混凝土配合比优化及结构早期裂缝防治研究

发表时间:2020/10/12   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:张勇
[导读] 摘要:当代建筑的快速发展以及社会的不断进步,城市逐渐呈现除了高度城市化和工业化的现象,因而导致了我们开始进行大量的建筑工程,进而就要求我们对于建筑施工的要求越来越高,尤其是混凝土方面,众所周知混凝土是建筑施工中必不可少的一部分,混凝土的质量是否符合标准是决定建筑质量的重要衡量标准,进而我们需要高度重视混凝土当前的混合比优化情况以及对于混凝土结构所出现的早期裂缝进行分析,并根据这些产生原因提出针对性
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        摘要:当代建筑的快速发展以及社会的不断进步,城市逐渐呈现除了高度城市化和工业化的现象,因而导致了我们开始进行大量的建筑工程,进而就要求我们对于建筑施工的要求越来越高,尤其是混凝土方面,众所周知混凝土是建筑施工中必不可少的一部分,混凝土的质量是否符合标准是决定建筑质量的重要衡量标准,进而我们需要高度重视混凝土当前的混合比优化情况以及对于混凝土结构所出现的早期裂缝进行分析,并根据这些产生原因提出针对性的防治研究。混凝土结构出现的早期裂缝现象是建筑施工中最易出现的问题之一,它很普遍,但至今也未能得到较好的控制和解决。一旦早期的裂缝未能得到很好的解决,那么后期就会出现宏观开裂的严重情况,并且对与混凝土的表面,耐用性以及安全性产生严重的影响。因此为了有效的防治混凝土结构的开裂情况,因此我们要努力将裂缝控制在最小范围内,不然它会大大的影响建筑物的安全性和整体性。因此,我们面对混凝土结构的开裂情况进行简单的分析,并提出相关的防治措施。
        关键词:建筑施工;配合比优化;裂缝防治;防治研究
        一、优化混凝土配合比是控制混凝土质量的关键因素
        1.1确定混凝土配制强度和施工坍落度。
        配合比设计应保证混凝土在浇筑时达到要求的性能,这就要求设计初始工作性能高于浇筑工作性,应考虑运输、密实等过程对工作性的要求及经此过程引起的工作性损失问题。在室内试配设计时,可先设计低坍落度混凝土,然后通过掺入推荐掺量外加剂或增加水泥浆量来调整至设计坍落度。配制强度的富裕(标准差)应与施工控制水平相一致,考虑到经济和安全因素,一般现场配比设计标准差不宜低于5.0MPa,现场配比设计28d强度富裕宜控制在8-12MPa。
        1.2确定单位用水量,选择水灰比。
        根据集料粒形、级配和外加剂的性能来综合确定用水量。由于水灰比决定着水泥浆体的空隙率,对于给定的材料,混凝土强度只取决于水灰比,因此应尽量找到选定材料水灰比和强度之间的关系,以确定合适的水灰比。在没有经验资料前,应依照鲍罗米公式根据水泥强度和设计强度来计算水灰比,但无论何时水灰比均应同时满足强度和耐久性要求。
        1.3确定混凝土砂率,计算单位混凝土粗、细集料用量。
        砂率根据混凝土类型、坍落度及砂的细度模数和超粒径颗粒含量等综合因素确定。按照密实度理论,在配比设计时应使单位体积混凝土中尽量拥有较大体积的集料,以减少水泥浆体量,而单位体积混凝土中粗骨料体积与最大粒径和砂的细度模数相关,因此,砂率设计应根据施工工艺和结构特点,尽量采用较大粒径的级配碎石和级配中粗砂,并应尽量满足集料整体密级配,以使混凝土性能处于最佳集料组合状态。另外,当在配合比设计时发现混凝土粘聚性欠佳,一般可采用提高砂率、用较细砂替代部分粗砂和增大水泥浆量等措施来加以调整。
        1.4确定外加剂和掺和料的类型和掺量。外加剂优选应贯彻性能价格比最优原则。
        首先应进行不少于3种外加剂的混凝土性能现场优化比对(外加剂可现场优化调整),根据外加剂标准要求和工程对混凝土的要求,选用具有最优指标的外加剂,对单位混凝土的减水剂价格进行经济性比对,然后确定一种外加剂供现场使用,并同时备用一种供应急采用。当掺和料的掺入目的是为改善混凝土和易性时采用较低掺量,对粉煤灰一般控制在10%以下;当掺和料掺入是为降低水泥量时,粉煤灰一般可掺入10%~30%,矿渣可掺入20%~60%,具体掺量应经试配检验并综合各性能指标来确定。
        1.5施工前确定混凝土配料计量。
