普通混凝土原材料的性能混凝土配合比優(yōu)化和混凝土的質(zhì)量控制與檢測

普通砼原材料的性能,砼配合比優(yōu)化和砼的質(zhì)量控制與檢測一、原材料A、普通混凝土一般適用于中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥。中熱硅酸鹽水泥，以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加如適量石膏磨細制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。低熱礦渣水泥以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入礦渣，適量石膏，磨細制成的具有低水化熱的膠凝材料。水泥中礦渣摻量按質(zhì)量百分比計為20%—60%允許用不超過混合材料總量50%的磷渣或煤灰代替部分礦渣。兩種水主要的性能都應(yīng)符合國家標準的規(guī)定。強度，按其強度中熱硅酸鹽水泥分為42.5、52.5級兩個等級，低熱礦渣硅酸鹽水泥分為32.5、42.5兩個等級。這兩種水泥各強度等級，各齡期的強度值應(yīng)不低與下表的規(guī)定。兩種水泥各等級各齡期的強度（MPa）品種等級抗壓強度抗折強度3d7d28d3d7d28d中熱水泥42.515.724.542.53.34.56.352.520.631.452.54.15.37.1低熱礦渣水泥32.5——13.732.5——3.25.442.5——18.642.5——4.16.3水化熱，水泥各齡期不得超過下表：水泥各齡期水化熱（kj/kg）水泥強度等級中熱水泥低熱礦渣水泥3d7d3d7d32.5————18823042.525129319723052.5251293————其他性質(zhì)，兩種水泥主要適用于水化熱低的大壩和大體積混凝土工程是普通砼水泥最廣泛的兩種水泥，也適用于春夏兩季。B、摻合料：粉煤灰，粉煤灰強度等級及強度評定按GBJ107——87執(zhí)行，因粉煤灰早期強度偏低，而后期強度偏高，這一特點，采用較長齡期，即28d的強度作為粉煤灰配制強度，但保證率必須滿足標準及有關(guān)設(shè)計和驗收規(guī)范要求。不同強度等級的粉煤灰砼，強度標準值可按砼的結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計確定?；炷两Y(jié)構(gòu)用粉煤灰砼應(yīng)符合下列條件。長期強度的進增率優(yōu)于相同強度的基準砼。彈性模量、應(yīng)變、收縮性能不低于相同強度等級的基準砼?？?jié)B性優(yōu)于相同強度的普通砼。④，粉煤灰砼抗凍融性取決于含氣率，摻用適量引氣劑后，其抗凍融性不次于同等級的普通砼。粉煤灰作為液性礦物摻合料，其活性指數(shù)為0.75，在配制粉煤灰砼時，粉煤灰摻量可按砼的合易性，強度，耐久性指標以及砼的工程部位和水泥品種如下選擇：地面上部鋼筋砼結(jié)構(gòu)，砼路面與32.5級礦渣硅酸鹽水泥結(jié)合F/（C+F）≤0.15、與普通42.5級水泥結(jié)合時F/（C+F）≤0.20、與純硅酸鹽水泥52.5級結(jié)合時F/（C+F）≤0.30。大體積砼，地下砼在滿足合易性，強度前提下，允許F/（C+F）≥0.30，以利于發(fā)揮粉煤灰降低水泥用量，降低水化熱。礦粉，要降低砼的材料成本，就是要在保持砼水灰比不變的情況下減少水泥用量，可以從兩個方面去考慮，一是外加劑使用高效減水劑，二是加入價格相對低廉的摻合料，可以取代部分水泥，現(xiàn)目前摻合料使用得多的是粉煤灰和礦粉，它倆優(yōu)勢互補，因此前者外加劑價格比較昂貴，使用以后成本反而提高，不但成了事倍功半為此在摻加礦粉砼中作了如下規(guī)定。