土木工程材料：4.4-4.6質(zhì)量控制

1、第四節(jié) 普通混凝土的質(zhì)量控制 混凝土的質(zhì)量控制（quality control）具有十分重要的意義，否則，即使有良好的原材料和正確的配合比，仍不一定能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的混凝土。第四節(jié) 普通混凝土的質(zhì)量控制一、混凝土質(zhì)量的波動與控制 混凝土質(zhì)量受各種因素的影響而波動如原材料質(zhì)量，組成材料計量的誤差，攪拌時間、振搗條件與時間、養(yǎng)護條件的波動與變化以及試驗條件等的變化?；炷临|(zhì)量控制目的研究混凝土質(zhì)量（強度等）波動規(guī)律，從而采取措施，使波動值控制在預(yù)期的范圍內(nèi)，以便制作出既滿足設(shè)計要求，又經(jīng)濟合理的混凝土混凝土質(zhì)量控制分為三個階段：1、生產(chǎn)前的初步控制為混凝土的生產(chǎn)控制提供組成材料的有關(guān)參數(shù)。 包括組成材

2、料的質(zhì)量檢驗與控制、混凝土配合比的確定等。2、生產(chǎn)過程中的控制使生產(chǎn)和施工全過程的工序能正常運行，以保證生產(chǎn)的混凝土穩(wěn)定地符合設(shè)計要求的質(zhì)量。 包括組成材料的計量、攪拌、運輸、澆筑和養(yǎng)護等工序的控制。3、生產(chǎn)后的合格控制對混凝土產(chǎn)品的檢驗與驗收、混凝土強度的合格評定等。4、長期使用過程中的控制監(jiān)測、評定、維修和加固等混凝土質(zhì)量控制與評定的具體要求、方法與過程見相關(guān)標準。混凝土質(zhì)量控制標準（GB50164）、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50204）、混凝土及預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量控制規(guī)程（CECS40）、混凝土強度檢驗評定標準（GB/T50107）二、混凝土強度波動規(guī)律正態(tài)分布 三、混凝土質(zhì)

3、量評定的數(shù)理統(tǒng)計方法 四、混凝土配制強度 五、混凝土強度的合格性判定 判斷混凝土質(zhì)量的流程圖第五節(jié) 普通混凝土配合比設(shè)計混凝土配合比（mix proportions）混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。表示方法有兩種：以每1 m3混凝土中各項材料的質(zhì)量表示，如水泥300 kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg，其每1m3混凝土總質(zhì)量為2400kg； 以各項材料相互間的質(zhì)量比來表示（以水泥質(zhì)量為1）， 水泥砂石=12.44,水灰比=0.60。當摻加外加劑或摻合料時，其用量以水泥（或膠凝材料）用量的質(zhì)量百分比來表示。一、混凝土配合比設(shè)計的基本要求和主要參數(shù)配合比設(shè)計（concrete

4、 mix design）的任務(wù)根據(jù)材料的技術(shù)性能、工程要求、結(jié)構(gòu)形式和施工條件來確定混凝土各組分的配合比例。配合比設(shè)計應(yīng)達到以下四項基本要求(表4-25）：(1)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級要求；(2)應(yīng)使混凝土拌合物具有良好的和易性；(3)應(yīng)滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求，即滿足抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕等方面的要求；(4)符合經(jīng)濟原則，在質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量做到節(jié)約水泥，合理地使用材料和降低成本（cost of concrete）。普通混凝土配合比設(shè)計，實質(zhì)上就是確定水泥、水、砂與石子這四項基本組成材料用量之間的三個比例關(guān)系（表4-26）：水與水泥之間的比例關(guān)系，用水灰比表示；砂與石之間的比例關(guān)系

