水工混凝土试验室配合比的转化和调整.pdf

第 9卷第 5 期 2 0 1 1 年 1 O 月 南水北调与水利科技 S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Di v e r s i o n a n d Wa t e r S c i e n c e& Te c h n o l o g y Vo 1 ． 9 No ． 5 0c t ． 2 0 1 1 d o i ： 1 0 ． 3 7 2 4 ／ S P ． J ． 1 2 0 1 ． 2 0 1 1 ． 0 5 1 3 3 水 工混凝 土试验 室配合 比的转化和调整 韩 玉莲 ， 司天鹏 ， 刘佩 河 ( 1 ． 河北省水利科学研究院， 石家庄 0 5 0 0 5 1 ； 2 ． 中国水利水电第十三工程局有限公司， 山东 德州 2 5 3 0 0 0 ) 摘要： 结合水利工程施工实践及试验室配比所依据的规范， 根据现场砂石骨料的含水率、 粒径大小、 外加剂的状态等 实际情况及施工工艺、 混凝土状态等因素及时对试验室配合比进行转化和调整， 使试验室配比能更好的应用于工程 当中， 以确保混凝土在浇筑过程中质量能得到很好的控制 ， 保证工程顺利实施。 关键词： 含水率 ； 骨料粒径； 调整； 试验室配合比； 施工配合比 中图分类号 ： TU5 2 8 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 — 1 6 8 3 ( 2 O l 1 ) 0 5 — 0 1 3 3 — 0 3 T r a n s f o r ma t i o n a n d A d j u s t me n t o f L a b o r a t o r y Mi x t u r e P r o p o r t i o n o f Co nc r e t e i n W a t e r Eng i n e e r i ng HAN Yu - l i a n ， S I Ti a n - p e n g 2 ， LI U Pe i — h e 0 ( 1 ． He b e i Wa t e r R e s o u r c e s R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 0 0 ， C h i n a ； 2 ． C h i n a Wa t e r Co n s e r v a n c y a n d Hy d r o p o we r En gi n e e r i n g Bu r e a u C o． ， Lt d． XI I I ， De z h o u 2 5 3 0 0 0， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Ba s e d o n t h e wa t e r e n g i n e e r i n g p r a c t i c e a n d t h e s t a n d a r d l a b o r a t o r y r a t i o， l a b o r a t o r y mi x t u r e p r o p o r t io n o f c o n c r e t e e o u l d b e t r a n s f o r me d a n d a d j u s t e d i n t ime ， a c c o r d i n g t O t h e o n - s i t e s a n d a n d g r a v e l a g g r e g a t e wa t e r c o n t e n t ， p a r t i c l e s i z e ， a d d i — t i v e s ， e n v i r o n me n t a l c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e s a n d c o n c r e t e s t a t e ， t O ma k e i t b e b e t t e r a p p l i e d t o p r o j e c t s ， w h i c h e n s u r e s t h e q u a l i — t y o f c o n c r e t e c o u l d b e we l l c o n t r o l l e d i n c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a n d t h u s t o g e t t h e s mo o t h i mp l e me n t a t i o n o f p r o j e c t s ． K e y w o r d s ： wa t e r c o n t e n t ； a g g r e g a t e p a r t i c l e s i z e ； a d j u s t me n t ； 1 a b o r a t o r y mi x t u r e p r o p o r t i o n ； c o n s t r u c t i o n mi x t u r e p r o p o r t i o n 在水利工程施工中， 经常会使用各种各样的混凝土配合 比， 可以说没有混凝土配合 比就无法进行混凝土施工 ， 水利 工程对配合比的使用有较严格的使用规定。