內(nèi)摻法，如果礦粉的等級為S95以上者，摻礦粉等量取代水泥。摻礦粉的砼級配中所用水泥必須是P.O42.5或P.Ⅱ42.5～52.5級水泥。如無特殊要求所有砼的級配中均摻礦粉，礦粉摻量采用定量法。即C20—C30砼摻量為水泥重量30%。C30—C50以下的砼摻量為是你重量的20%。C50以上者，暫不摻礦粉。冬季施工，平均氣溫低于10.0℃時，不摻礦粉，另外，在摻用礦粉的實際生產(chǎn)工程中，嚴格控制砂、石料的質(zhì)量。加強礦粉的日常檢測工作，適當(dāng)增加攪拌時間。綜上所述，礦粉作為一種摻合料，取代了部分水泥，就某種角度上講，節(jié)約了砼的成本，但是其本身的化學(xué)組成和材料特性也不可避免的會帶來負面影響，礦粉中的活性成分主要是活性氧化鋁和活性氧化硅，它們能與水泥熟料礦物水化后的產(chǎn)物氫氧化鈣和石膏發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的水化物，但這種反應(yīng)在常溫下進行緩慢，所以砼的早期強度比較低，對于有早期強度要求的砼，則不予使用。另外，由于礦粉顆粒形狀的不規(guī)則，有棱角，在摻入量大時，砼的保水性能差，即泌水性大，在夏季高溫情況下表現(xiàn)為砼坍落度損失快，如果養(yǎng)護不當(dāng)，混凝土易產(chǎn)生收縮裂縫，非砼的操作帶來一定難度。C、外加劑：就一般普通混凝土都使用減水劑。所謂減水劑，就是表面活性劑，因此它們的作用機理主要是表面活性作用，即是分子中具有親水和憎水兩個集團的有機化合物，加水溶液中之用，肥皂就是典型的表面活性劑之一。D、減水劑與水泥摻合料的相容性問題：水泥在使用一定減水劑時，都有同樣的工作性，同時也不是每一種符合國家標準的減水劑對每一種水泥與摻合料的流變性能都一樣。這就是水泥和摻合料與減水劑相融性問題的實質(zhì)所在。問題對水泥砼凝結(jié)影響既有過早凝結(jié)硬化，如假凝，瞬凝，也有超時緩凝。目前對水泥與減水劑相融性引起水泥砼假凝，瞬凝的機理資料上研究較多，則對水泥與減水劑相溶性引起砼超時緩凝試驗較少。在試驗過程中有人認為，在砼中高效減水劑（指非木鈣類）的大量摻加，由于表面電荷有時異常，高度集中的而引起水泥漿體絮凝和高度觸變性，表現(xiàn)為超時緩凝，由于水泥，摻合料與減水劑相溶性引起水泥砼超時緩凝的機理有待我們在試驗過程中進一步摸索與探討。E、集料類：A、細骨料—砂。細骨料首先滿足JGJ52—92的各項技術(shù)要求，顆粒級配與粗細程度，在砂子用量一定的情況下，最好采用空隙率小，總表面積也小的的砂。砂的空隙率小而砼的骨架較密實，填充砂子空隙的水泥漿則少，這就可以節(jié)約水泥用量。而總表面積的大小又取決與砂子的粗細程度，砂子的級配良好，宜選擇適當(dāng)?shù)募壟浼矗毫健?.315—篩孔只占20%；31.5—2.5篩孔只占75%；2.50—5.0篩孔只占5%。B、粗骨料—石子。首先滿足JGJ53—92的各項技術(shù)規(guī)定。顆粒級配和最大粒徑其原理與砂基本相同，石子顆粒級配通常有連續(xù)級配（六個粒級）和單粒級的（五個粒級），連續(xù)粒級指顆粒的尺寸由大到小連續(xù)分級，其中每一級石子都占適當(dāng)比例。除了連續(xù)粒級還有間斷粒級。另外石子還有一個最重要的參數(shù)，強度指標。間接的用壓碎指標來推定，具體講石子的抗壓強度與砼的強度等級之比不應(yīng)小于1.5—1.2?？