5、，用砂率表示；水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系，用單位用水量（1m3混凝土的用水量）來反映。二、混凝土配合比設(shè)計的步驟普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程（JGJ552011）配合比設(shè)計包括初步配合比計算、試配和調(diào)整等步驟。1、初步配合比的計算 按選用的原材料性能及對混凝土的技術(shù)要求進行初步配合比的計算，得出供試配用的配合比。（1）配制強度（fcu,o）的確定（2）初步確定水灰比值（W/C）（3）選取每1m3混凝土的用水量（mw0） （4）計算1m3混凝土的水泥用量（mco） （5）選取合理的砂率值（S） （6）計算粗、細骨料的用量（mg0和ms0）(1)配制強度（fcu,o）的確定 fcu,o fcu,k +

6、1.645 其中混凝土強度標準差可由混凝土生產(chǎn)單位同類混凝土統(tǒng)計資料計算確定（n25）。無統(tǒng)計資料時，其可按表5.25取用。(1)配制強度（fcu,o）的確定 fcu,o fcu,k +1.645 無統(tǒng)計資料時，其可按表4.27取用。(2)初步確定水灰比值（W/C） fce= fce,k為富余系數(shù)cu,0=a ce（C/W- b）回歸系數(shù)碎石卵石a0.460.48b0.070.33 按耐久性要求校核水灰比,且泵送混凝土的用水量與水泥和礦物摻合料的總量之比不宜大于0.6（0.40.6為宜） （3）選取每1m3混凝土的用水量（mw0）1)混凝土拌合物的單位用水量應(yīng)根據(jù)骨料品種、粒徑及施工要求的混凝

7、土拌合物坍落度或稠度選用（見表4-29）（小原則）。 2)流動性或大流動性混凝土用水量的確定用水量以表4-29中坍落度為90mm的用水量為基礎(chǔ)，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，計算出未摻外加劑時的混凝土用水量。摻外加劑時的混凝土用水量可按下式計算： mwa摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量，kg；mw0未摻外加劑每立方米混凝土的用水量，kg； 外加劑的減水率（），由試驗確定。（高性能混凝土用水量不宜大于175kg) （4）計算1m3混凝土的水泥用量（mco） 根據(jù)已選定的1m3混凝土用水量（mw0）和算出的水灰比（W/C）值，可求出水泥用量（mC0） （并按表4-28耐久性要求校核)

8、： 在滿足工程要求前提下，水泥越少越好(水泥和水混凝土中不穩(wěn)定組分）。膠凝材料用量： C30 400kg/m3 ，C35-C40450kg/m3 ； C50 500kg/m3 ；泵送混凝土不宜小于300kg/m3 (摻合料一般不宜20%)高性能混凝土膠凝材料總量宜450-600kg,礦物摻合料摻量不宜大于40%水工規(guī)范大體積內(nèi)部混凝土的膠凝材料用量不宜低于 140kg/m3 ，水泥熟料含量不宜低于70kg/m3 。黃士元：C40350kg不易開裂； 水泥用量400-500kg有開裂的風(fēng)險水不宜大于175（180）kg/m3 成本低，裂縫少、耐久性好， 先進國家160（砂石原因）砂率確定原則在保

9、證拌合物不離析，滿足施工要求前提下，應(yīng)選用較小的砂率（合理砂率）,以節(jié)約水泥。 注：本表適用于坍落度為1060mm的混凝土。坍落度大于60mm的混凝土砂率，可經(jīng)試驗確定，也可在本表的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1的幅度予以調(diào)整。坍落度小于10mm的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗確定。泵送混凝土的砂率宜為3545%（5）選取合理的砂率值（S） （6）計算粗、細骨料的用量（mg0和ms0）1）假定表觀密度法（重量法）根據(jù)經(jīng)驗，如果原材料質(zhì)量比較穩(wěn)定，混凝土拌合物的表觀密度接近一個固定值，可按下列方程組計算粗、細骨料用量（每立方米混凝土拌合物的假設(shè)重量可根據(jù)歷史經(jīng)驗取值。如無資料時可根據(jù)骨料的類

