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淺談漿體比

漿體比就是混凝土中凝膠材料體積加上水的體積合計與混凝土總體積的比值。其中的凝膠材料指的是水泥和摻合料,摻合料就是在混凝土中摻入的無機粉料,具有改善混凝土強度和性能的作用。摻合料有活性和非活性兩種。活性摻合料包括鈣、鋁、硅等氧化物,火山灰或者硫酸鈣,氫氧化鈣。非活性摻合料包括砂巖粉、石灰石粉、粉煤灰、高爐礦渣、沸石粉、硅粉等。漿體比直接影響混凝土的各種性能是否符合使用要求。如果漿體比低于標準值,則混凝土中的骨料表面由于缺少漿體包裹,所以混凝土容易松散沒有黏合性、易掉落;漿體比高于標準值,則混凝土水化熱居高不下,結構不穩定不耐用,后期容易出現裂縫。因此,合適的漿體比能提高混凝土的強度和抗裂性。

一、漿體比對混凝土性能的影響

1、攪拌性能

由于漿體在混凝土中有潤滑的功能,漿體比過于小會使混凝土的流動性減小,產生離析、泌水的現象,因此合適的漿體比能提高混凝土的攪拌性能。

2、力學性能

力學性能指混凝土的強度及耐磨程度。經研究證明,漿體比較小的混凝土強度發展模式為初期強度較高,但是后期呈下降的趨勢。漿體比較大的混凝土強度發展模式為初期強度較低,后期強度呈逐步加強的趨勢。通過對不同的混凝土強度和漿體比的研究可以發現,當混凝土漿體比在峰值時,混凝土的抗壓強度可以達到最佳,同時能夠節約相關材料的使用量。

3、收縮性能

在一定范圍內,混凝土的收縮與漿體比呈正相關,即隨著漿體比的增加而增加,且漿體比增大的比例近似等于收縮的變形值。因此,漿體比控制在一定范圍之內,可以有效的抗收縮。

4、耐久性能

在一定范圍內,漿體比與抗Cl-的滲透性成負相關,即漿體比的越大,抗Cl-的滲透性的性能越低,因此,在耐久性需要著重考慮的時候,可以從提高漿體比的角度入手。

二、合理漿體比標準

影響漿體比的主要變量是水泥、摻合料、水的體積。一般地,對于不同強度的混凝土,漿體比有明確的標準值,如強度等級C30-50的混凝土,漿體體積比為小于等于0.32;強度等級為C50-60的,漿體體積比為小于等與0.35,;強度等級為C60以上的強度等級要小于等于0.38。由于混凝土中包含水、細骨料、粗骨料、水泥、摻合料等等,各種材料在混合的時候均會出現孔隙,則粒徑小的材料會填充粒徑大的材料。細骨料的孔隙由水、摻合料填充,粗骨料的孔隙又被細骨料填充。因此,混凝土的配合比還包含水膠比和砂率等重要參數。

工程實例

以某個工程為例,某城市快速路進行擴建改建工程,需要大批量的混凝土材料。從經濟效益的原則出發,混凝土要求摻加摻合料和減水劑。其中改建路段的混凝土強度為C30,擴建路段的混凝土強度為C50。所用材料為:水泥為普通硅酸鹽水泥42.5;細骨料采用中砂;碎石分為兩種,其中改造混凝土C30的公路使用粒徑5-31.5mm連續級配的碎石,擴建的混凝土C50的公路使用粒徑5-20mm連續級配的碎石;摻合料粉煤灰,取代水泥比率為15-18%。減水劑使用聚羧酸高性能減水劑。

1、計算混凝土配合比

(1)各種材料成分測定

首先對水泥的強度和凝結時間進行試驗,28天抗壓強度為50.1MPa;對水質中的成分進行檢驗,包括pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸鹽、堿含量等指標測定;粉煤灰對細度、含水量、需水量比進行檢測;聚羧酸高性能減水劑進行檢測減水率、收縮率比、泌水率比、抗壓強度比等試驗,減水率為18.2%。

(2)按照混凝土強度選定相關的參數

C30混凝土的設計強度為38.2MPa,水膠比值0.49,砂率42%,漿體比0.30;C50混凝土的設計強度為59.9MPa,水膠比值0.33,砂率40%,漿體比0.34,根據這三個數值使用質量法或體積法進行計算可以得出混凝土的配合比,算出的混凝土配合比進行試驗,配合比如表1。

試驗后,混凝土性能滿足施工要求,C30的28天強度為42.1MPa,C50的28天強度為63.1MPa。為了使混凝土配合比更加合理經濟,在不調整砂率和水膠比的情況下適當調整漿體比,即在原有的基礎上減少0.005進行微量調整,并調整其他材料用量。調整后的配合比如表2。

試驗后,發現混凝土性能滿足施工要求,C30的28天強度為40.4MPa,C50的28天強度為61.6MPa,強度也能滿足施工要求。

通過試驗可以發現漿體比可以做為一個調整變量,在保證水膠比及砂率的情況下,調整漿體比的值,可以適當改變各種材料的用量,也就是說,在保證混凝土的強度標準下,選取較小的漿體比可以在保證混凝土原有的性能基礎上,節約成本。則混凝土C30最終漿體比確定為0.295,C50的最終漿體比確定為0.335。這樣能在較大的節約材料的同時,保證了混凝土的各項性能良好。
 

質量法和體積法都可以用于混凝土配合比的計算,但是質量法的誤差比體積法略大,實際工作中,處理對混凝土的配合比進行計算,還要實施小范圍的試配試驗。經過試驗結果再對混凝土配合比的各成分進行微調后方可使用。其中,通過對漿體比的研究能夠在混凝土配合比中,對水、水泥、摻合料的把握更加精確,有利于各種材料用量的優化計算。


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