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在建筑或桥梁工程中大量使用的是以水泥(硅酸盐)为胶结材料,用普通砂石为集料,并以普通水泥为原材料,按专门设计的配合比,经搅拌、成型、养护而得到的复合材料称为(水泥)混凝土。现代水泥混凝土中,为了调节和改善其工艺性能和力学性能,还加入各种化学外加剂和磨细矿质掺和料。
普通水泥混凝土主要技术性质包括新拌混泥土拌合物的工作性,硬化混凝土的强度、变形和耐久性。选择普通(水泥)混凝土的配合比,应首先因地制宜选好粗、细骨料,了解拌合水和环境对混凝土的影响。并根据混凝土强度等级、施工条件和使用环境,选好水泥品种及标号(水泥强度等级)、水灰比,辅以减水剂和掺合料。
1、 选择适宜的原材料
原材料主要包括水泥、混合材、外加剂和砂石集料等。现在,各地的碎石生产厂家比较多,材质却品目繁多,选择材料时既要考虑就地取材,又要考虑质地优良,适应工程要求。尽量选择含泥量低、针片状少、吸水率低、压碎值小的碎石和细度模数在2.6-2.8含泥量小于2%的中砂。优质的砂石料可以在要求同等强度下可以降低水泥用量,减少混凝土的裂缝,提高混凝土的耐久性,提高经济效益和社会效益。
2、 选择适宜的混凝土配合比
要正确处理保证工程质量与节约水泥的关系,使混凝土具有适宜的工作性、强度和耐久性等性能,充分满足工程设计和施工提出的要求,同时还要通过试验优化设计,达到较优的经济效果。
3、 新拌混凝土的工作性
工作性包括:流动性、可塑性、稳定性和易密性这四个方面的含义。优质的新拌混凝土应该具有:满足运送和浇捣要求的流动性;不为外力作用离析的凝聚性;不产生分层、泌水的稳定性和易于浇捣致密的密实性。
影响新拌混凝土工作性的因素。
影响新拌混凝土工作性的因素主要有:组成材料的质量及其用量;环境条件及时间等两个方面。现在主要谈谈组成材料的影响。
① 水泥特性的影响。水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等会影响需水量。通常普通水泥的混凝土拌合物比矿渣和火山灰水泥的工作性好。适当提高水泥的细度可改善混凝土拌和物粘聚性和保水性,减少泌水、离析现象。
② 集料特性的影响。集料的最大粒径增大,可使集料的总表面积减少,拌和物的工作性也随之改善。此外,具有良好级配的混凝土拌和物具有较好的工作性。
③ 集浆比的影响。集浆比就是单位混凝土拌和物中集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。水泥浆在混凝土拌合物中,除了填充集料间的空隙外,还包裹集料的表面,以减少集料颗粒间的摩擦力,使混凝土拌合物具有一定的流动性。在单位体积的混凝土拌合物中,如水灰比保持不变,水泥浆越多,拌合物的流动性愈大。但水泥浆数量过多,集料含量相对减少,达到一定限度时,将会出现流浆现象,对混凝土的强度和耐久性也会产生一定的影响。反之,如果水泥浆数量过少,不足以填满集料的空隙和包裹集料表面,则混凝土拌合物的凝聚性变差,甚至产生崩塌现象。因此,混凝土拌合物中水泥浆数量应根据具体情况决定,在满足工作性要求的前提下,同时要考虑强度和耐久性要求,尽量采用较大的集浆比,以节约水泥用量。
④ 水灰比的影响。水灰比较小则水泥浆较稠,混凝土拌合物的流动性亦变小;反之,水灰比较大,水泥浆较稀,混凝土拌合物虽然较大,但凝聚性和保水性却随之变差。在实际工作中,为增加拌合物的流动性而增加用水量时,必需保证水灰比不变,同时增加水泥用量。
⑤ 砂率的影響。当砂率过大时集料的空隙率和总表面积增大,在水泥浆用量一定的条件下,混凝土拌合物就显得干稠,流动性小。当砂率过小时,虽然集料的表面积减少,但由于砂浆量不足,不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层来起润滑作用,因而使混凝土拌合物的流动性降低。因此,在不同的砂率中应有一个合理的砂率值。在水泥用量和用水量一定的情况下,能使混凝土拌合物获得最大的流动性,且能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。