偟膩碚f，集料應(yīng)該搭配適當(dāng)，配搭標準為：當(dāng)粗骨料最大粒徑D為31.5時，總級配的控制值為31.5—1/8時只占集料總數(shù)的45%；如果31.5—占1/8—1/4時，31.5—只占總數(shù)的15%；如果31.5—占1/4—1/2時，只占集料總量的20%。二、普通混凝土配合比的優(yōu)化。A、砼配合比設(shè)計的基本原理。1、普通砼的配制強度的確定。在工程上是根據(jù)砼的“最小”強度進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，而砼的配制強度則應(yīng)根據(jù)這個“最小”強度來確定，在生產(chǎn)中由于原材料質(zhì)量和生產(chǎn)因素的波動，使普通混凝土實際強度具有一定的波動性，但這種波動性服從正態(tài)分布的規(guī)律，并可用標準離差δ和變異系數(shù)Cv兩個指標表示。即Cv=δ/X的平均數(shù)。上式中（X的平均數(shù)）的平均強度，混凝土配合比就是按這個平均強度設(shè)計，因此配制強度就是砼在生產(chǎn)中實際強度的平均值。根據(jù)概率理論，砼實際強度小于（X的平均值-tδ）的概率P，可從正態(tài)分布查表得“t”為概率度。下表列出t與P的關(guān)系數(shù)據(jù)。T—P關(guān)系表t1.001.041.281.501.651.962.002.333.00P15.8714.9210.036.684.952.502.280.990.14由表可以得出，概率P隨著概率度t的值增大而減小，絕對“最小”強度界限是沒有的，因為小于某一強度的概率總是或多或少的存在。但是如果把這個概率定得過低，亦即概率度值定得過大，那么在滿足砼“最小”強度的要求下必須提高砼的配制強度，考慮到實際生產(chǎn)條件和試驗室條件的差別時，在試配C30以上的混凝土?xí)r，將配制強度提高5-10%，這相當(dāng)于最小強度為（X平均值-2δ）保證率為97.72%。砼的質(zhì)量控制越差。標準離差越大。在滿足最小強度的要求下，砼的配制強度就要提高，由于砼的強度取決于單位體積的水泥用量，這樣水泥用量就會增大，這顯然是不經(jīng)濟的，根據(jù)砼的配制強度，按照水灰比定則，可采用線性回歸運用直角坐標繪圖計算。選擇適宜的水灰比，同時也是控制砼耐久性的重要參數(shù)。這時，為了滿足耐久性要求，往往規(guī)定水灰比的最大許可值。即W/C=0.60。2、普通砼混合料和易性選擇。砼的澆灌密實度對砼的質(zhì)量影響很大。因此，要求砼混合料具有合適的和易性，在配比設(shè)計時根據(jù)下列兩個因素選擇和易性：（1）、建筑物的截面大小和鋼筋的稠密程度。（2）、所采用的澆灌密實方法和施工方式。砼混合料的和易性主要表現(xiàn)為流動性和內(nèi)聚性兩個方面。當(dāng)所采用澆灌密實方法不同時，對砼的流動性的要求不同，在離心成型時就要求混合料具有一定范圍的流動性，以便布料均勻，且還要要求砼具有一定的內(nèi)聚性。它能抵抗分層離析的能力，誠然砼的內(nèi)聚力主要取決于它的細粒組成的相對含量。對於貧砼即低強度等級的砼，特別要注間細骨料和粗骨料的比例，以求獲得具有一定內(nèi)聚性能的配合比，在選定流動性指標以后，根據(jù)需水性定則即：W=1/3（T+K）選擇單位體積砼的用水量，在集料級配比交良好的條件下當(dāng)粗骨料最大粒徑為一定時砼的坍落度取決于單位體積砼的用水量。而與水泥用量（在一定范圍內(nèi)指同一強度等級同一品種的水泥）的變化無關(guān)。