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陕南主要是花岗岩类卵石和碎石。
石灰石类粗骨料吸水少,强度高而均匀。
花岗岩类粗骨料有的强度高,有的强度很低,大多数吸水较高。
因此选用不同的粗骨料,其用水量就不一样。
骨料中的粉状颗粒对混凝土的坍落度损失影响也比较大。
粉状颗粒类型的不同,和减水类外加剂的适应性也不相同。
有些和磷酸盐类外加剂适应,有的和葡萄糖盐类外加剂适应。
因此,外加剂的适应性应该扩大到混凝土的适应性的问题上。
2普通混凝土的配合比计算过程参数的选择
2.1水灰比按照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)的要求,普通混凝土配合比的计算过程包括配制强度的确定、水灰比的计算、砂率及单位用水量的选取等过程。
以上的计算是以鲍罗米公式为依据的,即认为混凝土的强度与灰水比成线性关系,水灰比越小,强度越高。
但我们发现混凝土强度超过C60以后,这个线性关系就不复存在。
所以在规程中就对鲍罗米公式做了限制,超过C60的混凝土就不用鲍罗米公式计算水灰比。
2.2粉煤灰掺量粉煤灰配合比设计主要用的是超量系数法。
在工地上经常为粉煤灰的掺量问题产生一些争论,许多人认为粉煤灰的掺量就是用粉煤灰量除以水泥用量,比如每方混凝土用了330kg水泥,用了80kg粉煤灰就认为粉煤灰的掺量为80/330=24%,实际上还应该考虑超量系数。
假如超量系数为1.2,那么粉煤灰的用量就应该为80/1.2=67,掺量为67/(67+330)=17%,依次类推。
2.3外加剂的掺量要配合比设计中,外加剂的掺量如何选取也是一个很复杂的过程。
根据外加剂的定义,好像外加剂仅仅和水泥有关。
经过多年的实践,笔者认为外加剂的掺量应该按以下方法选取。
减水类的外加剂,应该按照所有粉体材料的总量来掺加。
如泵送剂、减水剂等等;
对水泥的凝结时间、强度发展、耐久性能有影响的外加剂,其掺和量应该以水泥用量的百分比来掺和。
因此配合比设计过程也应该包括外加剂组分的设计。
比如某种缓凝型的减水剂,外加剂的缓凝成分是以水泥用量来掺加的,若用于掺加有粉煤灰的混凝土,要使得混凝土达到一定的减水效果,外加剂掺量就必须按照胶凝材料的总量来选取。
这时就会发现混凝土的缓凝成分超标。
严重的话就造成混凝土不凝结。
混凝土试配过程中应该注意的事项:
3.1外加剂与水泥适应性混凝土外加剂与水泥的适应性问题随着水泥品牌的增多越来越复杂。
有些混凝土在试验室坍落度损失很快,但到了工地上却很好,这样原因比较复杂。
笔者认为主要和搅拌方法和搅拌机的类型有关系。
3.2搅拌量配合比设计规程中对最小搅拌量已经有了要求。
粗骨料粒径小于31.5的混凝土搅拌量要求不小于15升;
粗骨料粉粒径大于40的混凝土搅拌量要求不小于25升。
我们做过一些试验,发现搅拌量小于10升的混凝土,其单位用水量就相对大一点。
容易出现配合比的单位用水量偏大的现象。
这可能与有部分砂浆附着到搅拌机的筒壁有关系。
3.3搅拌方法试验室的搅拌方法分为人工和机械搅拌两类。
搅拌机的种类也对混凝土的性能有很大的影响。
试验室通常有立轴搅拌机,单卧轴搅拌机和滚筒式搅拌机。
立轴搅拌机的旁边留有很多余料。
不适合掺外加剂大流动性混凝土的试配,滚筒式搅拌机适合掺外加剂混凝土的试配,单卧轴搅拌机适合掺有掺和料混凝土的试配。
以上强制式搅拌机拌制出来的混凝土,坍落度损失都很大,与现场搅拌有一定差距。
用其拌和的有些混凝土坍落度损失虽然大,有的混凝土反而在施工当中应用的很好。