从试验室给定 的各种试验室配合 比不能直接运用到施工中， 原 因是试验室 配合比所用各种材料的用量为试验室标准状态下的用量， 与 施工现场的材料状态不尽相同。同时又由于拌合量、 计量精 度、 原材料质量波动等原因使得试验室配合比不能直接用于 施工 ， 必须经过施工配合比转化调整才能使用。 1 施工配合 比调整 的原则 试验室配合比是根据混凝土特性和质量要求决定的， 所 以施工配合比的调整首先要考虑保证试验室配合比混凝土 所能达到的所有性能。一是混凝土的水胶 比。水胶 比是决 定混凝土性能的一项最重要的指标， 在实际施工中因原材料 的变化差异 ， 如骨料的级配、 形状、 超逊径， 砂子的砾石含量 以及砂石的含水率等有可能使混凝土的和易性、 坍落度难以 满足施工要求 ， 需调整配合比， 但这一调整必须保证混凝土 的水灰比不变。二是含气量。耐久性要求混凝土要保证有 一 定的含气量， 所以含气量与水灰比同样是混凝土的重要指 标， 配合 比的调整要保证混凝土的含气量在要求范围内。三 是施工要求。调整后的混凝土拌和物需满足施工的坍落度、 和易性等要求。以上三条是混凝土施工配合比调整必须坚 持的原则。 2 试验室配合比产生过程 如果要调整施工配合 比必须了解试验室配合比的产生 过程， 才能准确调整施工配合比， 并保证试验室配合 比的各 项指标值不发生变化 。根据 S L 3 5 2 — 2 0 0 6 ~ 水工混凝土试验规 程》 [ ， 砂、 石料由已确定的水量、 胶凝材料用量和砂率 ， 根据 “ 绝对体积法计算” ， 即： ， 一1 一[ ‰ ／ +耽 ／ ／ + ] 砂子用量 ： 巩 一 ， g s 10 石子用量 ： m g 一 ， g ( 1 一s ) 式中： ， 一每立方米混凝土中砂、 石的绝对体积( m3 ) ； 一 砂子饱和面干表观密度( k g ／ ms ) ； 一石子饱和面干表观密 度 ( k g ／ ma ) 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 8 — 0 3 修 回 日期 ： 2 0 1 1 一 O 8 — 2 5 网络出版 时间 ： 2 0 1 1 - 0 9 — 0 4 网络出版地址 ： h t t p ： ／ ／ ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 1 3 ． 1 3 3 4 ． TV． 2 0 1 1 0 9 0 4 ． 0 8 2 0 ． 0 2 5 ． h t ml 作 者简 介： 韩玉莲( 1 9 6 4 一 ) ， 女 ， 河南长垣人 ， 高级工程师， 主要从事工程质量检测及建筑材料等方面研究。E - ma i l ： h a n y u l i a n 8 8 3 @y a h o o ． c o i n ． c n | ! ． 1 33 ． 第 9卷 总第 5 6期 南水北调与水利科技 2 0 1 1 年第 5期 通过上面公式可以看出， 试验室配合比砂子石子的密度 都是以饱和面于表观密度为准的。表观密度的定义——多 数材料为多孔物质， 具有与外部相通 的开 口孔和不通 的闭 孔 ， 将含有闭孔材料的密度称为“ 表观 密度” 。表 观密度 一材 料的质量／ ( 实质部分的容积+闭孔容积) 。同时还要了解材 料的几种含水状态： 干燥状态——骨料含水率等于或接近于 零；气干状态——骨料含水率与大气湿度相平衡， 但末达到 干燥； 饱和面干状态——骨料其内部孔隙含水达到饱和而其 表面干燥； 湿润状态——骨料不仅 内部孔隙含水达到饱和， 而且表面还附着一部分 自由水。 一 般混凝土配合比以干燥状态的骨料为基准， 而水利工 程常 以饱和面干状态 的骨料为基 准 ， 这一点一 定要 注意。通 过饱和面干和表观密度的定义， 可以理解为水工混凝土试验 室配合比中砂石材料为材料内部为含水状态并达到饱和。 饱和面干含水率以吸水率表示， 将吸水率试验办法用于测定 材料吸水率， 即测定以烘干重量为基准的饱和面干吸水率， 砂吸水率计算公式为： 口】 一 1 0 0 式中： 一以干砂为基准的饱和面干吸水率( ％) ； G o 一饱和 面干砂样质量( g ) ； G一烘干砂样质量( g ) 。 