        为保证施工配比与室内理论配比的一致,现场材料计量应准确,各种材料用量都应以重量计量,避免采用体积或时间(水、液体外加剂)计量。当外加剂以粉剂掺入时,应在施工前以袋装称量并随时抽检,不应现场边生产边称量,以降低人为误差。虽然影响混凝土强度的因素比较多,对于一定的材料而言,一般主要以水灰比和含气量作为影响强度的主要因素,因此如何控制含气量稳定、如何控制集料含水量以保证混凝土水灰比的稳定,是现场施工控制的一个重要方面。现场应经常检测砂石材料的含水量,必要时应采取措施,例如用铲车经常翻拌集料来保证生产中配料的均一稳定性。
        二、如何优化混凝土配合比
        混凝土配合比对混凝土收缩的影响极大,在原材料相同的情况下,不同配合比的混凝土收缩比会出现很大差异,其主要体现在水泥用量、砂率、水胶比以及用水量等方面。例如具有同种强度的混凝土,1m3用水量差30kg,其收缩效果相差约15%。从提高混凝土耐久性的角度考虑,需要尽可能降低单位体积混凝土用水量。减少混凝土用水量的方法主要有降低水胶比,选用弹性模量大、级配好、含泥量小并且吸水率小的骨料,同时选用粉煤灰和减水剂等外加剂。另外,预拌混凝土在用水量一定的前提下,其收缩幅度与水泥用量和砂率成正比,因此,在不影响混凝土正常工作前提下,应当尽量减少用水量与水泥用量,适当加入矿物掺合料与高效减水剂。
        在外加剂家族中,比较常用的是减水剂,其主要作用是降低水胶比、减少混凝土中水的拌合量、改善混凝土孔结构分布、减少小孔数量、消除大孔分布、降低孔隙率、提高其密实度,从而可以提高混凝土的力学性能;其次,可以加快水泥矿物的水化反应,进一步激发粉煤灰的活性。
        粉煤灰加入混凝土中作用繁多,大致可以分为五种:二次反应效应、延缓效应、火山灰效应、减水效应和填充效应。加入粉煤灰的混凝土,其多项指标都优于基准混凝土,但它会对石子与砂浆界面过渡区的性质以及对水泥石孔隙的分布有一定的影响,并且由于粉煤灰颗粒弹性模量高,可以有效抑制混凝土收缩,发挥其约束收缩的作用。
        三、混凝土结构出现裂缝的原因
        3.1建筑材料质量的问题。为了确保建筑工作的质量,必须确保建筑材料的质量。混凝土结构的裂缝是混凝土材料质量的一个重要因素。通常,地面上的混凝土材料通常由沙子、水泥、石头等组成,这些材料的比例将在一定程度上决定混凝土的质量。例如尺寸材料砂岩,如果它们不符合规范,大幅增加混凝土中的空虚大大增加用水量和水泥混凝土结构,而在发生太多的空白,这反过来会导致使用混凝土和大幅增加,反过来又大大减少其强度。与此同时,如果注入过多的矿物物质,不可避免地会导致混凝土粘度和水泥的急剧下降,从而降低混凝土结构的强度。与此同时,如果你在砂岩中加入太多的泥浆,就不可能保持和冻结混凝土。最后,当在混凝土中加入太多的轻物质或其他东西时,它会减慢水泥的硬化,不能保证其强度,从而在混凝土结构中造成裂缝。3.2温度变化的问题。在自然界中,任何事物都会出现热胀冷缩的情况,混凝土结构也不例外。例如在混凝土结构受高温之后会出现膨胀,并且在低温下会出现收缩的情况,进而会出现不同程度的变形,紧接着混凝土结构表面就会出现附加应用力,房屋的结构也会因此受到影响,一旦这些应用力超过了建筑物本身的抗压强度时,混凝土结构就会各种裂缝,假如没有及时地处理,这些裂缝也会逐渐变多,进而使得建筑物的质量无法保证,大部分居民的生命安全也无法得到保证。一般来说,有温度变化引起的裂缝类型一般是八字形和水平形的裂缝。八角形骨折通常出现在建筑物的横向墙上,沿着窗户的对角线撕裂。或者出现在大楼的顶层,用八个字左右进化。这些裂缝的原因是,许多建筑工作都是在零下的温度下完成的,表面冷却了水分,导致一定程度的水分上升,因此,当这些力超过建筑标准时,就会产生与加拉文特人的紧张关系。与此同时,当一些建筑在个别地区进行施工时,会出现不坚固的地基、混凝土下沉和下沉,如果正在进行另一项调查,则会发现许多裂缝,主要是平行的裂缝。这就像腰带上的裂缝,温度改变了,混凝土被压缩了,混凝土被压缩了。首先,在冬季维护混凝土结构方面做得不够好,导致地表温度发生巨大变化,导致裂缝。其次,当浇筑混凝土时,混凝土会对水放热反应做出反应,提高建筑内部温度,增加温度和表面的差异,造成裂缝。
        3.3施工工艺不到位的问题。为了确保建筑的质量,特别是建筑工作必须在现场进行。当你建造一个建筑时,确保你的技术是正确的。但在目前的建筑业,许多基于工程挑战的建筑部门没有充分的理由改变基于实际建筑工作的建设阶段。例如,为早期完成的建设,建筑单位会使它更容易的私人,甚至是根据它,但大部分的部分会削减角,不能满足基本的建筑要求。具体情况是这样的:有时在施工过程中,由于环境管理不畅,导致混凝土中的水分流失得更快,混凝土可能在冷凝物中破裂。其次,许多建筑工人没有足够的技术来使混凝土的厚度正常化或提前抽干,这使得混凝土的均匀性无法达到,因此出现了裂缝。
        四、混凝土预拌配合比优化分析
