混凝土配合比設計及其在生產中的控制,是混凝土質量保證的重要內容,也是混凝土技術人員必須掌握的技能。混凝土配合比確定並不是簡單的幾種數據比例確定,不但要滿足必要的強度,還要使混凝土拌合物具有良好的和易性,不離析、不泌水等,以及配合比的經濟性。
水膠比、用水量、砂率、外加劑用量構成確定配合比的幾個重要參數,這幾個參數不是孤立存在的,相互聯繫、相互影響。其中一個參數的變動都可能會引起其他一個或幾個參數的變動,可謂「牽一髮而動全身」。原材料的質量和性能對混凝土配合比的影響也不可忽視,在混凝土設計強度達不到要求時,大多數人通常會採用增加水泥用量的方法解決問題,很少人從材料調配的經濟性和混凝土工作性綜合考慮混凝土配合比問題。混凝土配合比的確定往往又是一個實踐性很強的經驗技術,很難一蹴而就,技術人員只能平時注意收集配合比數據,對數據進行分析,從中積累經驗,這些都將是今後寶貴的參考資料。
(一)混凝土配合比設計是保證工程質量的關鍵
在進行混凝土配合比設計前,應了解以下要求:
(1)混凝土設計要求:如混凝土的強度等級、工程部位、氣候特點、工作性、耐久性等工程要求;
(2)混凝土施工要求:如工程結構的鋼筋密度和鋼筋布置情況,以便選用石子粒徑。混凝土的運輸距離的遠近對工作性和凝結時間的影響,以及採用何種施工工藝,滿足該施工工藝所需要的混凝土工作性特點;
(3)混凝土是否有需要考慮的特殊要求:如抗滲要求、抗凍要求以及大體積混凝土的溫升要求,掌握混凝土性能的特殊性、以便針對不同的施工部位更好的選擇材料;
(4)考慮滿足混凝土的經濟性。
(二)了解原材料特點
混凝土配合比就是各種原材料的比例和用量,混凝土原材料是選取配合比的關鍵性問題。混凝土原材料受地域影響較大,設計混凝土配合比時除了考慮混凝土性能的要求,還要考慮經濟性問題。因此,設計配合比前,要了解所採用的原材料品種、質量優缺點,能夠預測原材料對混凝土性能將會產生的影響。
(1)水泥
水泥是混凝土的重要組成材料,直接影響混凝土的強度和耐久性。混凝土配合比設計前,應了解水泥的凝結時間、標準稠度用水量、安定性、強度及其波動情況、與外加劑適應性情況等。
(2)粗骨料
了解粗骨料的最大粒徑、壓碎值、針片狀含量、含泥量、吸水率、空隙率、顆粒級配等技術指標。
(3)細骨料
了解細骨料的顆粒級配、細度模數、含泥量和泥塊含量等技術指標。
(4)外加劑
了解外加劑減水率、凝結時間、經時損失情況等。
(5)拌合水
混凝土拌合水要求不含影響水泥正常凝結與硬化的有害物質,如油類、酸鹼鹽類等。
(三)確定混凝土配合比的幾個參數
(1)水膠比
膠凝材料組成比例一定的情況下,水膠比大小直接影響混凝土的強度和耐久性。在確定水膠比時,除了滿足強度要求,還要考慮工程所處環境的耐久性對水膠比的要求。確定水膠比時,除按照規範給定的水膠比計算公式進行計算外,在實踐中,很多技術人員根據自身的經驗直接選定水膠比。不管採用哪種方式確定水膠比,都應進行試驗確定最終的水膠比。
(2)用水量
混凝土用水量是配合比的重要參數,用水量一旦確定,結合確定的水膠比就基本確定混凝土漿體量的大小。用水量過大的缺點眾所周知,但也不是混凝土用水量越小越好。高效減水劑的使用使混凝土用水量降低不是難事,但混凝土用水量不是越少越好過小的用水量造成混凝土漿體量過少,影響混凝土拌合物的工作性。因此,混凝土用水量應為滿足混凝土工作性性能時的最小用水量,由混凝土工作性要求決定最小用水量。
(3)砂率
砂率是配合比重要參數,直接決定砂石比例,砂率的大小對混凝土的工作性具有重要影響。如當混凝土的粘聚性和保水性不好時,可以適當調整砂率滿足工作性要求。
(四)混凝土生產配合比控制
在混凝土生產實踐中,試驗室確定的配合比比很少是不經過調整直接拿到攪拌樓(站)進行生產的,原材料的變化使混凝土配合比的調整是經常性的,這一點一線人員體會最深。
(1)嚴格控制用水量
用水量是混凝土配合比的重要參數,混凝土的很多性能都受用水量影響。混凝土生產實踐中,膠凝材料用量一般比較好控制(只要計量不出問題),而且生產中一般不隨意調整。而用水量相對於膠凝材料就容易變化的多了,一方面,砂石骨料含水率以及膠凝材料需水量的變化引起用水量的變化。另一方面,在實踐中,混凝土坍落度的大小直接影響用水量,比如,操作人員發現坍落度偏小,往往採用增加用水量的方式進行生產。很多現場質檢人員管理不到位,對水膠比控制不當,往往使實際用水量大於理論配合比用水量,從而導致砼強度的降低。
(2)砂率控制
生產實踐中,砂率經常變化,需要及時調整,才能保證混凝土工作性的相對穩定。引起砂率變化的因素有:粗骨料的級配情況、空隙率,細骨料的細度模數、級配,細骨料中含石量變化等等因素都需要調整砂率。(粗淺看法,請砼行批評、指正!)