⑥ 外加剂的影响。在拌制混凝土拌合物时,加入少量外加剂,可在不增加水泥用量的情况下,改善拌合物的工作性,同时还能提高混凝土的强度和耐久性。
4、 混凝土的耐久性
减小混凝土的收缩是今后我们重点研究的课题,影响混凝土收缩的因素大致可分为组成材料的品种、质量、级配等内因与温度、湿度、约束钢筋等外因。减少收缩的措施:
4.1 正确设计密级配集料,并提高集浆比,使集料在混凝土中形成密实骨架;
4.2 采用弹性模量较高的岩石所轧制的集料;
4.3 在混凝土配合比中除了采用较低的单位用水量和低水灰比外重视水泥品种的选用;
4.4 正确选择外加剂,不掺加氯盐早强剂
5、 配合比设计的方法
5.1 混凝土配合设计的基本要求
5.1.1 要满足混凝土结构设计(及施工要求)的强度等级fcu·k和混凝土配制强度feu·o;
5.1.2 要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性(可塑性、不易产生离析);
5.1.3 要满足工程使用环境及气候条件所要求的(抗渗、抗冻、耐腐蚀等)耐久性;
5.1.4 在保证工程质量的前提下,能尽量节约水泥,合理使用材料,降低工程成本。
5.2 配合比的设计方法
5.2.1 混凝土配合比设计,应遵照“普通混凝土配合比设计规程”JGJ/T 55-2000中的有关条文设计。
5.2.2 配合比中最大水灰比、最小水泥用量对混凝土的强度性质和耐久性起了决定作用,铁路工程必须遵照“铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范”TB10210-97的规定控制,其他工程应遵照相应的规范来选用。
5.3 设计混凝土的计算方法有多种,铁路部门多采用重量法计算。计算主要要确定下述各参数:
5.3.1 根据混凝土设计强度等级fcu·k 确定混凝土配制强度fcu·o。
5.3.2 确定水灰比(w/c)—须从混凝土的设计强度等级、耐久性、水泥强度等级等方面同时考虑。
5.3.3 选定施工混凝土拌合物的工作(运输、结构断面、浇灌和震捣)条件,确定集料中碎石的最大粒径和一混凝土的坍落度,然后选择每立方米混凝土的拌合用水量W(kg/m3)。
普通水泥混凝土主要技术性质包括新拌混泥土拌合物的工作性,硬化混凝土的强度、变形和耐久性。选择普通(水泥)混凝土的配合比,应首先因地制宜选好粗、细骨料,了解拌合水和环境对混凝土的影响。并根据混凝土强度等级、施工条件和使用环境,选好水泥品种及标号(水泥强度等级)、水灰比,辅以减水剂和掺合料。
1、 选择适宜的原材料
原材料主要包括水泥、混合材、外加剂和砂石集料等。现在,各地的碎石生产厂家比较多,材质却品目繁多,选择材料时既要考虑就地取材,又要考虑质地优良,适应工程要求。尽量选择含泥量低、针片状少、吸水率低、压碎值小的碎石和细度模数在2.6-2.8含泥量小于2%的中砂。优质的砂石料可以在要求同等强度下可以降低水泥用量,减少混凝土的裂缝,提高混凝土的耐久性,提高经济效益和社会效益。
2、 选择适宜的混凝土配合比
要正确处理保证工程质量与节约水泥的关系,使混凝土具有适宜的工作性、强度和耐久性等性能,充分满足工程设计和施工提出的要求,同时还要通过试验优化设计,达到较优的经济效果。
3、 新拌混凝土的工作性
工作性包括:流动性、可塑性、稳定性和易密性这四个方面的含义。优质的新拌混凝土应该具有:满足运送和浇捣要求的流动性;不为外力作用离析的凝聚性;不产生分层、泌水的稳定性和易于浇捣致密的密实性。
影响新拌混凝土工作性的因素。
影响新拌混凝土工作性的因素主要有:组成材料的质量及其用量;环境条件及时间等两个方面。现在主要谈谈组成材料的影响。
① 水泥特性的影响。水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等会影响需水量。通常普通水泥的混凝土拌合物比矿渣和火山灰水泥的工作性好。适当提高水泥的细度可改善混凝土拌和物粘聚性和保水性,减少泌水、离析现象。