碎石吸水率的计算公式为： m】一— 0 " 3 -- -t J 1 1 00 L J 1 式中： 一以干砂为基准的吸水率( ) ； G】 一烘干试样质量 ( g ) ； G3 一饱 和面干试样在 空气 中的质量 ( g ) 。 3 施工配合 比的调整 3 ． 1 根据材料含水率的不同进行材料用量调整 在施工配合 比的调整中一般将砂石材料烘干至恒重， 这 样其实已经把材料所含的饱和水一起烘干了， 这与试验室的 材料状态已不一致， 计算时应该只去除饱和面干状态以外的 水分( 自由水) 。例试验室配合比见表 1 。 表 1 试验室配 比 Ta b l e 1 L a b o r a t o r y r a t io 水泥 粉煤灰 砂子 z O 水减水剂 剂 ／器。 ) z s e s e s s s z z 注 ： 试目 e 骨料均 以饱和 面干骨料计算 ， 5 ～2 O mm碎 石吸水率 为 0 ． 3 6 ， 2 0 ～ 4 0 m m碎石吸水率为 0 ． 5 ％， 砂子吸水率为 1 ． 2 。 现 场实 际检测 5 ～2 O n l iT l 、 2 0 ~4 0 mm碎石含水率 为零 ， 砂子含水率为 3 ， 施工配合 比应做 以下调整， 水泥材料不 变 ， 粉煤灰材料不变， 砂子应去除以干砂为基准的饱和面干 吸水率 1 ． 2 oA， 砂子实际含水率应为 3 一1 ． 2 一1 ． 8 ％， 此 含水率 为砂料 表 面含水率 。5～2 0 mm 碎石 所 吸水 率 0 ． 3 6 的水量应添加到实际用水量当中， 2 0 ~4 0 mm碎石所 吸水率 0 ． 5 的水量应添加到实际用水量当中。计算如下： 中砂 ( 一6 5 8 ) ／ 6 5 8 1 0 0 ％一1 ． 8 -z 一6 6 9 ． 8 4 4 根据检测实际 5 ～2 0 mm碎石为干燥状态( 6 2 2 一 ) ／ z 1 0 0 一 0 ． 3 6 z： 6 1 9 ． 7 6 9 ． 1 3 4 娃 采 根据检测实际 2 0 ~4 0 I T I1 T I 碎石为干燥状态( 6 2 2 --x )x 1 00 一 0 ．5 z一 6 18 ． 90 5 施工用水量应按下式计算 ： 一 1 L ％ ～ 式中： w施一施工配合 比调整后的单位体积用水量( k g ) ； w试一试验配合比提供单位体积用水量( ) ； w饱一砂、 石为 饱和面干状态的吸水率； w 一砂、 石饱和状态后的吸水率。 调整结果见表 2 。 表 2 根据砂石骨料含水率进行调整结果 Ta b l e 2 Ac c o r d i n g t o a d j u s t t h e mo i s t u r e c o n t e n t of s a n d a n d gr a v e l a g g r e g a t e 砂子 加 水减 剂 名称 泥灰 碎石 碎石 ／ ( 。 ) 2 3 6 7 5 6 5 8 6 2 2 6 2 2 l 4 o 1 ． 8 6 6 O ． O l 8 7 材料含 水质量 施工 配合 比 f } 1 1 ． 8 4 4 —2 ． 2 3 1 —3 ． 0 9 5一 5 1 8 ／ 2 3 6 7 5 6 6 9 ． 8 4 4 6 1 9 ． 7 6 9 6 1 8 ． 9 0 5 1 3 &4 8 2 1 ． 8 6 6 0 ． 0 1 8 7 3 ． 2 根据工地实际情况对其它材料进行稀释调整 同时试验室配合 比中给定的引气剂的掺量为胶凝材料 的万分之零点六， 实际拌合站计量系统均无法达到如此精 度 ， 实际施工 中必须 进行稀 释处理 ， 施工 现场是按 照 1 0 0倍 稀释处理的， 稀释处理后施工配合比根据用水量又进行了调 整， 计算如下 ： 引气剂混合溶液 0 ． 0 1 8 7 1 0 0 =l _ 8 7 此时的施工用水量的计算应为： W 一W0 +W 饱一W 一W 外 式 中： V -~ b 2 H N稀释过程 中添加 的水量 。 调整结果见表 3 。 表 3 根据外加剂进行调整 结果 表 3 B e a d j u s t e d a c c o r d i n g t o a d mi x t u r e 材料 水 粉煤 b 5 ～2 O m 2 0 "~4 0 H m， 减水 引气 名称泥灰 碎石 碎石 剂 剂 3 ． 3 砂石材料粒径 变化对配合 比的调整 3 ． 3 ． 1 碎石超逊径的调整 碎石子的超径含量是指在某一粒径的石料中大于超逊 径筛孔尺寸上线的称超径颗粒， 小于逊径筛孔尺寸下限的称 逊径颗粒 。超径部分可视为上一级骨料， 逊径部分可视为下 一 级骨料 ， 小石 的逊径可视为砂 。碎石超 逊径发生较 大变化 时， 碎石比例调整会使混凝土和易性变差， 坍落度不稳定。 