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