混凝土生產(chǎn)配合比使用中面臨的兩大難題
如何根據(jù)試驗室試驗配合比對調(diào)整控制混凝土生產(chǎn)配合比一直是困擾混凝土技術(shù)人員的一大難題。造成這一難題的原因主要有兩個,一是混凝土原材料發(fā)生改變,另一個是混凝土工程復(fù)雜多變,對混凝土具體要求的技術(shù)指標(biāo)發(fā)生改變。
混凝土企業(yè)生產(chǎn)工作量大,很難保證混凝土所使用的原材料與試驗室配合比設(shè)計時的原材料一致,新進的原材料也不可能等到混凝土配合比設(shè)計(包括校驗)結(jié)果出來才進行生產(chǎn),多數(shù)情況是混凝土原材料沒有來得及試拌就生產(chǎn)使用完了?;炷辽a(chǎn)過程中使用的水泥等膠凝材料即便是同一強度等級、同一廠家,不同批次多多少少都會有些波動,水泥強度或礦物摻合料活性指數(shù)高于或者低于試驗配合比時的試驗值都是很正常的,尚若采用原來配合比可能造成強度波動現(xiàn)象。如何克服混凝土原材料波動保證混凝土質(zhì)量,真正達到設(shè)計要求的≥95%混凝土強度保證率,是試驗室技術(shù)人員面臨、需要解決的問題。
混凝土生產(chǎn)過程中往往遇到新進原材料或有特殊要求的混凝土急于生產(chǎn),混凝土配合比設(shè)計和試驗時間不足。在生產(chǎn)前仍需要對混凝土工作性和短齡期強度進行驗證,對于后期強度如28d或者更長齡期強度、抗?jié)B性、抗凍性、電通量等耐久性指標(biāo)可以邊生產(chǎn)邊驗證。在生產(chǎn)配合比參數(shù)設(shè)計時,應(yīng)保證充足的富余性以保證足夠的合格率,然后根據(jù)生產(chǎn)、試驗數(shù)據(jù)再進行分析、優(yōu)化。
新材料或有特殊要求的混凝土急于生產(chǎn)時,因缺乏試驗數(shù)據(jù)支持,混凝土配合比設(shè)計需要依賴以往的實踐、試驗經(jīng)驗進行。使用新材料生產(chǎn)時,混凝土技術(shù)人員可以根據(jù)已有原材料初步確定新進材料配合比進行生產(chǎn)。有特殊要求的混凝土,混凝土技術(shù)人員可依據(jù)普通混凝土配合比試驗結(jié)果,推定(或依據(jù)規(guī)范計算)增加特殊性能要求后,混凝土配合比參數(shù)的變化趨勢調(diào)整已有生產(chǎn)配合比進行生產(chǎn),并檢測、驗證所生產(chǎn)混凝土的各項技術(shù)指標(biāo)。
混凝土攪拌站供應(yīng)的工程數(shù)量多,工程部位不同,再加上施工工藝、季節(jié)變化等因素,常常出現(xiàn)同種強度等級而性能要求不同的混凝土配合比。以C30為例,有路面C30、房建主體C30、水下混凝土C30、大體積C30……,在加上冬季、夏季、春秋季以及一些特殊技術(shù)要求,混凝土生產(chǎn)配合比管理、使用成為一項繁重的工作。生產(chǎn)過程中,一些特殊混凝土總是不期而遇的,有時沒有時間試驗或等到具體試驗結(jié)果出來就要進行生產(chǎn),只能根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的客戶要求,依據(jù)配合比設(shè)計經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行生產(chǎn)。每個試驗室都遇到過的問題,這樣的問題棘手而又難以回避。
針對以上兩種情況,根據(jù)不同品種、不同批次原材料特點、混凝土工程具體要求、所處的環(huán)境以及氣候特點,進行分類、歸納成系列配合比在生產(chǎn)實踐中是十分必要的。當(dāng)混凝土配合比設(shè)計時間充足時,依據(jù)原材料的特點、混凝土坍落度等因素進行系統(tǒng)試驗,做一個系列配合比,形成各類混凝土的備用配合比,歸納出一些列不同強度等級的混凝土。
類比系列配合比,根據(jù)原材料特點,可以分為多個類比,每個類別的混凝土性能差別較大,配合比參數(shù)、設(shè)計理念不同,配合比設(shè)計、試驗應(yīng)分別進行。如:
(1)常規(guī)泵送混凝土;
(2)常規(guī)非泵送混凝土;
