混凝土配合比設(shè)計優(yōu)化及質(zhì)量控制

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摘要:混凝土配合比優(yōu)化因其具有很大的經(jīng)濟性，對提高工程項目的經(jīng)濟效益有很大影響，因此一直以來在工程項目中每個施工企業(yè)都予以著重考慮。沈海復(fù)線寧連高速公路寧德段項目工程造價7個億，主要結(jié)構(gòu)物是橋梁，設(shè)計使用年限為100年，混凝土方量總計35萬方。該項目地處濱海環(huán)境，C35、C40、C50標(biāo)號的混凝土均為海工混凝土，其中預(yù)制梁片2200余片且還有很多跨現(xiàn)澆梁、懸灌梁，設(shè)計強度等級為C50海工混凝土。淺談沈海復(fù)線寧連項目C50海工混凝土配合比設(shè)計的優(yōu)化及混凝土在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞:混凝土配合比設(shè)計;優(yōu)化;質(zhì)量控制

1混凝土配合比優(yōu)化的主要措施

根據(jù)工程項目設(shè)計要求及現(xiàn)場實際情況，在滿足設(shè)計強度、工作性和耐久性要求的前提下，在設(shè)計中通過采用添加一些替代物(如粉煤灰、礦渣粉等工業(yè)廢渣)的措施，合理減少價高材料(如水泥)的用量，降低混凝土費用，提高經(jīng)濟效益。

2C50海工混凝土配合比設(shè)計的基本要求

1)混凝土的最大水灰比為0．5，最小水泥用量350kg/m3。2)C50混凝土宜采用不低于42．5硅酸鹽水泥。3)最大氯離子含量0．06%，最大堿含量3．0kg/m3。4)氯離子擴散系數(shù)≤1．5×1012m2/s。5)設(shè)計坍落度:160～200mm。

3水泥混凝土原材料的選擇

影響混凝土強度的因素很多，其中混凝土原材料的影響最大，材料的選用在配合比設(shè)計中至關(guān)重要。因選材不當(dāng)，后面所做的工作都將失去意義。選材時應(yīng)注意材料的質(zhì)量、材料供應(yīng)的穩(wěn)定性、更要注意各材料間的適用性或相容性。1)水泥:水泥在混凝土中起膠結(jié)作用，水泥品種的選擇應(yīng)選擇質(zhì)量可靠、強度較穩(wěn)定的水泥且符合規(guī)范及設(shè)計要求，水泥的強度等級應(yīng)與配制混凝土強度等級相匹配。2)細(xì)集料:混凝土細(xì)集料應(yīng)采用級配良好、無雜物且干凈的河沙，優(yōu)先選用中砂。3)粗集料:粗集料對混凝土強度的形成起到重要的作用，必須具備良好的強度和堅固性，通常采用石料的立方體抗壓強度或壓碎值來表示，粗集料應(yīng)選擇級配良好的，如果級配不好會造成混凝土分層，在混凝土硬化過程中，不同的收縮性質(zhì)會增加收縮開裂，因此應(yīng)采用級配好的粗集料，通過改善混凝土的和易性來防止混凝土的開裂。同時粗集料的含泥量、針片狀顆粒含量也會對混凝土造成影響，也應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的要求。4)外加劑:在混凝土中摻加外加劑，可以大大減少拌合用水量，在較低的水膠比下，仍能較好的成型密實，以獲得混凝土28d的強度。5)外摻料:在混凝土中添加摻合料(如粉煤灰、礦渣粉)，既能提高混凝土的長期強度，又可以明顯降低價高材料(水泥)的用量、降低水化熱反應(yīng)、改善混凝土的工作性能，尤其是對降低混凝土成本起著重要作用。但外摻料的摻量比例應(yīng)根據(jù)實際情況通過試驗室試驗確定。

4配合比設(shè)計所用原材料的選定

1)水泥:福建省建陽海螺水泥有限責(zé)任公司，品種:P.O42．5，比表面積為349m2/kg，28d實測抗壓強度值為46．2MPa。2)細(xì)集料:福安賽岐河砂;細(xì)度模數(shù)2．70。3)粗集料:寧德市飛鸞鎮(zhèn)油車嶺碎石場，石料立方體抗壓強度203．3MPa，壓碎值15．4%，含泥量0．3%，針片狀顆粒總含量0．6%;品種規(guī)格4．75－19．0mm;碎石級配符合規(guī)范要求。4)粉煤灰:福建大唐同舟益材環(huán)保科技有限公司等級:I級F類摻量10%。5)礦渣粉:福建源鑫建材有限公司等級:S95摻量20%。6)外加劑:南昌金凱建筑材料有限公司聚羧酸系高性能減水劑(JK－1)減水率27．1%。7)水:工地飲用水。