② 集料特性的影响。集料的最大粒径增大,可使集料的总表面积减少,拌和物的工作性也随之改善。此外,具有良好级配的混凝土拌和物具有较好的工作性。
③ 集浆比的影响。集浆比就是单位混凝土拌和物中集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。水泥浆在混凝土拌合物中,除了填充集料间的空隙外,还包裹集料的表面,以减少集料颗粒间的摩擦力,使混凝土拌合物具有一定的流动性。在单位体积的混凝土拌合物中,如水灰比保持不变,水泥浆越多,拌合物的流动性愈大。但水泥浆数量过多,集料含量相对减少,达到一定限度时,将会出现流浆现象,对混凝土的强度和耐久性也会产生一定的影响。反之,如果水泥浆数量过少,不足以填满集料的空隙和包裹集料表面,则混凝土拌合物的凝聚性变差,甚至产生崩塌现象。因此,混凝土拌合物中水泥浆数量应根据具体情况决定,在满足工作性要求的前提下,同时要考虑强度和耐久性要求,尽量采用较大的集浆比,以节约水泥用量。
④ 水灰比的影响。水灰比较小则水泥浆较稠,混凝土拌合物的流动性亦变小;反之,水灰比较大,水泥浆较稀,混凝土拌合物虽然较大,但凝聚性和保水性却随之变差。在实际工作中,为增加拌合物的流动性而增加用水量时,必需保证水灰比不变,同时增加水泥用量。
⑤ 砂率的影響。当砂率过大时集料的空隙率和总表面积增大,在水泥浆用量一定的条件下,混凝土拌合物就显得干稠,流动性小。当砂率过小时,虽然集料的表面积减少,但由于砂浆量不足,不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层来起润滑作用,因而使混凝土拌合物的流动性降低。因此,在不同的砂率中应有一个合理的砂率值。在水泥用量和用水量一定的情况下,能使混凝土拌合物获得最大的流动性,且能保持粘聚性和保水性能良好的砂率。
⑥ 外加剂的影响。在拌制混凝土拌合物时,加入少量外加剂,可在不增加水泥用量的情况下,改善拌合物的工作性,同时还能提高混凝土的强度和耐久性。
4、 混凝土的耐久性
减小混凝土的收缩是今后我们重点研究的课题,影响混凝土收缩的因素大致可分为组成材料的品种、质量、级配等内因与温度、湿度、约束钢筋等外因。减少收缩的措施:
4.1 正确设计密级配集料,并提高集浆比,使集料在混凝土中形成密实骨架;
4.2 采用弹性模量较高的岩石所轧制的集料;
4.3 在混凝土配合比中除了采用较低的单位用水量和低水灰比外重视水泥品种的选用;
4.4 正确选择外加剂,不掺加氯盐早强剂
5、 配合比设计的方法
5.1 混凝土配合设计的基本要求
5.1.1 要满足混凝土结构设计(及施工要求)的强度等级fcu·k和混凝土配制强度feu·o;
5.1.2 要使混凝土拌合物具有足够的坍落度、良好的和易性(可塑性、不易产生离析);
5.1.3 要满足工程使用环境及气候条件所要求的(抗渗、抗冻、耐腐蚀等)耐久性;
5.1.4 在保证工程质量的前提下,能尽量节约水泥,合理使用材料,降低工程成本。
5.2 配合比的设计方法
5.2.1 混凝土配合比设计,应遵照“普通混凝土配合比设计规程”JGJ/T 55-2000中的有关条文设计。
5.2.2 配合比中最大水灰比、最小水泥用量对混凝土的强度性质和耐久性起了决定作用,铁路工程必须遵照“铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范”TB10210-97的规定控制,其他工程应遵照相应的规范来选用。
5.3 设计混凝土的计算方法有多种,铁路部门多采用重量法计算。计算主要要确定下述各参数:
5.3.1 根据混凝土设计强度等级fcu·k 确定混凝土配制强度fcu·o。
5.3.2 确定水灰比(w/c)—须从混凝土的设计强度等级、耐久性、水泥强度等级等方面同时考虑。
5.3.3 选定施工混凝土拌合物的工作(运输、结构断面、浇灌和震捣)条件,确定集料中碎石的最大粒径和一混凝土的坍落度,然后选择每立方米混凝土的拌合用水量W(kg/m3)。