3.4搅拌时间试拌过程中搅拌时间对混凝土的和易性与力学性能都有影响,尤其对掺有外加剂及掺和料的混凝土的坍落度和抗压强度影响最大。
3.5拌合物性能试验室有时搅拌出的混凝土的拌和物性能与现场搅拌混凝土的相同配合比的混凝土的和易性有一定的差距。
有时差距还很大。
比如象凝结时间,试验室中测的凝结时间经常要比实际施工中的凝结时间要长。
这是因为实际施工当中现场的蒸发面积和速度较快。
因此试验室测得的凝结时间对现场施工几乎没有指导意义。
尤其是大体积混凝土的施工,以不出现施工缝为原则。
另外还有拌和物的和易性,在试验室搅拌的混凝土的坍落度损失大、泌水少。
而到了工地上其损失就会减少,反而泌水会增大,经常会出现堵泵的现象。
3.6砂子含水率试配当中骨料都要求是干燥状态,但有时由于配合比较急,需要测其含水率。
多次试验发现骨料的含水率加实际用水量与干骨料所做的配合比的用水量并不相等。
用于骨料所做的配合比其用水量要大。
3.7体积密度我们经常采用的是假定重量法计算配合比。
配合比设计规程中,最后一点就是要验证混凝土拌和物的紧密密度。
经常出现在配合比报告中的混凝土的体积密度和实际当中的体积密度不一致的现象。
这就给按照方量来结算带来一定的误差。
因此每次都要做混凝土拌和物的体积密度。
施工过程中的一些问题
4.1输送施工过程当中,混凝土只有不发粘、不泌水才能顺利的泵送。
要做到这一点,就要求混凝土有良好的和易性。
因此选用适当的泵送剂和适当的掺量是尤其重要的问题。
萘系减水剂对大多数水泥来说,随着掺量的增加会引起混凝土的发粘。
氨基减水剂随着掺量的增加会引起混凝土的泌水。
因此这两种减水剂应用时一定要适量。
4.2振捣工地中使用大模板施工的泵送混凝土表面容易产生气泡及颜色不均匀的现象。
这主要是由于气泡不容易排除及振捣不到的问题。
过振的地方,模板油容易沾附到混凝土表面,造成水分不容易散失,这个部位的颜色就会比较深。
振捣不到的部位气泡就比较多。
4.3强度评定比较大的工程对混凝土强度评定认识比较充分。
有些工地对于什么时候用统计方法什么时候用非统计方法不太清楚。
笔者觉得能用统计方法就尽量用。
因为统计方法可以避免一些不必要的麻烦。
4.4抗裂混凝土裂缝原因很多,单*配合比设计,即单*改善混凝土材料性能是不可能消除的。
但我们可以通过配合比设计,将裂缝出现的几率降低。
早期收缩产生的塑性裂缝我们可以通过吸水率低的骨料来减少。
干缩裂缝可以通过采用碎石及在一定的条件下掺加一定量的腹胀组分来减少。
温差裂缝可以采用中热水泥或掺加掺和料及掺加有缓凝作用的外加剂来改善。
在配合比设计中,争论比较多的是膨胀问题。
有褒贬不一的两种截然不同的看法。
笔者认为这两种看法都是不够全面的。
膨胀剂的出现是和膨胀自应力水泥有密切关系的。
既然自应力水泥可以产生膨胀,那么我们完全可以通过混凝土的膨胀来减少收缩裂缝的。
工程中出现和膨胀剂有关的裂缝,我们不妨客观的的来看待这个问题。
首先,膨胀剂生产厂家如此之多,这就不排除质量的良莠不齐。
笔者查看了一些膨胀剂专利,发现很多专利都认为,只要含有AL2O3的材料都做为膨胀剂的原料。
但这些专利忽略了一个很重要的问题,即AL2O3,必须是有活性的。
而现有的材料中有些AL2O3根本就没有活性,活性和其含量没有必然联系;
其次,铝酸盐矿物必须含有结晶水的时候才膨胀,反之则收缩。
干燥时产生的收缩甚至比硅酸盐还要大。
因此又和应用环境有很大关系。
泵送混凝土,尤其是商品混凝土容易开裂,好象是一个不争的事实。
笔者认为容易开裂的原因和砂率及减水型外加剂的应用有直接关系。
商品混凝土要求有比较大的砂率。
砂率过大,会造成混凝土表面有很厚的浮浆层。
