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详解C40混凝土配合比,助你轻松掌握施工要点

通常所说的普通混凝土,是以水泥作为主要的粘合剂,将水、砂、石子等原材料按照一定的比例混合,并在必要时添加化学外加剂和矿物混合材料,通过均匀搅拌、紧密成型以及适当的养护硬化过程,最终形成的一种人造石材。这种材料在固化前处于可塑状态,称为新拌混凝土或混凝土拌合物;而固化后的硬化状态则被称为硬化混凝土或普通混凝土。普通混凝土的强度等级是根据其立方体抗压强度标准值来划分的,我国将普通混凝土的强度等级分为14个级别,分别是C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75以及C80。

一、施工过程中常见的问题

在施工阶段,普通混凝土容易出现温度裂缝的现象,尤其是大体积混凝土,其裂缝产生的主要原因包括:

1.水泥水化热的影响。水泥在水化过程中会释放出大量的热量,并且这种热量主要集中在浇筑后的2到5天期间,导致混凝土内部温度显著升高。对于大体积混凝土而言,这种效应表现得更为突出。

2.混凝土的收缩特性。混凝土在空气中硬化时会发生体积收缩,这种现象被称为混凝土收缩。当混凝土在不受外力作用的情况下发生这种自发变形时,如果受到外部约束(如支撑条件、钢筋等),将在混凝土内部产生拉应力,进而导致混凝土开裂。混凝土裂缝的主要类型包括塑性收缩、干燥收缩和温度收缩三种。在硬化初期,裂缝主要是由水泥水化凝固结硬过程中产生的体积变化引起的;而在后期,则主要是由于混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

3.外界环境温度和湿度的变化。对于大体积混凝土结构而言,施工期间外界气温的变化对裂缝的产生有着重要影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升以及结构散热温度等多种因素叠加而成的。浇筑温度与外界气温直接相关,外界气温越高,混凝土的浇筑温度也相应越高;反之,如果外界温度降低,则会增加大体积混凝土的内外温度梯度。

二、预防裂缝产生的措施

1.选择低水化热的水泥品种。水泥应尽量选择水化热低、凝结时间长的品种,如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥以及火山灰质硅酸盐水泥等。然而,需要注意的是,低水化热的矿渣水泥的析水性相对较大,在浇筑层表面会出现大量水析出的现象。这种现象不仅会影响施工速度,还可能对施工质量造成不利影响。

2.优化混凝土配合比,添加外加剂以减少水泥用量。外加剂的种类繁多,但常用的主要有两种:木钙减水剂和活性粉料-粉煤灰。掺入木质素磺酸钙(简称木钙)减水剂(水泥用量的0.25%),可以延缓水化热的释放速度,降低热峰,起到缓凝作用,在大体积混凝土中可以避免冷接缝,提高工作性和流动性,对收缩及抗拉强度的影响较小。掺入粉煤灰则可以改善混凝土的粘塑性,同时还能降低水化热约15%(掺水泥用量的15%)。

3.对混凝土骨料进行严格控制。粗骨料宜采用连续级配,细骨料宜采用中砂。粗骨料应选择粒径大、强度高、级配良好的材料,以获得较小的空隙率和表面积,从而减少水泥用量,降低水化热,减少干缩,减小混凝土裂缝的开展。

4.改善约束条件,降低温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可以设置滑动层,如条件允许,施工时可以采用刷热沥青作为滑动层,以消除嵌固作用,释放约束应力。

5.提高混凝土的抗拉强度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量过大不仅会增加混凝土的收缩,还会降低混凝土的抗拉强度,对混凝土的抗裂性能十分不利。因此,在混凝土拌制过程中必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下,以减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响;改善混凝土施工工艺。可以采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法;加强早期养护,提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量;在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋,以改善应力分布,防止裂缝的出现。

6.加强施工过程控制:(1)确定降温曲线。混凝土水化热升温时间很短,大约在浇筑后的2-5天,此时混凝土的弹性模量较低,基本上处于塑性及弹塑性状态,约束应力较低。降温阶段,弹性模量迅速增加,约束拉应力也随时间增加,在某时刻超过抗拉强度便出现贯穿性裂缝。实践中偏安全地以截面中部的最高温度降温曲线代替平均降温曲线,利用表1的值求近似解。表1的基本条件是:水泥品种为矿渣水泥;水泥标号为425号;水泥用量为275kg/m3;钢模板。当用其他品种水泥,标号、模板、水泥用量有变化时,将上述数值乘以如下修正系数:tmax=t×=k1×k2×k3×k4.式中:k1、k2、k3、k4、为修正系数。(2)严格控制混凝土的入模温度在30℃以下。(3)埋设冷却管,在第一批开始混凝土初凝时由专人负责往冷却管内注入凉水降温,通过冷却排水,带走混凝土体内的热量。(4)浇筑混凝土时,采用薄层浇筑,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌和物堆积过大高差,混凝土的分层厚度控制在20-30cm。(5)如结构物厚度较厚,一次浇筑混凝土方量较大时,采用分层浇筑,通过增加表面系数,利于混凝土内部散热,分层厚度1.5m左右,层间间隔时间5~14d之间。(6)加强振捣,以期获得密实的混凝土,提高密实度和抗拉强度,浇筑后,及时排除表面积水,进行一次抹面,防止早期收缩裂缝的出现。(7)混凝土浇筑后,搭设遮阳布棚,避免阳光曝晒承台表面。(8)混凝土浇筑后,混凝土表面用上工布覆盖保温,并洒水养生,使硅缓慢降温、缓慢干燥,减少混凝土内外温差。

三、施工工艺

主要从浇筑的方面出发,除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:

(1)全面分层:即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸一般不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

(2)分段分层:混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

(3)斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。