(3)水下樁或坍落度180mm以上的混凝土;
(4)路面混凝土;
(5)細(xì)石混凝土;
(6)自密實混凝土……
生產(chǎn)過程中的類比系列配合比是混凝土生產(chǎn)配合比的集合,類比系列配合比以系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)為依據(jù),生產(chǎn)中不需要類比系統(tǒng)配合比與與試驗配合比一一對應(yīng),混凝土配合比參數(shù)完全一致。這是因為生產(chǎn)配合比的原材料多變性與具體生產(chǎn)條件的變化造成的,具體問題具體分析得到的配合比,類比系列配合比的可以提高混凝土生產(chǎn)的適應(yīng)性。類比系列配合比參數(shù)的設(shè)計,應(yīng)根據(jù)所屬類別混凝土的特點進行。如果試驗類比系列配合比過多,會造成很多配合比沒能用于生產(chǎn),對于特殊類比系列配合比可在混凝土生產(chǎn)前再進行必要的驗證。
(1)水膠比
水膠比與28d抗壓強度的關(guān)系可以通過一元線性回歸進行分析,根據(jù)水膠比與強度數(shù)據(jù)找到對應(yīng)關(guān)系,確定水膠比。其他齡期強度(7d、60d、90d)強度對應(yīng)的水膠比應(yīng)根據(jù)相對于齡期強度數(shù)據(jù)確定,如生產(chǎn)任務(wù)緊急,僅有混凝土3d強度就需要生產(chǎn),就需要根據(jù)以往強度增長率為依據(jù)確定水膠比來保證混凝土28d強度可控。
根據(jù)選擇的混凝土類別及強度等級選擇配制強度和水膠比范圍,然后確定試驗水膠比。如水膠比應(yīng)具有最小水膠比、最大水膠比的范圍,其試驗數(shù)量和配合比參數(shù)設(shè)計,應(yīng)滿足系統(tǒng)試驗為生產(chǎn)配合比提供足夠的數(shù)據(jù)支撐。通過試驗找出滿足混凝土工作性要求的配合比,并根據(jù)試塊抗壓強度得出水膠比與強度的關(guān)系,確定系列混凝土配合比不同強度等級對應(yīng)的水膠比,并驗證工作性,確定系列配合比。
(2)用水量
混凝土用水量受骨料的品種、粒徑、級配,以及混凝土工作性等影響,隨著外加劑的使用,其摻量與用水量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一成為配制混凝土的關(guān)鍵因素之一?!镀胀ɑ炷僚浜媳仍O(shè)計規(guī)范》JGJ55-2011對于怎么確定外加劑摻量和對應(yīng)的減水率并沒有具體描述,如何根據(jù)混凝土拌合物的工作性確定外加劑摻量及對應(yīng)的減水率需要根據(jù)試驗找出。在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)外加劑摻量的選用與混凝土強度等級有一定的關(guān)系。在混凝土工作性一定的情況下,低強度等級混凝土水膠比偏大,需要適當(dāng)?shù)臐{體量來保證混凝土工作性,所以外加劑用量不宜過大,否則會造成用水量降低,漿體減少導(dǎo)致混凝土離析。相反混凝土坍落度相同的情況下,高強度等級混凝土水膠比偏小,外加劑用量不宜過小,否則會造成漿體偏多。因此,在配合比設(shè)計時外加劑的減水率決不能簡單地按照常見推薦的最大減水率確定,而應(yīng)通過試驗確定與混凝土強度等級相適應(yīng)的減水率。系列配合比的用水量不一定相同,但同一類混凝土用水量相差不會太大。
(3)砂率
砂率的選擇受骨料的品種、粒徑、級配,水膠比等因素影響,在選擇砂率時應(yīng)先確定基準(zhǔn)砂率,再根據(jù)基準(zhǔn)砂率通過增減砂率1%~2%進行試拌試驗調(diào)整,在滿足混凝土技術(shù)要求的前提下選擇最佳砂率。試驗中發(fā)現(xiàn)混凝土拌合物粘聚性差,可以適當(dāng)增加砂率1%~2%,直至滿足設(shè)計要求為止。各強度等級系列混凝土的砂率應(yīng)根據(jù)每個配合比混凝土的和易性要求設(shè)定,各混凝土配合比不一定會相同。
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