这层浮浆层很容易造成塑性开裂。
商品混凝土还要求有很大的减水效果,以免坍落度损失过大。
减水率过大,造成混凝土内部水化时缺水。
也是造成混凝土塑性开裂的一个很重要的原因。
碎石配制的混凝土抗裂效果好于卵石配制的混凝土。
高性能混凝土就要求有比较好的拌和物性能,我们可以采用比较低的水泥用量,并采用掺合料来实现。
不能单纯的停*提高混凝土的减水率来实现。
4.5水泥水化热大体积混凝土只有一定的保温措施,控制内外温差不超过25℃就不容易产生裂缝。
现在筏板基础的侧模都采用的砖模。
因此基本上都不会在侧壁产生裂缝。
混凝土在施工过程中避免过振,避免出现掺合料的浮浆层,避免过粘的混凝土。
基本上就会避免塑性开裂。
只要做好保温、保湿,就可以避风温差裂缝。
4.6高强混凝土成品强度的均匀性现场检测混凝土强度的方法有很多种,主要有回弹、综合、拉拔等方法。
对于高强混凝土来说,尤其是泵送高强混凝土,最容易出现强度不均匀的问题。
这是由于泵送高强混凝土的流动度过大,砂率也高,在浇注过程中很难使得混凝土形成很均匀的整体。
砂浆部分的强度普遍低,粗骨料多的部分的混凝土强度就高一些。
因此混凝土的浇注完成以后,应该是一个“远程有序,近程无序”的有机结合体。
也可以理解成高强泵送混凝土的整体是由连续的高强部分,和连续的砂浆部分所组成的一个混凝土框架。
回归分析在混凝土配合比设计中的应用
摘要:
应用回归分析,通过试验,建立水灰比与混凝土强度关系式、混凝土28天抗压强度与3天抗压强度关系式、水泥28天抗压强度与3天抗压强度关系式。
关键词:
回归分析配合比设计关系式
1前言
回归分析是通过建立回归方程来反映变量之间关系的一种统计方法。
在建材测试工作中,适当运用回归分析,往往能收到较好效果。
本:
丈主要谈谈应用线性回归分析进行普通混凝土配合比设计的几个问题。
2建立水灰比与混凝土强度关系式
随着水泥ISO法的实施,混凝土配合比设计计算方法也相应调整。
建设部发布了《普通混凝土配合比设计规程》(JGj55-2ooo),提供了新的水灰比与混凝土强度关系式。
但是,混凝士是。
种地方性很强的材料,该关系式在全国各地的适用性差别较大。
笔者发现该公式与我们的实际试验结果差别不小,于是进行了适应水泥ISO法的混凝土配合比设计试验研究,应用一元线性回归分析,建立了适合我们的水灰比与混凝土强度关系式。
2.1混凝土配合比设计及试验
根据本地应用混凝土的特点设计配合比。
本地混凝土的特点是:
强度等级低,主要为C20~c40;
施工坍落度不大,主要为30mm~l00mm。
外加剂使用较少。
配合比试配的原材料选择本地工程常用的原材料:
水泥采用本地常用的5个厂家生产的普通水泥、复合水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰水泥,强度等级为32.5、32.5R、42.5、42.5R,其强度试验均按GB/T17671—1999进行;
细骨料采用本地产的中、粗河砂,细度模数为2.6~3.5;
粗骨料采用本地产的碎石,最大粒径为40mm和31.5mm。
采用了0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75等9个不同的水灰比,设计了42个配合比(其中0.45、0.50、0.55、0.60、0.65各6个,0.40、0.70各4个,0.35、0.75各2个)。
按上述设计的42个配合比各拌制混凝土制成试件,检验其28天抗压强度。
试件的成型、养护、试验全过程执行混凝土相应的标准。
2.2试验结果及回归分析
