混凝土配合比设计是混凝土工程中很重要的一项工作,直接影响到混凝土结构的施工组织、质量水平、成本控制。混凝土配合比设计可按照现行《普通混凝土配合比设计规程》进行计算、试配后确定。
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。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/10~1/20,提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。
一、混凝土配合比设计的原则1混凝土的强度能够满足设计需要。不同结构部位有不同的强度要求。配制强度毕竟是在试验室条件下确定的混凝土强度,在实际生产过程中应进行适当调整,以保证实际生产强度符合混凝土设计强度标准。
2混凝土拌合物的和易性能够满足施工需要。要根据工程结构部位、钢筋的配筋量、施工方法及其他要求,确定混凝土拌合物的坍落度,确保混凝土拌合物有良好的工作性,既不发生离析和泌水,又易于浇筑和抹面,同时还必须保证凝结时间。
3混凝土应有良好的耐久性。混凝土配合比的设计不仅要满足结构设计提出的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等耐久性的要求,而且还要考虑结构设计未明确的其他耐久性要求,如处于水位升降、暴露在海水富氯环境的桥涵等。
4满足经济性要求。在合理设计配合比的同时,更应对原材料的品质进行优选,达到经济合理。
二、配合比设计的主要依据拌制混凝土主要依据:(1)混凝土设计强度等级;(2)工程特征(工程所处环境、结构断面、钢筋最小净距等);(3)工程施工方法;(4)水泥品种和强度等级;(5)砂、石的种类规格、表观密度以及石子最大粒径。
三、混凝土配合比设计对原材料要求制备混凝土时,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。混凝土配合比的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(具体见有关规范)。
1水泥类别的选择。(1)选用的水泥强度等级一般为混凝土强度等级的1.0~1.5倍。应避免高强度混凝土采用低强度水泥,同时也要避免低强度混凝土采用高强度水泥。
(2)高湿度、水下或大体积混凝土建议优先使用矿渣水泥,其他条件下优先使用硅酸盐水泥和普通水泥。
(3)32.5R一般可用于C15~C40的混凝土;42.5R一般可用于C20~C50的混凝土;52.5R一般可用于C30~C60的混凝土。
2砂、碎石的选择(1)按压碎值分类选用砂、碎石(分类标准具体见桥涵施工技术规范)。Ⅰ类用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类用于强度等级C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;Ⅲ类用于强度等级小于C30的混凝土;
(2)粒径要求
细集料宜采用级配良好且粒径小于5mm的河沙。粗集料的粒径最大不超过结构最小边的1/4和钢筋最小净距的3/4,双层或多层密布钢筋中不超过钢筋最下间距的1/2且小于75mm。实心板不宜小于板厚的1/3且小于37.5mm。
3水的选择饮用水一般可用,其他水源的PH值不小于4.5,氯离子一般不超过mg/L。
四、影响混凝土强度的主要因素及改进措施影响混凝土强度的主要因素1水泥是混凝土中的胶结成分,其强度的大小直接影响混凝土的强度。在配合比相同的条件下,水泥强度与混凝土强度几乎呈线性关系,即水泥强度越高,混凝土强度越高。
2水灰比也是决定混凝土强度的最主要因素。当采用同一水泥(品种和强度相同)时,混凝土的强度主要决定于水灰比;在混凝土能充分密实的情况下,水灰比愈大,水泥石中的孔隙愈多,与骨料粘结力也愈小,混凝土的强度就愈低。反之,水灰比愈小,混凝土的强度越高。
3集料与对混凝土的强度有一定影响。破碎的岩石由于多为粗糙且多棱角,有较好的机械粘结性,可提高混凝土强度。但水灰比增加时这种效应会逐步减弱。集料中的泥和有机物含量越高,混凝土的强度降低得越多,所以要控制含泥量。
4搅拌方法、振动方式对混凝土强度有较大影响。对于干硬性混凝土宜用强制式搅拌机,塑性混凝土则应采用自落式搅拌机。采用振动方法捣实混凝土可使强度提高,对于干硬性混凝土可使早期强度提高20%~30%,其他如采用真空吸水、碾压、加压振动、离心等操作,均能使混凝土更加密实,从而提高强度。
5养护对强度的影响主要有养护温度、湿度、养护龄期三个方面。养护温度越高、养护龄期越长以及养护时湿度越大,混凝土的强度越高。
提高水泥混凝土强度的主要措施1、采用高强度等级水泥和低水胶比。
2、选用质量与级配良好的骨料。
3、掺入合适的外加剂(如减水剂)与掺合料。
4、采用机械搅拌和振捣。
5、采用合适的养护工艺(如湿热处理:蒸气养护和蒸压养护)。
普通混凝土配合比设计参考表注:以上数据根据有关资料和工程经验获得,实际配合比设计时应根据项目情况及原材料实验结果等进行合理调整。
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