        混凝土与早期裂谷水平的初步混合与比例密切相关。提高混凝土断裂强度需要优化组件比,从而提高抗拉强度的极限值。在这方面进行了优化共轭系数的试验,该实验对共轭比例进行了不同的测试,将混凝土弹性模块与早期强度变化进行了修改。
        4,1混凝土试验原材料
        本实验采用P,O32.5的硅酸盐水泥,其基本成分如表1所示。
       
        实验分析使用原始骨质作为典型的连续水平,从6毫米到17毫米不等,湿度为0.857%,表面密度为2413kg/ m3;薄壁材料使用中等密度的沙子,可见密度为2501k /m3和2.29;民族标准ii的热度为小于3%,小于105,小于0.9%,小于18%;这种添加剂有效地减少了湿度,这取决于与萘混合的水泥重量的0.25% - 1.1%。原材相关数据都符合国家相关标准要求。
        4,2配合比设计
        这些试验通过添加各种组件дегалятор发起和左拉水泥代替,代替他参加等效替代水泥混合分别为25%和40%,以及对减轻和0.12% 0.52%用于水泥的物质,因此,分布不同的预混合炸药。配合比详情见表2。
        4,3预拌混凝土试验结果
        实验表明,影响弹性模量和早期混凝土强度的因素对环境中混凝土的初步混合作用更大,而火药灰和其他成分的添加剂和添加剂对初步混凝土混合动力的影响更大。将灰添加到粉末中可能会降低弹性模块,并提高预先混合混凝土的效率。灰烬的微流体特性和分散影响了弹性模块和裂变强度,这可以有效地提高混凝土的预混合密封性,试验完成。
        表2不同配合比
       
        五、做好混凝土早期裂缝防治措施是提高建筑物施工质量的重要保障
        5.1做好混凝土早期养护中的温度控制。
        首先,实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成温度骤增,也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应达到下述要求。一是要防止混凝土内外温度差及混凝土表面温度梯度,防止表面裂缝。二是要防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。三是防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。其次,控制混凝土的内外温差。混凝土内外温差不超过25℃,以防止表面开裂;控制混凝土冷却过程中的总温差和降温速度,以防止基底开裂。早期温度裂缝的预防方法主要有:优先采用水化热较低的水泥(矿渣硅酸盐水泥);减少水泥用量;掺入适量的粉煤灰或正浇筑时投入适量的毛石;放慢浇筑速度和减少浇筑厚度,采用人工降温措施(拌制时,用低温水,养护时用循环水冷却);浇筑后应及时覆盖,以控制内外温差,减缓降温速度,尤其注意寒潮的不利影响。
        5.2配合比和材料上的控制措施。
        影响混凝土裂缝产生的重要因素是内外温度差,因此在材料和配比上要从减少内部热量方面入手。首先,尽可能减少水和凝胶材料的用量。一是要注意改善集料的级配,集料在力学方面作用明显,但其本身不释放热量。如果能够改善集料的级配,就会降低混凝土的孔隙率,进而减少填充这些孔隙所必需的胶凝材料数量,而凝胶材料恰恰是释放热量的主要原料;二是要在保证力学结构基础之上,尽可能采用较大粒径的集料。研究表明,混凝土的孔隙率都有一定的自然限制。但是孔隙率越高,所需的填筑这些孔隙的水泥浆自然就越多。如果采取大粒径的集料,其他较小粒径的集料可以更好的填充大粒径集料产生的孔隙,从而减低孔隙率,而且大集料的表面积之和相对较小,用来润湿集料表面所需的水泥浆量也越少,这必然会减少内部所释放的热量。实践表明,在保持混凝土流动性不变的条件下,集料的最大粒径从10mm增大到60mm时,每立方米混凝土的用水量可减少大约50kg,从而也减少了凝胶量的使用;三是要用合理的超塑化剂,主要选择减水率较大,对混凝土的稳定性影响较小,不加速胶凝材料,以及能防止离析和坍落度损失超塑化剂。其次,合理使用外加剂。掺入矿物外加剂可以降低胶凝材料的水化热,但是外加剂必须满足以下要求:不影响混凝土用水量和胶凝材料,因为用水量和凝胶材料的增加必然会增加水化热;对于非大体积的混凝土,可以考虑加入减水型矿物外加剂,因为它可以降低水和水泥用量,从而降低了混凝土的水化热,进而增加了混凝土的抗裂性。
        参考文献:
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