5C50混凝土理論配合比設(shè)計

6混凝土配合比試配調(diào)整與優(yōu)化配合比

6．1試拌調(diào)整

對上述三個水膠比計算結(jié)果分別進(jìn)行室內(nèi)試拌，檢測拌合物的坍落度、棍度、含砂情況、保水性、粘聚性等性能，以判斷混凝土砂率是否合適。如果測得的坍落度大于設(shè)計要求，則應(yīng)該保持砂率不變，增加砂石料用量或者保持水膠比不變，適當(dāng)減少水泥漿用量;如果測得的坍落度小于設(shè)計要求，則應(yīng)該保持水膠比不變，適當(dāng)增加水泥漿用量，同時調(diào)整砂率。總之在試拌調(diào)整過程中，在計算配合比的基礎(chǔ)上，保持水膠比不變，盡量采用較少的膠凝材料用量，根據(jù)三個水膠比試驗結(jié)果選擇合適的配合比，以節(jié)約膠凝材料為原則，通過調(diào)整外加劑用量和砂率，使混凝土拌合物的坍落度及和易性等性能滿足現(xiàn)場施工要求。

6．2強度驗證

在調(diào)整好混凝土拌合物性能后，應(yīng)測定其混凝土拌合物的實際密度以調(diào)整配合比中各種材料的實際用量，然后按以上三個水膠比分別制作二組混凝土試件，經(jīng)28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后檢測其抗壓強度是否滿足配制強度，混凝土強度驗證試驗?zāi)康木褪峭ㄟ^三個不同水膠比的配合比的比較，得到能夠滿足配制強度要求的、膠凝材料用量經(jīng)濟合理的配合比，以達(dá)到配合比優(yōu)化的目的。

6．3施工配合比的換算與調(diào)整

進(jìn)行施工配合比的換算是因為配合比設(shè)計試拌時，均以干燥狀態(tài)下材料為基準(zhǔn)的，故應(yīng)考慮在施工現(xiàn)場細(xì)集料和粗集料的含水率問題，施工時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際測得的含水率換算成施工實際用量。通常施工中，細(xì)集料的含水率較大，如果不進(jìn)行施工配合比換算，會造成砂率偏小和用水量偏大，對混凝土坍落度難以控制。施工配合比的調(diào)整是指進(jìn)場的粗、細(xì)集料與原設(shè)計配合比不相符時，必須對混凝土的砂率和粗、細(xì)集料的級配進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，如果細(xì)集料的細(xì)度比原配合比中的偏粗，則應(yīng)該適當(dāng)增加細(xì)集料的用量并減少水泥漿用量，相反如果細(xì)集料的細(xì)度比原配合比中的偏細(xì)，則應(yīng)該適當(dāng)減少細(xì)集料的用量并增加水泥漿用量。如果進(jìn)場的粗集料的某種規(guī)格發(fā)生變化，應(yīng)通過篩分試驗結(jié)果來重新調(diào)整不同規(guī)格粗集料的摻配比例，重新獲得良好的級配。

7施工中的質(zhì)量控制

寧連工程項目地處福建省寧德市，屬于濱海環(huán)境，且結(jié)構(gòu)物均為橋梁，C35樁基、C40墩柱、C50梁片標(biāo)號混凝土均為海工混凝土，試驗室對以上標(biāo)號混凝土均進(jìn)行了配合比的優(yōu)化，較大地降低了價高材料(水泥)的用量。為確保優(yōu)化后的配合比混凝土各項指標(biāo)滿足設(shè)計規(guī)范要求，在施工過程中項目部及試驗室從多方面采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行質(zhì)量控制。1)對原材料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，杜絕在混凝土拌合物中使用不合格材料，嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定的抽檢頻率及各項指標(biāo)要求進(jìn)行檢測，尤其是在細(xì)集料方面，項目部試驗室配備了氯離子含量測定儀，對每批進(jìn)場的砂進(jìn)行氯離子含量測定，防止混入海砂，影響混凝土的耐久性及強度質(zhì)量要求。2)采用稱重原則嚴(yán)格控制施工配合比，項目部采用大型拌和設(shè)備電子計量系統(tǒng)，并按照要求對計量系統(tǒng)找計量所進(jìn)行定期標(biāo)定，且項目部自行購買了砝碼對計量系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)常性校準(zhǔn)，以避免設(shè)備計重出現(xiàn)大的偏差，影響配合比中各材料用量，影響混凝土質(zhì)量。3)在拌和站安排人員監(jiān)督，嚴(yán)格控制拌合物的攪拌時間;對拌合物的實際坍落度經(jīng)常檢測，并且根據(jù)季節(jié)及天氣情況，及時調(diào)整用水量，以免影響拌合物和易性。

8結(jié)語

混凝土配合比的優(yōu)化關(guān)鍵是科學(xué)應(yīng)用配合比。一個好的配合比，不僅要考慮其經(jīng)濟性，而且要把涉及混凝土各種原材料的各項特征進(jìn)行合理結(jié)合，在保證質(zhì)量的前提下，使優(yōu)化的配合比可以科學(xué)地落實到工程實際施工中。只有科學(xué)規(guī)范的施工才能降低成本，從而獲得更好的經(jīng)濟效益。

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作者:李丁磊 單位:中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司