各种不同灰水比制作的42组混凝土试件28天抗压强度及相应水泥28天抗压强度和计算值见下表。
针对表中数据进行回归分析可得水灰比与混凝土强度关系式:
其相关系数r1=0.98,剩余标准差S1=0.04MPa。
当自由度f=n1-2=40时,相关系数临界值rα=0.393(α=0.01),因此r1>
rμ,表明fcμ38~/fce28与c/w的线性相关关系显著。
3建立混凝土28天抗压强度与3天抗压强度关系式
在建筑工程施工中,施工单位往往由于工期较紧,等不及混凝土28天抗压强度来出配合比报告,而希望用混凝土的早期强度推定28天抗压强度来出配合比报告。
针对这种实际情况,笔者根据42个不同配合比测得的混凝土3天抗压强度f曲与相应的28天抗压强度fcu3的结果,通过回归分析,得到它们之间的关系式
其相关系数r2=0.98,剩余标准差S=2.12MPa。
当自由度f=n1-2=40时,相关系数临界值rα=0.393(α=0.01);
因此r2>
rα,表明fcu28与fcu3的线性相关关系显著。
不同品种的水泥和不同的c/w区段,fcu28与fcu3的线性相关关系的显著程度存在较大差异,所以在实际应用时还应针对不同情况进行必要的修正。
4建立水泥28天抗压强度与3天抗压强度的关系式
针对工程工期较紧的实际,配合比设计不可能总是等到水泥28天抗压强度实测值出来后才进行,往往要根据水泥的早期强度推定其28天抗压强度来进行配合比设计。
因此,必须建立水泥的早期强度与其28天抗压强度的关系式。
我室没有开展水泥快测强度试验,只能建立水泥28天抗压强度fce28与3天抗压强度fce3的关系式。
采用本地常用的五个厂家生产的强度等级为32.5、32.5R、42.5、42.5R的普通水泥、复合水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰水泥共102个试样,按GB/T17671—1999检验其3天抗压强度与相应28天抗压强度,并将结果进行回归分析,建立了fce28与fce3之间的关系式:
其相关系数r3=0.83,剩余标准差S=2.16MPa。
当自由度f=n2-2=100时,相关系数临界值rα=0.254(α=0.O1);
因此r3>
rα,表明fce28与fce3的线性相关关系显著。
不同厂家、不同品种、不同强度等级的水泥,fce28与fce3的线性相关关系的显著程度不同,因此在具体应用时还应针对不同情况进行必要的修正。
如有可能,可针对不同厂家、不同品种、不同强度等级的水泥分别建立相应的回归方程。
5结语
在普通混凝土配合比设计中,应用一元线性回归分析,建立关系式
(1)、
(2)、(3),经检验其线性相关关系是显著的,我们在实践应用中效果很好,对本地混凝土配合比设计具有适用性。
特别是关系式
(2)和(3)的建立,大大缩短了混凝土配合比设计时问,满足了大多数工程工期较紧的实际需要,具有很大的实用意义。
Excel在混凝土配合比骨料中的应用
骨料级配对混凝土的技术性质影响很大,通过Excel的应用,使各种级配良好的混凝土搭配起来的工作量大大减少,精确数值达到混凝土配合比的选择最优状况。
混凝土;
骨料级配;
选择
中圈分类号:
TU528.062文献标识码:
B
1骨料级配对混凝土的影响
混凝土的主要技术性质包括混凝土拌和物的和易性、硬化混凝土的强度及耐久性等。
(1)对和易性的影响。
影响混凝土拌和物和易性的因素很多,除了水泥浆含量、水泥浆的稀稠等,主要还有骨料种类、粒形及级配。
粗骨料的颗粒较大、粒形较圆、表面光滑,级配较好时,拌和物流动性较大,和易性好。
(2)对混凝土耐久性的影响。