因施 工现场超 逊径 是在 碎石 干燥 状态下测定 ， 要调整 其用量 需知道试验室配合 比中石干燥单位立方用量。砂、 石干燥立 韩玉莲等 水工混凝土试验室配合比的转化和调整 方用量应等于各自单位立方饱和面干重量除以( 1 +饱和面 干 吸水率 ) 。 3 ． 3 ． 2 砂 中的含石量对配合比的调整 一 般做配合比试验时， 大都把砂中 9 ． 5 i n i n以上颗粒筛 除， 再进行试配 ， 有些试验室还把 4 ． 7 5 mr n以上的颗粒筛 除， 其所出的配合比报告中的砂的用量当然就是不含这些颗 粒砂的用量了。但在实际中， 有些砂确实存在着这一部分含 量。如果不考虑这个含量， 按原配合 比材料用量不变执行 ， 就等于是减少了砂用量， 而增加了碎石用量， 违背了原配合 比。这会导致混凝土空隙率增大， 和易性降低 ， 结构整体强 度下降。如果用人工过筛工作量之大不切合实际， 应根据砂 中实测 9 ． 5 mm( 如配比报告是筛除 4 ． 7 5 r n lT l 以上颗粒， 则 相应按 4 ． 7 5 mm) 以上颗粒含量， 进行换算， 把砂用量相应调 大 ， 碎石用量相应调低 ， 才能满足原配比要求 、 4 其他 因数可 能引起 的配合 比调整 4 ． 1 高浇筑环 境 气 温 在低温条件下施工， 水份蒸发、 散失不大， 可以不予以考 虑。但在高温条件下， 如炎热夏季， 高温干燥棚内施工等 ， 水 份会大量蒸发、 散失。这时， 就应适当增加拌合用水量 ， 以弥 补这一部分损失， 保证混凝土的正常用水量。 4 ． 2 模板及相连结构的吸水作用 在使用非钢模板， 特别是就地利用的墙体 ， 地面来代替 模板时， 会从新浇筑混凝土中吸收大量的水份 ， 还有相连结 构的吸水作用 ， 会引起新浇筑混凝土的接触面局部缺水， 强 度降低 ， 严重的还可能会造成质量事故隐患。因此， 除提前 浇水措施外 ， 还应在这些部位适当增加用水量。实际上在每 次浇筑前底层先铺一层同等级砂浆， 可以消除因振捣作用导 致石子下沉， 浆体上浮， 造成底层缺浆现象， 保证结构的整体 性， 还能有效防止施工缝的质量通病。 4 ． 3根 据 现场 测 定数据 调 整 引气剂 用量 目前 ， 不少施工单位只是单纯的认为， 引气剂会导致抗 压强度的损失和表面光洁度的降低， 并且添加引气剂会引入 气泡， 这与传统的要求正好相反当， 其实这是错误的认识， 适 当掺人引气剂时不会影响混凝土的其他性能， 同时引气后形 成相互独立的、 微小的空气泡就被引入混凝土中， 这宛如滚 珠轴承的作用 ， 将显著改善混凝土的拌和物的和易性 ， 并减 少泌水和离析。掺引气剂能使混凝土的含气量增加 3 ～ 6 ％。引气剂 所引入 的气 泡直径 为 0 ． 0 2 5 ～0 ． 2 5 r n I n 。这 种 微气孔 ， 对 于混凝 土 ， 由于气 泡彼此 隔离 ， 切 断毛细孔 通道 ， 使水分不易渗入 ， 可减缓其水分结冰膨胀的作用 ， 提高混凝 土的抗冻性。在水泥用量不变及坍落度不变的条件下能使 混凝土的抗冻性提高 3倍左右。水工混凝土中潮湿的环境 下特别是水位变化区， 要求必须添加引气剂。掺引气剂能使 混凝土的含气量随引气剂剂量增加而增加 ， 所以施工配合比 应根据现场检测混凝土的含气量适当增减引气剂的掺量， 水 工混凝土含气量一般为 3 ． 5 ～5 ． 5 。 4 ． 4特殊 天 气 在浇筑过程中有时会遇到雨天气候， 这样需对配合比进 行随时调整， 拌合站进入单盘拌合操作 ， 不得连续拌合， 这样 有利于随时调整， 同时加强对各种露天材料含水率的检测频 次和现场塌落度的检测频次， 在出机 口可适当降低塌落度。 5 结语 调 整混凝 土施 工 配合 比的正 确 与否 ， 直 接关 系 到混 凝 土的强度等级 、 抗冻等级、 工作度等， 是保证工程质量的重 要环节， 所以必须认真、 细致地做好这一工作 。按规范要 求 ， 在混凝土施工时， 根据现场的砂 、 石集料的实际含水量 ， 将试验室配合 比换算调整成施工配合比。但如果仅仅只限 制于此， 而不考虑其它多变因素， 一味墨守成规， 反而不利 于满足混凝土性能、 质量的要求， 也不符合配合比设计的宗 旨。对试验室给定的配合比须进行验证试验 ， 及时发现试验 室配合比与使用地材料的匹配程度， 同时及时发现施工过程 中各种材料的细微变化并加以适当调整是保证混凝土质量 的根本所在 。 参考文献( R e f e r e n c e s ) ： I- 1 ] S L 3 5 2 — 2 0 0 6 ， 水工混凝土试验规程I S ] ． ( S L 3 5 2 — 2 0 0 6 ， h y d r a u l i c c o n c r e t e t e s t p r o c e d u r e s ／ - 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