10、型、粒徑以及混凝土強度等級，在23502450kg范圍內(nèi)選?。?：2）體積法假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌合物中所含空氣體積之總和。對1m3 混凝土拌合物，可按下列方程組計算出粗細骨料的用量：2.配合比的試配、調(diào)整與確定確定基準配合比和易性（拌合物數(shù)量不應(yīng)少于15升，且不小于攪拌機的額定攪拌量的1/4）確定試驗室配合比強度、耐久性等混凝土表觀密度校正根據(jù)實測值與計算值之差的絕對值是否超過計算值的2確定。 校正系數(shù)=實測值/計算值3.施工配合比設(shè)計配合比時是以干燥材料為基準的，而工地存放的砂、石料都含有一定的水分。現(xiàn)場材料的實際稱量應(yīng)按工地砂、石的含水情況進行修正，修正后

11、的配合比，叫做施工配合比（注意扣除外加劑中的水）。 （5.27）第六節(jié) 綠色混凝土一、可持續(xù)發(fā)展與綠色材料1987年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表我們共同的未來1988年第一屆國際材料聯(lián)合會提出了“綠色材料（Green Materials）”的概念，即“在原料采取、產(chǎn)品制造、使用或者再循環(huán)以及廢料處理等環(huán)節(jié)中，對地球環(huán)境負荷最小和有利于人類健康的材料”。1990年日本東京大學(xué)的山本良一教授在材料研究中提出了“環(huán)境材料”的概念，1992年在巴西的里約熱內(nèi)盧召開了聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會，從此，人類社會進入了“保護自然，崇尚自然，促進持續(xù)發(fā)展”為核心的綠色時代。 二、綠色混凝土(green concret

12、e)的含義作為綠色建材的一個分支，綠色混凝土具有環(huán)境協(xié)調(diào)性和自適應(yīng)性：綠色混凝土的環(huán)境協(xié)調(diào)性對資源和能源消耗少、對環(huán)境污染小和循環(huán)再生利用率高。綠色混凝土的自適應(yīng)性具有滿意的使用性能，能夠改善環(huán)境，具有感知、調(diào)節(jié)和修復(fù)等機敏特性。 自20世紀90年代以來，國內(nèi)外科技工作者對綠色混凝土開展了廣泛深入的研究。其涉及的研究范圍包括：綠色高性能混凝土、再生骨料混凝土、環(huán)保型混凝土和機敏混凝土等。三、綠色高性能混凝土（GHPC-green high performance concrete）各國學(xué)者對高性能混凝土有不同的定義和解釋，共性可歸結(jié)為：在新拌階段具有高工作性，易于施工，甚至無需振搗就能密實成型

13、；在水化、硬化早期和使用過程中具有高體積穩(wěn)定性，很少產(chǎn)生由于水化熱和干縮等因素而形成的裂縫；在硬化后具有足夠的強度和低滲透性，滿足工程所需的力學(xué)性能和耐久性。吳中偉院士將高性能混凝土定義為：高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，它以耐久性作為設(shè)計的主要指標。針對不同用途要求，高性能混凝土對下列性能有重點的予以保證：耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟性。為此，高性能混凝土配制上的特點是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水、集料外，必須摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料和高效外加劑高性能混凝土的綠色化特征主要體現(xiàn)為：更多地節(jié)約熟料水泥，減少環(huán)境污染；更多地摻加以工業(yè)廢渣為主的活性細摻料； 更大地發(fā)揮高性能優(yōu)勢，減少水泥和混凝土的用量，因而可稱之為綠色混凝土。高性能混凝土在微觀結(jié)構(gòu)方面與普通混凝土相比有以下特點：未水化水泥顆粒增多，這些未水化顆?？梢暈橛不炷林械奈⒐橇希炷恋墓羌茏饔玫玫郊訌?；孔隙率很低，而且基本上不存在大于100nm的大孔；骨料與水泥石的界面與水泥石本體無明顯區(qū)別，消除了普通混凝土中的薄弱環(huán)節(jié)-界面過渡區(qū)；游離氧化鈣含量低；自身收縮造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致骨料受到強有力的約束。配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)遵循以下法則：1)低水灰比法則一般在0.20.45