合理选择骨料级配,可使混凝土在保证和易性要求的条件下,减少水泥用量,并有较好的密实性。
当骨料级配良好、砂率适当时,由于组成了密实的骨架,亦能使混凝土获得较高的强度。
2混凝土对骨料级配的要求
为了保证混凝土具有良好的技术性质,并降低工程造价,必须合理选择组成混凝土的各种材料,尤其是粗骨料。
当骨料由较多的粗颗粒,适当中等颗粒及少量的细颗粒组成时,细颗粒填充在粗、中颗粒间,使其孔隙率及总表面积都较小,即构成良好的级配。
使用较好级配的骨料,不仅节约水泥,而且还可以提高混凝土的强度及密实性。
水工混凝土粗骨料常根据最大粒径的不同,分2级、3级或4级。
各级石子的搭配比例,需通过实
验确定。
选择骨料级配时,应从实际出发,必须将由实验所选出的最优级配与料场中骨料的天然级配结合起来考虑,对各级骨料用量进行必要的调整与平衡,确定出实际使用的级配。
3Excel在混凝土配合比粗骨料中的应用
在混凝土配合比实验中,常遇到多级配的情况,可是如何调配各级石子所占的含量成了最大
的问题。
在办公软件Office中Excel电子表格充分发挥了它的功能特点,给我们的工作带来了便
捷。
在海伦市东方红水库建设中,某施工队伍采用3个级配的碎石混凝土配比。
其碎石筛分结果见表1—3。
通过试验将3个级配的碎石搭配到一起使其成为连续级配,从而使混凝土达到最佳效果。
连续粒
径分为5~10mm,5~16mm,5~20mm,5~25mm,5~31.5mm,5~40mm几种(以上筛分结果表明,为了合理利用原材料,最佳方案为5~40mm连续粒径)。
根据Excel的主要功能将Excel打开新建文本,制作一张工作表,见表4,具体操作如下:
先制成表4的格式,即先确定表格的内容要求,以便最后求出累计筛余,然后输入公式。
在单元格E5中输入公式E5=E4确定后,击活单元格E5将鼠标移至右下角出现“+”,然后拖拽至单元格E13,即E列为1(5~25mm连续粒级)所占的%,同理F列、G列也是如此。
在确定%时只需将各自所占比例依次输入单元格E4、F4、G4即可。
在单元格H4中输入公式H4=B4×
E4确定后,击活单元格H4,同样出现“+”后拖拽至单元格H13,此列为1(5-25mm连续粒径)在3种石子中的实际含量,I列、J列亦如此即得到其它两种石子的实际含量。
即每一粒径经组合后各自筛余。
在单元格K4中输入公式K4=H4+I4+J4确定后,同样拖拽至单元格K13。
于是K列可得出各粒径组合后筛余。
但在确定级配区时要根据累计筛余即L列,在单元格L4中输入公式I4=K4,在单元格L5中输入公式L5=1.4+K5,确定后,仍按上述方法拖拽至单元格L13,整个计算表制作完毕。
将计算表格制作完毕后,我们把3个级配的筛余量输入表格中即B4~B13、C4~C13、D4~D12中,按实际数值填写。
通过计算机验证最后选定5-25mm粒级石子占60%,20-40mm粒级石子占30%,31.5~63mm粒级石子占10%,如此搭配构成5-40mm连续粒级。
于是将单元格E4中输入0.6,单元格F4中输入0.3,单元格G4中输入0.1(在这里%用小数表示以减少公式的复杂化)。
这样L列最终要参考的数值就一目了然了。
单元格L13累计筛余量等于100%,说明整个计算表制作准确无误。
通过卵石级配区对比,达到5~40mm连续级配的要求。
通过Excel电子表格的应用简化了计算过程,整个表格制作成可重复使用,只需每次输入各级配中实际筛余,以及所占%含量即可,其他工作由计算机来完成,试验时间缩短,精度提高。
参考文献:
[1]DL/T5150--2001,水工混凝土试验规程[S].
