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抗冻抗渗混凝土配合比的设计与注意事项

抗冻抗渗混凝土配合比的设计,不但要满足工程设计和施工要求,还要考虑经济成本。混凝土配合比的设计是否合理,关系到混凝土拌合物的性能和其成型后的力学性能与抗冻抗渗性能是否满足设计要求。因此,在进行配合比设计时,应根据工程的设计要求、施工条件、结构型式和原材料的状况,配制出满足强度和耐久性等要求的混凝土,同时在保证工程质量的前提下,尽量节约水泥,合理使用材料,降低工程成本,达到设计的目标。

根据设计要求选用满足混凝土抗冻抗渗指标的原材料

相对普通混凝土,抗冻抗渗混凝土所用原材料的质量要求要比普通混凝土高。

1.1 水泥

水泥的质量对混凝土的质量起决定性作用,抗冻抗渗混凝土应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级不低于42.5 级。

1.2 粗骨料

选择良好的级配可以减小骨料间的空隙率,增强混凝土拌合物的密实性,和易性好,同时大大提高混凝土的强度和耐久性,节约胶凝材料用量。粗骨料的含泥量不得大于1.0% 

1.3 细骨料

细骨料应选用质地坚硬、洁净、级配良好的河砂或细度模数在2.4 2.8、石粉含量控制在6%18%的人工砂。

1.4 其他

抗冻抗渗混凝土中掺入适量的粉煤灰,不仅可以节约水泥,降低工程造价,还可以改善拌合物的工作性,增加混凝土的密实性,提高抗冻抗渗性能。抗冻抗渗混凝土中应掺加引气剂或引气减水剂,使混凝土结构内部产生微小均匀的气泡,提高抗冻融性和抗渗性,从而满足混凝土结构的技术要求和使用要求。含气量应控制在3% 5%

拌制或养护混凝土用水,不能含有对混凝土中钢筋产生有害影响的物质。

根据拌合物的性能选择适宜的混凝土配合比

为了让混凝土具有适宜的工作性、强度和良好的抗冻抗渗性,必须要充分满足工程设计和施工要求,单位用水量、水胶比和砂率是配合比设计的关键参数。

2.1 单位用水量

单位用水量是指单位体积混凝土中水的质量。在满足工作要求的前提下,选用较小的用水量,用水量决定了混凝土拌合物的流动性和密实性。混凝土拌合物用水量增加,流动性会提高,拌合物的粘聚性和保水性会降低。在振捣过程中,水泥浆体与骨料分离,出现流浆、离析、泌水现象,降低了混凝土的强度和抗冻抗渗性。因此,在水胶比不变的情况下,增加用水量就要增加水泥用量,才能让混凝土拌合物的流动性及和易性更好。当水泥浆过多时,粗细骨料的用量必然会相对减少,对混凝土的强度产生一定影响,也会增加水泥用量,提高混凝土的造价。所以,水泥浆的数量应根据具体条件,在满足强度、抗冻抗渗性能的条件下合理使用。

2.2 水胶比

水胶比是指单位体积混凝土中水与胶凝材料的质量比。混凝土的强度和耐久性在很大程度上取决于水胶比。当用水量相同时,水胶比变大,胶凝材料用量减少,混凝土内部的孔隙增多,密实性降低,流动性变大,从而影响混凝土的强度和耐久性。当水胶比变小,胶凝材料用量增加,混凝土的孔隙率降低,密实性增加,混凝土的强度和抗冻抗渗性变好,但工程成本会增加。因此,在满足混凝土的强度和抗冻抗渗性能的前提下,应根据施工要求选用合适的水胶比。

2.3 砂率

砂率是指单位体积混凝土中砂与砂、石总量的质量比。砂率对混凝土拌合物的工作性、强度和耐久性等有显著影响。当砂率过大时,集料的总表面积增大,在水泥浆用量一定的条件下,混凝土拌合物就显得干稠,流动性小。当砂率过小时,虽然集料的总表面积减小,但由于砂浆量不足,不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层来起粘聚作用,因而混凝土拌合物的粘聚性与保水性变差,甚至出现离析、泌水等不良现象。因此,应选取最优砂率,抗冻抗渗混凝土的砂率宜控制在35% 45%,通过坍落度试验确定。

2.4 其他

新拌混凝土应具备以下特性:一是满足运输和浇筑的流动性。二是不为外力作用发生离析的凝聚性。三是不产生分层、泌水的稳定性和易于浇筑振捣的密实性。根据原材料的性能及计算出的配合比,依据《水工混凝土试验规程》(SL352-2006 )的要求及相关经验,进行混凝土拌合物的性能试验。混凝土配合比计算采用假定密度法,拌和采用型号为SJD-60型单卧轴强制式混凝土搅拌机,然后进行拌合物的和易性、坍落度、含气量、凝结时间、容重等试验,判断混凝土拌合物的工作性。当混凝土外观、和易性良好,能够满足混凝土的设计和施工要求时,根据初步确定的水胶比、用水量、砂率、外加剂掺量等确定基准配合比。在基准配合比的基础上,水胶比分别增大和减小0.05进行试拌,用水量不变,砂率可增加和减少1%。符合要求时,再人工翻拌3次后成型抗压、抗渗、抗冻试件。经标准养护28d后,混凝土的抗压强度试件经试压大于配制强度。抗渗试件水压加至规定压力,在8h6个试件中表面渗水的试件少于2个时,抗冻试件在吸水饱和后经反复冻融循环后,相对动弹性模量值不小于60%,重量损失率不超过5%。拌和间温度严格控制在20±5℃,都满足要求后确定设计配合比。

注意事项

一是在施工中要严格控制引气剂。在低强度等级混凝土中掺加引气剂,可明显改善新拌混凝土的性能,提高混凝土的和易性、流动性、黏聚性,降低离析和泌水。在相同坍落度条件下,可以降低混凝土拌合物的用水量,节约水泥。同时,引气剂还可以减少新拌混凝土的坍落度损失。但是,过量掺加引气剂会使混凝土内部产生很多气泡,气泡占据一定空间,密实度降低,对混凝土的强度和抗冻抗渗性影响很大。所以,应确定合适的引气剂掺量,严格控制混凝土的施工质量。引气剂掺量合适,含气量达到一定数量,混凝土才能获得良好的抗冻性能和抗渗效果。

二是在施工中要严格控制含气量。含气量对混凝土的和易性、泌水率、强度、耐久性都有一定影响。含气量过大,使混凝土中引入过多的气孔,孔隙率增加,孔洞太多,容易形成蜂窝状,导致混凝土不密实,强度降低,抗冻抗渗性能下降。含气量过小,混凝土的和易性差,抗冻性差。因此,要将含气量控制在3% 5%

总结

抗冻抗渗混凝土除了正确进行配合比设计,合理选用原材料,并根据现场原材料的实测情况调整施工配合比,还要严格按照施工规范技术要求进行施工。施工现场原材料的品种、质量等有明显变化时,要及时调整配合比。只有严格控制水胶比,加强控制环境温度、运输和浇筑技术,加强养护,使混凝土处于湿润状态,才能更好地保证抗冻抗渗混凝土的质量。


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