在確定單位用水量時每增加或減少3-4Kg/m3用水量，則坍落度增減1.5-2公分.砂率對砼的和易性影響也很大,選擇最佳砂率可以制得和易性好而水泥用量又少的砼的混合料,最佳砂率隨最大料徑的增大而減小.隨砂的細度模數(shù)增大而增大,隨水泥用量的增大而減小.3、普通砼配合比設(shè)計的基本法則:普通砼配合比是建立大砼和砼摻合料的性能變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,它有四個基本變量水泥、水、砂、石。配合比就是要確定這四個變量，為此必須建立起上個表示各個未知數(shù)之間的相互關(guān)系的方程式，定此方程式集中體現(xiàn)了砼和砼摻合料性能的變化規(guī)律。（一）確定單位用水量方程----需水性定則：（指流動性砼）即：W=1/3（T+K）（二）確定水灰比和最小水泥用量的方程----水灰比定則。即：Fcuo=0.46*0.07Fce(C/W-0.07)（三）確定集料總用量的方程----絕對體積法的設(shè)定。即:C/ρC+F/ρF+W/ρW+S/ρS+G/ρG=1000L（四）確定粗細骨料比例的方程----顆粒級配問題。即：βs=S/（S+G）*100%4、上述圖表是普通混凝土配比設(shè)計思路和計算一直到試拌調(diào)整和易性的全部過程,其要點如下:Ⅰ、硬化前和易性調(diào)整:坍落度的控制,定量法.顆粒級配問題,砂和石子的比例關(guān)系,和易性,定性法.Ⅱ、硬化后強度復(fù)核：在用水量相同的條件下，水灰比分別增減0.05。砂率應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整。求出（采用線性回歸法）配制強度所對應(yīng)的水灰比。最終計算出試驗室配合比。5、施工配合比：由于集料日常堆放在露天，粗細骨料有一部分含水分，應(yīng)在拌合用水中扣出，隨著客觀天氣變化，環(huán)境溫度影響，把握好混凝土隨時坍落度，以便于施工和澆注。B、粉煤灰砼配合比計算方法。1、粉煤灰砼的設(shè)計程序：①、按照粉煤灰砼的強度要求，查抗壓強度與（W/C）S的各關(guān)系，選擇與一定齡期等強度的基準砼的等效水灰比（W/C）S。、按照粉煤灰砼的和易性要求。按常規(guī)查集灰比關(guān)系圖表，獲得與粉煤灰和易性相等的基準砼的水灰比（W/C）W及普通水泥基準砼集料/水泥質(zhì)量。計算粉煤灰砼中粉煤灰與水泥的質(zhì)量比，即F/C值?？捎们笆接嬎?。計算粉煤灰砼中水與水泥的質(zhì)量比，即W/C值。計算粉煤灰砼中集料與水泥的質(zhì)量比，即A/C值。最后列出粉煤灰砼初步設(shè)計配合比。水：粉煤灰：水泥：集料=W/C：F/C：1：A/C2、粉煤灰混凝土配合比計算基本方法：（用規(guī)定強度進行配比設(shè)計）所謂“規(guī)定強度法”是指英國史密斯公式中粉煤灰膠凝系數(shù)K和等效水灰比為理論基礎(chǔ)的等稠度和28D強度的設(shè)計方法。配合比設(shè)計基本方程式：W/C方程：W/C=（W/C）S*[1+K（F/C）]等效水灰比進行粉煤灰砼配合比設(shè)計的3個基本方法推導(dǎo)如下：∵（W/C）S=W/（C+KF）∴W/C=（W/C）S*（1+KF/C）注：上式表示粉煤灰砼中實際水灰比（質(zhì)量比）與等效水灰比及粉煤灰膠凝材料材料K的關(guān)系，它是決定粉煤灰砼與基準砼等強度基本關(guān)系式。