如何看待调整混凝土配合比

2018年9月22日11:28:16 2 3,806

中铁五局四公司  朱永清

摘要:【1】在混凝土配制过程中必须根据实际情况对混凝土的施工配合比做出调整,而且应该将其作为一项常态化的工作;【2】变配合比正是不改变结构的设计目标,改变的基础是充分的试验结果,而不是不顾目标的随意改变,这是不变之变。

一、引言      

在混凝土工程中,施工过程及施工工艺对混凝土硬化前的性能要求越来越高。行业的质量要求也越来越严格,这需要严格控制好硬化后的性能。不管是保证混凝土硬化前的性能还是硬化后的性能,混凝土配合比管理都是至关重要的。

混凝土配合比管理有一项重要工作,就是施工配合比的调整。

施工配合比是必须要经过调整的。为什么要调整,如何调整,由谁来调整,是本文探讨的主要内容。

二、为什么要调整施工配合比

(一)不调整配合比带来的后果

时至今日,仍有部分人对混凝土配制过程中的配合比调整持消极态度。这部分人的大概分为两类:第一类是主张完全按照试验室理论配合比配制混凝土,只通过计算骨料含水率来换算施工配合比,配制过程中不允许调整配合比的参数;第二类是可以允许对配合比的参数做出部分调整,但严格限制调整的范围,例如:砂率允许调整范围是±2%,减水剂允许调整范围是±0.1%等。

现在很多工地拌合站都是在这样的主张下生产配制混凝土的。但是工程项目的特点导致在上述的主张下生产的混凝土质量经常出现问题:

1.材料影响

近几年,全国基建数量非常庞大,混凝土原材料供应十分紧张,供不应求,导致材料的品质难以保证,经常出现较大波动,完全机械地按照试验室配合比配制出的混凝土质量波动非常大。

2.环境影响

工程所处的环境使同一个配合比配制出的混凝土在不同环境条件下具有很大的差异。例如,北方的8、9月份昼夜温差可达20℃,同一配合比配制的混凝土白天可满足要求,到了晚上就会离析、泌水。

3.混凝土运输时间影响

一个拌合站往往会向多个工点供应混凝土,而不同工点所需要的运输时间必然不同,有时差距还很大。如果都是按照同一个配合比拌制混凝土而不经过调整的话,混凝土在到达各个工点时的工作性会差距很大。

这种情况给混凝土技术人员带来了极大的困扰:如果调整就不能满足某些方面的管理要求,可能会受到处罚;如果不调整,混凝土就不能满足现场的需求,施工质量无法保证。在犹豫不决间,已经对混凝土的实体质量造成了很大伤害:混凝土离析导致堵管、堵泵,造成施工中断,形成冷缝、水纹、烂根、不密实等质量缺陷;混凝土流动性不能满足要求,现场向混凝土中加水,造成混凝土强度降低。

(二)影响混凝土入模前性能的因素

1.施工工艺和质量要求高

混凝土施工机械化程度越来越高,施工工艺和质量标准越来越严格,这对混凝土硬化前的性能提出了更高的要求,增加了控制难度。

2.材料复杂多变

配制混凝土所使用的材料趋于复杂,原材料的品质对混凝土硬化前的性能影响突出;原材料的质量、品质经常出现波动,加上全国环保压力造成的原材料供应紧张,这种波动就更加频繁,没有任何一个拌合站做到原材料质量稳定不变。

3.环境多变性

混凝土工程施工环境复杂多变,气温变化、运输时间变化都会使混凝土在入模前的性能不能满足要求。

(三)混凝土配合比是否需要调整

笔者认为,保证混凝土所形成的结构物能够达到设计者的初衷是混凝土工程的目标,也就是说要保证混凝土硬化后的力学性能、耐久性能达到设计要求。本领域的技术人员采取的一切技术手段和管理措施都是为了实现这一目标,是不能改变的。

而混凝土配制过程中对配合比参数的调整,是为了保证混凝土在入模前达到理想的工作性,以保证混凝土结构能够很好地密实、成型,同时也保证混凝土胶凝材料用量、水胶比等关键参数受到控制,使混凝土的硬化后性能达到预期效果。

