運用混凝土配合比全計算法設(shè)計防裂混凝土

運用混凝土配合比全計算法設(shè)計防裂混凝土1前言混凝土開裂的原因多種多樣，通常是混凝土體積變化時受到約束，或者由于荷載作用時混凝土內(nèi)產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力引起。本文就混凝土攪拌站在商品混凝土生產(chǎn)時的選材及配合比設(shè)計等對變形裂縫控制予以討論，并提出采用混凝土配合比設(shè)計全計算法進行防裂混凝土配合比的設(shè)計方法。2混凝土組成材料的選用原則2.1水泥（1）品種：大體積混凝土原則上宜采用水化熱低的水泥，以避免早期溫度應(yīng)力導(dǎo)致的混凝土裂縫，對于非大體積混凝土，采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥摻加礦渣粉及粉煤灰配成的膠凝材料體系，在干縮程度上相差不大。（2）細度：水泥細度過細會導(dǎo)致收縮增大。從水化熱速度的角度去考慮，也不宜太細，但現(xiàn)時市面上出售的水泥為了滿足工程早強的要求，水泥都磨得比較細。攪拌站可以通過摻加摻合料來改善。綜合以上兩方面的情況，從混凝土攪拌站的實際生產(chǎn)操作及材料存放考慮，本人覺得采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥摻加磨細礦渣粉及粉煤灰配成的復(fù)合膠凝材料體系比采用低熱水泥較好，并易于控制。2.2骨料（1）含泥量：含泥量對混凝土收縮和力學(xué)性能有著明顯的影響，在實際中必須嚴格控制骨料的含泥量，攪拌站應(yīng)對粗骨料沖洗，河砂進場時必須嚴查含泥量，拒絕使用不合格產(chǎn)品。（2）級配：級配的合理能有效的減少收縮，采用兩種或多種單粒級的骨料及II區(qū)中砂進行合理的搭配，以達到盡量減少空隙率的目的。2.3摻合料摻合料對改善混凝土的各項性能有不同程度的效果，摻加適量礦渣粉可降低水化熱，使水化熱峰值趨緩并有利于后期強度的增長。另外礦渣粉和粉煤灰的微集料效應(yīng)，使混凝土形成了微觀的自緊密結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的強度。本文中將考慮采用按水泥、粉煤灰、礦渣粉等膠凝材料的體積比以7.5：1：1.5的比例進行搭配使用。2.4外加劑混凝土的單位用水量和流動性能對收縮有影響，在實踐中，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)同一種外加劑在不同品牌水泥中使用的效果不一樣，在此我們將采用復(fù)合超塑化劑。但選用的外加劑與選用的水泥必須經(jīng)過試驗，當外加劑的膠砂減水率≥18%，凈漿流動度≥160mm/h，方可使用。2.5水按《預(yù)拌混凝土》（GB/T14902-2003）的要求，不得使用河水或循環(huán)水。3防裂混凝土配合比設(shè)計3.1配合比設(shè)計原則防裂混凝土配合比設(shè)計需要遵循以下幾個原則：（1）在滿足施工要求的條件下，盡量采用較小的混凝土坍落度?；A(chǔ)梁及低層樓面、屋面用的混凝土坍落度宜小于120mm；柱、墻用的混凝土坍落度宜小于150mm；高層用混凝土根據(jù)泵送高度控制在180mm左右。（2）采用較小的水膠比和砂率，水膠比≤0.55。（3）90d的干縮率宜小于0.06%。（4）在保證強度的前提下，盡量采用復(fù)合組合摻合料替代水泥，從而有效降低水化熱和混凝土的絕熱升溫，抑制混凝土的早期開裂，提高后期強度。3.2設(shè)計步驟本文中，將以初始坍落度15～17cm、初凝時間約為10h、強度等級C40的泵送防裂商品混凝土設(shè)計為例，運用陳建奎，王棟民老師所編寫的《高性能混凝土配合比設(shè)計新法-全計算法》詳細介紹該配合比的設(shè)計過程。3.2.1配合比組成材料（1）水泥：普能硅酸鹽水泥，選用華潤平南P.O42.5R水泥；（2）摻合料：Ⅱ級粉煤灰（珠電）、S95級礦渣粉（秦峰）；（3）粗骨料：單粒級新會碎石，分別為31.5mm、20mm、10mm；（4）細骨料：西江河砂，Ⅱ區(qū)中砂，細度模數(shù)2.6～2.9；（5）外加劑：某品牌復(fù)合超塑化劑。3.2.2混凝土初步計算配合比的確定（1）計算混凝土配制強度：fcuo=fcu，k+1.645σ=40+1.645×6.0=49.9MPa（2）采用鮑羅米公式，計算水膠比（4）膠凝材料C’的組成：根據(jù)Mehta的研究，膠凝材料的組成關(guān)系為混凝土中水泥與摻料的體積比宜為75：25，本次試配將使用粉煤灰、礦渣粉以體積比分別代替10%和15%同體積的水泥。采用水泥密度為3.15g/cm3，粉煤灰密度為2.51g/cm3，礦渣密度為2.8g/cm3轉(zhuǎn)換成質(zhì)量比則為72：12：16。（5）確定膠凝材料C’（水泥C、粉煤灰F、礦渣粉G）的用量：另外根據(jù)實際單粒級骨料的狀況，選取最合理搭配，并使總骨料用量符合上式計算所得。（7）計算外加劑用量：以產(chǎn)品推薦用量為基礎(chǔ)用量，如本次產(chǎn)品的基礎(chǔ)用量為1.2%，查表2～3按全計算法中外加劑摻量的公式計算出摻量μ，再按實際試配效果作出調(diào)整。（8）按以上計算所得的配比中各項參數(shù)進行混凝土配合比試配，當測得坍落度及容重符合要求時（若