（W/C）S-（W/C）W3.15/g**（W/C）W-K（W/C）SF/C方程：F/C=注：因基準砼中W/C體積比和W/（C+F）的體積比相等，W/C1+（3.15*F//gc）故（W/C）W=將W/C=(1+KF/C)代入上式即得:（W/C）S-（W/C）W3.15（W//C）W/g--K（W/C）SF/C=W/C（W/C）W確定等稠度,等強度的粉煤灰砼中粉煤灰和水泥組合的基本關(guān)系式,即:粉煤灰摻量的關(guān)系式.③、集料/水泥質(zhì)量比（A/C）方程式：A/C=N*注：因基準砼中集料/水泥漿體體積比和粉煤灰砼中集料比上膠凝材料漿體體N1+3.15（W/C）W積比相等，故：A/C=[1+（3.15F/gc+3.15W/C）]W/C1+3.15（F/gc）W/C（W/C）W又∵（W/C）W=即：1+（3.15F/gc）=W/C（W/C）W故：A/C=N*C、高強高性能低水膠比泵送砼的設(shè)計思路。1、計算混凝土配制強度Fcu0≥Fcuk+1.645δ2、確定骨料體積含量VαggVαgg≥70%3、確定砂砂石的組成成①、測定碎石小粒級級石子的級級配。②、以小粒級石子按按不同比例例等量替代代碎石，繪繪制合成的的級配曲線線，選出逼逼近級配要要求范圍下下限的合成成碎石的級級配方案，確確定碎石：：小粒級石石子=Vα：Vg。4、計算水水膠比W/C′即：Fcu00=AFcce(C′/W-BB)控制W/C′=0.550-0..60范圍5、確定膠膠凝材料C′組成：粉煤煤灰替代率率γf和礦渣微微粉替代率率γb。220%γf≤30%0≤γb≤15%6、計算膠膠凝材料用用量（C、F、B）和單位用用水量W。W/（C+F++B）=W/C′C/ρC+F/ρF+B/ρB=1-Vαgg-00.01αF/（C+F++B）=γfB//(C+FF+B)==γb7、計算減減水劑用量量AD即：AD=（C+F++B）*λαa′——減水劑推推薦用量。8、基準配配合比的確確定。①、假定砂率β==40%計算砂、石石、小粒機機級的用量量Ms。Mα。Mg。Mss/(Mss+Mα+Mg)=BMα/(Mα+Mg))=VαMgg/(Mα+Mg))=VgD、運用早期混凝土土強度推定定砼28D或其它齡齡期的配合合比設(shè)計參參數(shù)：1、水泥228D抗壓強度度的預(yù)測：：水泥泥28D抗壓強度度按右式計計算：R28′=A*RRK+B注：：R228′——預(yù)測的水水泥28D抗壓強度度值（MPa）。RK——快速測測定水泥抗抗壓強度值值（MPa）。常數(shù)A和B待定值的的確定：為為了提高預(yù)預(yù)測水泥28D強度的準準確性，A和B應(yīng)由單位根根據(jù)試驗確確定，其試試驗組數(shù)N應(yīng)不小于于30組。運用線性性回歸，不不小于30組。R28—30RK—30求出A、B、γ、S運用計算算回歸運算算1—30對組數(shù)據(jù)據(jù)。求得：AA=1.002BB=24..7γ=0.8853相關(guān)系數(shù)γ一般不小小于0.755S剩余標準準差愈小愈愈好一般要求S應(yīng)不大于于水泥28D平均值的7.0%。2、混凝土土7D強度知道道后，28D或其他齡齡期強度的的推定方法法：推定定28D強度值=R7實測強度*cog228/coog7(MMPa)E、砼的裂縫解析析：產(chǎn)生的根源：1、材料產(chǎn)品質(zhì)量量。①、水泥安定性不不合格。②、砂、石級配差，砂砂過細，含含泥量或石石粉含量大大。③、（要害問題）不適適當(dāng)?shù)膿郊蛹恿寺塞}或或早強性外外加劑。④、水泥水化熱引起起過度升溫溫，溫差應(yīng)應(yīng)力造成砼砼貫穿性開開裂。2、結(jié)構(gòu)受受力。