所以,笔者认为,在混凝土生产配制过程中必须根据实际情况对配合比做出调整。而且这是保证混凝土工程质量的良好措施,对此的阻碍者实际上是混凝土质量的破坏者。

三、如何调整配合比

(一)明确目标

1.混凝土硬化前的目标

混凝土在硬化前要保证入模时的混凝土工作性良好、不离析、不泌水,工作性与施工工艺相匹配、施工过程顺利,入模后不泌水、少浮浆。

2.混凝土硬化后的目标

混凝土硬化后的力学性能、耐久性能达到设计要求,结构无严重缺陷。

(二)弄清楚原因

1.材料因素

材料对混凝土硬化前性能的影响可以归结为三个方面:

(1)需水量变化

材料的需水量增加时,不做出调整就会使混凝土流动性降低。例如:骨料含泥量、粉尘含量增加、粉煤灰烧失量增加、使用热水泥、减水剂有效成份降低等因素都会使混凝土需水量增加(不局限于以上因素),与之相反的情况则会使混凝土需水量降低,不做出调整混凝土可能会出现离析、泌水等问题。

(2)含气量变化

粉煤灰烧失量增加、砂含泥量增加会导致混凝土含气量降低,如果含气量降低过多,就会使混凝土粘度增加或浆体不饱满、离析等情况,有时粉煤灰等材料的变化会使混凝土含气量大幅度增加,可能有损混凝土强度。

(3)骨料级配变化

导致混凝土级配变化主要是因为粗、细骨料颗粒的变化。例如:粗骨料中较小的颗粒增加、细骨料变粗可能使混凝土的包裹性变差,细骨料太细可能会使混凝土更加粘稠。

2.环境因素

(1)温度

气温变化对混凝土硬化前性能表现在:一是混凝土流动性损失的速度变化;二是引气混凝土中对含气量影响较大。

(2)混凝土运输时间

一个拌合站往往会向多个工点供应混凝土,而不同工点所需要的运输时间必然不同,有时差距还很大。如果都是按照同一个配合比拌制混凝土而不经过调整的话,混凝土在到达各个工点时的流动性可能会差距很大。

3.影响硬化后性能的因素

(1)配合比不能实现预期效果

上文中所叙述的影响混凝土硬化前的因素,都有可能使配合比达到预期的效果。例如:混凝土入模前的工作性不好就难以保证混凝土均匀、密实,那么硬化后的性能就无法保证。如果施工现场向混凝土中加水,就会使水胶比增加,从而使混凝土的力学性能和耐久性降低。

(2)混凝土实体不能均匀密实

混凝土不能够均匀、密实有两方面原因:一是管理原因,没能按要求布料、振捣;二是由于混凝土本身不是均匀的,这与配合比不能实现和施工现场的操作关系很大。

(三)掌握配合比各种参数对混凝土性能的影响

1.水胶比对混凝土强度和耐久性起决定作用

在材料没有很大波动的情况下,水胶比对混凝土硬化后的性能起决定作用,这一点是毋庸置疑的。笔者曾经做过试验,砂的含泥量在0%-8%之间,水胶比不变的情况下,混凝土的抗压强度和电通量没有明显差别。

2.各种材料的比例对混凝土工作性起决定作用

混凝土的包裹性、粘聚性、流动性等工作性能(俗称和易性),是由组成混凝土各种材料的体积比例决定的,如果工作性不好,一定是各种材料的体积比例不合适。经常遇到砂石级配不合理而使混凝土工作性变差的情况。

3.含气量在混凝土中的作用

含气量增加了混凝土浆体的体积,使混凝土变得更加饱满,降低混凝土的粘度使混凝土的整体工作性变好。但含气量增加过多也可能使混凝土容易过振、分层、浮浆过厚,甚至会损失强度。因此含气量在混凝土中也需要加以限制,通常控制在2-4%是合理的,引气混凝土(非自密实混凝土)也不应超过7%。

(四)试验数据指导

混凝土专业的技术人员都知道,设计配合比时每个配合比是需要设计三个水胶比的。但很少人想过为什么要设计三个水胶比。

上文中我们提到“保证混凝土所形成的结构物能够达到设计者的初衷是混凝土工程的目标”,配合比设计也必须围绕这一目标开展。比如:抗压强度是设计的目标之一,做了三个水胶比就得到了三个目标值,把水胶比作为自变量,抗压强度作为因变量,就可以绘制出水胶比与抗压强度的关系曲线,在这条曲线上我们可以找出所需目标值所对应的水胶比。