[2]DL/T5151--2001,水工混凝土砂石骨料试验规程[S].
;
3.黑龙江省水利科学研究院,哈尔滨150080;
4.黑龙江省水利第四工程处,牡丹江157000)
商品混凝土配合比的设计
混凝土配台比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件确定出混凝土的组分,即水泥、粗细集料和水的比例。
我国普通混凝土配合比设计是按原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算,并经过试验室试配调整,然后定出满足设计和施工要求并比较经济合理的配台比。
而商品混凝土配合比计算大都是根据经验试验确定。
由于商品混凝土多数需通过泵送完成浇筑任务,基本属于流动性和大流动性混凝土.一般耍使用高效减水剂或掺活性掺和料,使配合比基本参数的确定经过大量的配合比设计和试配实践而得到。
1试配用配合比计算
1.1计算混凝土施工配制强度fcu,o
混凝土试配强度可按下式计算:
fcu,0≥fcu,k+1.6456
式中:
fcu.o一混凝土施工配制强度(MPa);
fcu.k——设计的混凝土强度标准值(MPa);
σ——混凝土强度标准差。
计算混凝土试配强度的关键:
一是确定混凝土设计强度等级的龄期;
二是确定混凝土强度标准差。
(1)设计混凝土强度标准值的龄期
《混凝土结构设计规范》(GBJ10)、《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)规定,设计混凝土强度标准值的龄期为28天。
(2)强度标准差σ
标准差,*称均方差、标准离差等,由统计计算而得。
商品混凝土站统计周期可取1个月.同品种的混凝土强度试件组数不少于25组。
强度标准差的大小反映商品混凝土站的管理水平。
为了保证95%的混凝土强度大于或等于设计强度,需较大幅度提高混凝土的配制强度,即提高混凝土水泥用量,这样,虽降低了经济效益,但混凝土强度可*性得到了保障。
由于商品混凝土站原料稳定,计量精确,生产技术管理水平较高.统计所得的强度标准差值较小,有的甚至小于GB50204—92及JGJ/T55—96规定的下限(即C20或C25时6=2.5MPa,等于或大于C30时为3.OMPa)。
在配合比设计时,还应考虑到施工现场条件及施工单位的技术管理水平。
本文建议商品混凝土站取用的强度标准差应低于GB50204中的推荐值。
(见表1)
1.2计算水灰比
混凝土的配制强度(fcu.o)与其水灰比(W/C)及所用的水泥强度(fce)成线性关系,即鲍罗米公式:
Fcu.o=A-fce(c/w—B)
fcu.0——混凝土所要求的配制强度(MPa);
fce——水泥实际强度;
c/w——灰水比值;
A,B~常数。
采用强度计算公式具体形式,可导出水灰比计算公式:
经验得出,同级别混凝土,一般条件和较差条件水灰比相差约0.05,水泥用量相差约30kg/m3。
1.3选取用水量.计算水泥用量及粉攥灰用量
(1)用水量的确定
选择适宜的用水量是商品混凝土配合比设计中的关键,应处理好如下两个环节:
一是用水量与外加剂用量及水泥用量之间的关系(若用水量多.则外加剂掺量少,而水泥用量多);
二是用水量和外加剂用量与出厂坍落度及工地交付坍落度之间的匹配关系。
笔者通过多组对泵送剂的试验,资料表明,基准坍落度5—7cm,泵送剂常用掺量下,混凝土30—90min内的坍落度损失很小,可泵性良好。
当基准混凝土坍落度为2—4cm,取常用泵送剂掺量时起始坍落度也可达到20cm,但损失较快,半小时后坍落度只有1Ocm左右。
影响混凝土坍落度的因素,除了用水量及外加剂品种及掺量外,还有砂子的细度、石子的粒径及含泥量、粉煤灰质量及用量、水泥品种及用量等。
商品混凝土站由于原材料固定,通过试验建立夏季和冬季现场交
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