①、設(shè)計斷面不足足。②、斷面變化時應(yīng)力力集中。③、未達到強度時，加加載造成超超負荷裂縫縫。④、在設(shè)計中未進進行必要的的抗裂驗算算。3、施工工工藝（重點點）①、混凝土產(chǎn)生裂裂縫的重要要原因之一一是水分蒸蒸發(fā)，水泥泥結(jié)石和砼砼干縮造成成，因此，配配合比不準準在施工中中任意加水水以及為了了追趕施工工進度，任任意提高砼砼強度，而而產(chǎn)生水泥泥用量加大大，為工地地常見造成成裂縫的原原因之一。②、砼早期沉縮裂縫縫，如果砼砼流動性較較低或者澆澆注速度過過快在硬化化前因砼沉沉實狀況不不足而產(chǎn)生生裂縫。③、鋼筋與砼共同作作用的好壞壞，不僅決決定構(gòu)件的的承載能力力，而且影影響構(gòu)件的的抗裂性能能，因此，施施工中鋼筋筋表面銹蝕蝕污垢，保保護層大小小都可能產(chǎn)產(chǎn)生裂縫，④、砼養(yǎng)護，特別是是早期養(yǎng)護護質(zhì)量與裂裂縫關(guān)系更更為密切，如如果早期表表面干燥或或者早期受受凍就能產(chǎn)產(chǎn)生裂縫。⑤、溫差應(yīng)力裂縫縫，砼具有有熱脹冷縮縮的特性，其線性膨脹系數(shù)一般為1*105/℃，故降低水化熱，相當(dāng)程度的減緩了這種應(yīng)力的產(chǎn)生。F、砼的質(zhì)量控制1、級配：：原材料的的性能特點點，決定著著級配的優(yōu)優(yōu)化組合，水水泥的流變變性能好壞壞，是配合合比坍落度度經(jīng)時的主主要參數(shù)。水水泥砂漿的的減水率大大小和穩(wěn)定定，是砼配配合比單位位用水量多多少和坍落落度大小的的一個度量量尺寸。主主要是外加加劑能否與與同種水泥泥，同一等等級的砼級級配相適應(yīng)應(yīng)的關(guān)鍵。另另外，砂、石石的比例更更為表現(xiàn)級級配的和易易性和密實實度。下面面列表說明明各個單位位體積材料料用量與級級配的關(guān)系系。砼配合比的變化化對最佳含含砂率和單單位用水量量的影響改變情況最佳砂率增減（%）用水量增減L//M3W/C每增加00.05（用水量量不變）+10砂細度模數(shù)每增增加0.0110.50坍落度每增加110mm……+3～4砂用量每增加11%……+2含氣量每增加11%（引氣劑劑）-0.5～1..0-5～62、混凝土土養(yǎng)護條件件：普通混凝凝土獲得強強度的基礎(chǔ)礎(chǔ)是水泥用用量是否適適當(dāng)，有效效水灰比是是否是通過過砼的強度度復(fù)核后所所建立的W/（C+KF）值。那那么，砼的的養(yǎng)護制度度是混凝土土強度和耐耐久性的前前提?；炷恋那捌谄陴B(yǎng)護（指指7D或14D）是砼獲得得早期強度度的主要手手段，其原原因是由于于前期養(yǎng)護護的濕度、溫溫度和養(yǎng)護護用水對早早期混凝土土正常水化化和苦痛強強度的正常常發(fā)揮起著著主要的作作用。同時時也是對混混凝土特定定齡期的強強度提供必必要的強度度基礎(chǔ)。三、混凝土的檢檢驗與評定定A、混凝土的檢驗驗。①、混凝土力學(xué)性性能的檢驗驗：針對普通混凝土土的力學(xué)性性能主要是是強度（抗抗壓強度、抗抗折強度和和混凝土的的抗折彈性性模量）。根據(jù)歷歷次強度試試驗已證實實，抗折強強度是抗壓壓強度的8%—10%左右。而而抗折強度度是抗折彈彈性模量Eb(**104MPa))的31%—36%左右。掌掌握他們之之間的關(guān)系系后，就不不難對混凝凝土的設(shè)計計和試配有有了一個較較為清楚的的識別，對對混凝土強強度復(fù)核有有了一個尺尺度。②、混凝土耐久性性能檢驗：：混凝土