我们通过对商品混凝土的学习和多年从事混凝土专业工作的实践,对商品混凝土技术作了一些研究和总结。
一、商品混凝土原材料
商品混凝土所用原材料必须符合相关规范的质量要求,使用时应严加质量控制和管理。
1.水泥
不同编号、厂家、品种、强度等级的水泥,不能混存、混用,其理由如下。
(1)水泥内所含矿物成分不同,混合材的种类、数量不同,所产生的水化热、凝结时间和混凝土收缩变形不同。
(2)不同水泥的水化速度、强度发展等不同,如果混用,其强度不仅会降低5%~20%,且容易产生裂缝隐患。
目前,商品混凝土发展较快,当散装水泥储仓内的水泥已用完,但混凝土尚未浇筑完毕,这时,能否用同一厂家、同一品种、不同批次的水泥呢?我们认为可以用,因为同一个厂家的水泥产品、不同批次,一般变化不太大,不可能浇筑的混凝土所用水泥数量和水泥存量正好相同,但也要注意,不同批次的水泥混凝土的接槎处的变化。
所以,商品混凝土生产企业,应对原材料的生产厂家,尤其是水泥生产厂家的产品予以相对固定。
2.C3A的影响
水泥内C3A含量大小,直接影响混凝土缓凝剂的掺量和混凝土的凝结时间。C3A含量大,早期强度高,应相对地提高缓凝剂的掺量;当含量小时,应减小缓凝剂的掺量,否则,会造成混凝土凝结时间太快或数天不凝固的现象。
试验得知:C3A含量10%比5%时混凝土坍落度损失率大30%左右,C3A含量一般在4%~8%,早强型水泥,C3A含量一般较高,商品混凝土坍落度损失较快,不适宜商品混凝土生产。采用后加法,可克服混凝土坍落度损失快的缺点。
3.掺合料
商品混凝土一般要加入粉煤灰和矿渣粉,以改善混凝土的性能。粉煤灰和磨细矿渣粉一般有5%~10%的物理减水作用,灰粉粒径越细,减水作用越大,粉煤灰尚有固体滚珠作用,掺入后可提高混凝土的流动性、保水性、黏聚性,掺加粉煤灰混凝土的坍落度170mm比不加者混凝土190mm的坍落度和易性还好,明显地提高了混凝土的和易性。
混凝土中单掺粉煤灰一般在30%左右,掺多了,混凝土的抗折强度提高,但抗压强度降低,折压比增大,有利于防水抗裂;单掺磨细矿渣粉一般在40%左右,复掺宜在40%~60%,掺超细活性掺合料可达60%~80%,最终发展趋势为水泥将作为掺合料加入到混凝土中。两种以上掺合料同时掺入,称为复掺技术,复掺技术可取得1+1>2或1+1=3的技术经济效果,从试验和生产中证明了这一点。
4.骨料的影响
商品混凝土用骨料不同于普通混凝土,有着其特殊的要求。商品混凝土要控制砂子中通过0.315mm颗粒不小于15%且不大于30%,通过0.16mm的颗粒,不小于5%,及泵送混凝土宜用中砂配制等,商品混凝土要控制石子中的针片状颗粒不大于10%,如果超过10%将影响混凝土质量。
(1)针片状骨料颗粒过大会使混凝土和易性变差,空隙率增大,使新拌混凝土坍落度损失加快,混凝土变形加大,耐久性降低。
(2)随针片状颗粒含量增加,混凝土强度损失加大,当针片状含量为10%时,混凝土强度损失3.3%;当针片状含量为15%时,强度损失9.9%;当针片状含量为20%时,强度损失13.3%;当针片状含量为25%时,强度损失达16.8%。
(3)有人认为骨料粒径大的混凝土强度高,这是陈旧的观念,而实际正相反,由于界面的影响,混凝土强度随石子粒径的增大而下降,混凝土渗透性也随石子粒径的增大而增大。影响混凝土强度的是骨料的形状和表面特征、级配、吸水率和线膨胀系数等。例如,最大石子粒径由25mm变为20mm时,混凝土强度提高,混凝土黏度增加,泵送较之困难,变为30mm、40mm时,混凝土强度降低3.2%和4.5%,因此,泵送混凝土强度主要影响的因素是水泥用量、水胶比、石子粒形和粒径等。一般配制C15~C45混凝土,选最大石子粒径不大于40mm;一般配C50~C60混凝土,选最大石子粒径不大于31.5mm;一般配C60~C70混凝土,选最大石子粒径不大于25mm;一般配C80~C90混凝土,选最大石子粒径不大于20mm;一般配C90以上混凝土,选最大石子粒径不大于16mm。
5.商品混凝土用外加剂
商品混凝土常用外加剂来改善和提高混凝土的施工性能,常见的外加剂为复合泵送剂,主要含有减水、引气、增强、塑化等成分,泵送剂的主要作用如下。
(1)改善混凝土的和易性、工作性(可泵性)、均匀性、保塑性,减小坍落度的损失,改善混凝土的泌水性,防止混凝土离析,降低混凝土的沉降收缩等。
(2)提高硬化混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化及耐久性能等。