如果三个水胶比的范围较小,不能够涵盖更多的目标值,可进行更宽范围的试验,绘制出水胶比与强度、耐久性等指标的关系曲线,这条曲线无论是指导配合比的选配或是混凝土施工都有很强的指导性。

与绘制水胶比与目标值的关系曲线一样,骨料含泥量、混凝土含气量对混凝土目标结果的影响也可以通过类似的试验绘制出曲线,找出规律,用于指导配合比调整。

(五)控制关键参数,做好平衡

1.控制关键参数

上文中讲到了影响混凝土硬化前及硬化后性能的各种因素,也讲到了如何通过试验找出因素与目标结果之间的关系。在配合比调整中控制好水胶比、含气量、砂率等关键参数是非常重要的,只有控制好这些参数混凝土的性能才能够超我们预期的方向发展。

2.做好平衡

做好平衡是指做好混凝土硬化前和硬化后性能之间的平衡,入模之前使混凝土具有良好的工作性,硬化后能够形成均匀、密实且达到设计要求的结构,混凝土硬化前的性能与硬化后的性能同等重要。举个例子:C40的混凝土,一方混凝土中使用130kg的总用水量,水胶比为0.36,在试验室可以得出很好的力学性能和耐久性数据,但由于用水量太少,使混凝土非常粘、阻力大,施工现场难以把它输送到模板里面,更不用说形成满足设计的结构了,这种情况就是未能把握好混凝土硬化前和硬化后性能之间的平衡。

(六)配合比调整方法

1.拌合站内调整

调整砂率、碎石比例、外加剂掺量都是混凝土拌制过程中常用的手段,很多时候也可以用这些手段解决问题。但个别时候这些手段是不够用的,在这种情况下,笔者认为水胶比和胶凝材料总量也可以做出调整,当然前提是不降低设计目标值,而水胶比和强度或耐久性的关系曲线就是调整依据。

2.施工现场调整

施工现场混凝土调整通常是因为混凝土的流动性损失而不能达到施工要求。额外加水或减水剂搅拌都可以放大混凝土的流动性,但加水会使混凝土的硬化性能受损,所以是不被允许的。而使用减水剂在施工现场调整混凝土流动性是可以接受的手段,澳大利亚等国家也常使用这种方法。

四、由谁来调整配合比

上文中内容足以说明:通过调整配合比使混凝土的质量达到预期效果,是需要十分丰富的经验和扎实的专业知识的。所以混凝土配合比的调整应该由具备丰富的施工经验和扎实专业知识的混凝土技术人员来主导,工地试验室主任当是该项工作的主要责任人。

五、结束语

(一)在混凝土配制过程中必须根据实际情况对混凝土的施工配合比做出调整,而且应该将其作为一项常态化的工作。

(二)变配合比正是不改变结构的设计目标,改变的基础是充分的试验结果,而不是不顾目标的随意改变,这是不变之变。

混凝土试验人也应该跳出试验室思考,从工程的角度来看待混凝土施工中的问题,思考混凝土工程的目标,思考通过改变技术(管理)手段来达到工程的目标,使工程目标不偏离设计。

(三)混凝土配合比的调整应该由具备丰富的施工经验和扎实专业知识的混凝土技术人员来主导。

 

十分感谢您阅读我们网站的文章。如需转载原创文章,敬请注明文章出处及作者,并设置跳转到原文的链接!

朱永清
广告也精彩

评论已关闭!

目前评论:2   其中:访客  2   博主  0

    • 旺仔牛奶 旺仔牛奶

      感谢指点,受益匪浅!

      • 凌帆 凌帆

        在目前的施工环境下,对于混凝土配合比的调整,在很大程度上,在管理中是不被允许的。甲方制定了很多办法来限制工程施工单位对于混凝土的调整,所谓的信息化技术就是其中的主要手段之一。甲方所依据的东西就是混凝土材料的稳定。他们认为控制材料的稳定是施工单位必须做到的。因此调整的范围非常有限。这个问题实际上是施工单位和甲方的一个博弈。你有矛,我有盾,相关的技术就在不断的发展中。只是并不是按照混凝土质量控制所需要的方向去发展。