(3)泵送剂的减水率高不等于混凝土和易性好,只有较高的减水率,没有较好的和易性,同样会造成混凝土离析、泌水以及造成堵管、堵泵等现象。要求泵送剂可泵性要好,增塑性强,能将骨料包裹好,形成一个整体,泵送时,使混凝土在泵送压力下整体向前流动。
二、混凝土配合比设计参数的确定
通过反复试验、验证和工程实践,确定我地区混凝土配合比设计参数。
1.混凝土强度计算式:
W/C=RC/1.87R28+0.3RC
W/C:水灰比(或W/B水胶比)
RC为水泥等级(或28d实测强度值);
R28为混凝土配制等级;
2.单位用水量选用表1。
3.最佳砂率选用见表2。
4.混凝土单位用水量与坍落度、砂石品种、粒径等有关,坍落度为110~140mm,每上调一档,用水量要增减5~10kg/m3;砂子粗细每调一档,用水量要增减10kg/m3左右;碎石比卵石增10~15kg/m3用水量;石子最大粒径每调一档,增减10~15kg/m3用水量。
5.水胶比一般在0.35~0.55之间,水胶比每降0.01,混凝土强度可提高4%~6%。水胶比每调一档,砂率增减2%左右;砂径每调一档,砂率增减2%左右;石子最大粒径每调一档,砂率增减2%左右。
6.混凝土强度等级每提高1级(5MPa),水泥增加35kg/m3左右;水泥强度等级每调1级,水泥用量减少45kg/m3左右;混凝土坍落度每调一档(20~30mm),水泥增减15kg/m3左右;砂子粗细每调一档,水泥增减15kg/m3左右;石子粒径每调一档,水泥增减20kg/m3左右;混凝土施工温度应在5~35℃,每差10℃,水泥增减15kg/m3左右。
7.优质商品混凝土应是:(1)用水量控制在170~180kg/m3左右,砂率控制在41%~43%;应采用粒径5~25mm连续粒级的碎石;水胶比在0.35~0.55之间;复合掺合料在30%~60%之间;混凝土坍落度控制在160~180mm,易于施工。
三、商品混凝土施工控制
1.宜用P·O42.5级水泥,不宜用火山灰水泥,因其需水量大,容易泌水,按混凝土强度等级高低选用胶凝材料总量,强度等级C15~C40混凝土常用混凝土胶凝材料重量一般为300~480kg/m3。水胶比在0.35~0.55之间,不宜大于0.6,否则,混凝土易离析、堵泵堵管。
2.泵送混凝土砂率一般不宜超过45%,一旦高于最佳砂率时,每增加1%~2%的砂率,混凝土强度下降约4%左右,也不宜低于39%;高强泵送混凝土除外,否则,混凝土表面出现很厚的浮浆层,影响混凝土强度。泵送混凝土中砂浆(水泥+掺合料+砂)的绝对体积宜在410~450L之间,如果太大,容易引起混凝土干缩、裂缝和降低混凝土强度。
3.泵送混凝土可掺入适量石粉、粉煤灰、矿渣粉,石粉及粒径0.315mm以下砂的粉粒等应以198~215L的体积为宜,可泵性才好。
4.商品混凝土运到现场后,应在90min内浇筑入模,因时间长了,坍落度损失加快,高温的夏季损失更快,低于+5℃时,坍落度基本不损失,超过5~8h的混凝土应废弃(掺缓凝剂的混凝土除外);对已超过初凝时间的混凝土,如再加水稀释,混凝土强度降低80%以上。
5.商品混凝土一般振捣以10~20s为宜,不能过振。振捣完毕在接近初凝时,进行混凝土表面处理,并及时进行保湿养护。掺UEA膨胀剂的混凝土,更应加强保湿养护,满足混凝土中膨胀剂的化学反应用水量,否则,更易引起混凝土开裂。
四、商品混凝土存在的主要问题
1.商品混凝土坍落度过大,稍振石子下沉,浆体上浮,泌水出现,失水过多,混凝土结构尺寸减小,产生塑性收缩裂缝,影响混凝土密实度,抗渗性能及耐久性能下降。
有些施工人员认为坍落度越大越好,这是错误的,混凝土坍落度是混凝土内在质量的外在表现,是混凝土质量的重要指标,必须按规范要求,选取合理的混凝土坍落度。
2.有些施工单位达不到规范规定的保湿养护环境和养护时间,春季大风天气和夏季高温干燥天气,混凝土早期脱水严重,混凝土表面出现一层“巧克力”硬皮,而下部混凝土尚未初凝,混凝土表面裂缝出现。
3.为赶工期,过早拆模,上人、上料承重,导致出现裂缝等。针对上述问题,应采取应对措施。商品混凝土生产单位应优选原材料,掺加掺合料,优选最佳配合比,并进行混凝土配合比动态管理,施工单位应加强管理,商品混凝土不能过振,加强混凝土表面处理,加强混凝土早期保湿养护,尤其是在烈日暴晒下,要及时覆盖,保湿养护,严格遵守拆模时间,确保混凝土工程的质量。
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