混凝土基本知识

混凝土施工基本知识
讲到混凝土的基本知识,就必须了解混凝土配合比的设计过程,只有了解了混凝土配合比的设计过程才能对混凝土有一个全面了解,才能懂得怎样控制机好混凝土的施工质量。

一、普通混凝土配合比
1、混凝土配制强度计算
在进行混凝土理论配合比设计时首先要计算混凝土的配置强度，为什么要计算混凝土的配制强度呢？我们知道混凝土由于受各种因素的影响，强度并不是一个固定不变的值，而是围绕着配制强度上下波动的值。

为了保证混凝土的设计强度就必须提高混凝土的配制强度，那么混凝土的配制强度要提高到多少才算合适，在配合比设计技术规范中给出了一个计算公式。

配制强度fcu= fcuk+1.645 （式1）
式中 fcu ——混凝土配制强度
fcuk——混凝土设计强度
σ——混凝土抗压强度标准偏差（简称标准差）
n
标准差σ= ∑（X-X）2/n-1 （式2）
i=1
式中 x——各试验数据值
x——试验数据的算术平均值
n——试验数据个数
在混凝土施工技术规范中规定，要求混凝土的抗压强度保证率为95%，公式中
的1.645为95%强度保证率系数。

公式中的样本标准差是衡量样本数据波动性（离散程度）的指标，样本标准差是根据上一时期施工的混凝土的抗压强度经数理统计评定由公式2求得的，标准差波动性的大小受施工水平的影响，混凝土拌合质量控制的好，混凝土的抗压强度值波动范围就小，则标准差小，混凝土拌合质量控制的不好，混凝土的抗压强度值波动范围就大，则标准差也大。

举例说明：
例1、C30混凝土抗压强度如下：
35.0、28.9、40.2、33.6、45.5、34.1、38.2、42.4、30.0、27.4
σ=5.98MPa x=35.5MPa
例2、C30混凝土抗压强度如下：
33.2、37.3、37.1、34.4、39.6、36.4、34.2、37.5、28.6、35.8
σ=3.04MPa x=35.4MPa
混凝土强度离散性的规律遵循正态分布曲线，接近配制强度变化的值站多数，偏离太大或太小的值站少数，标准差小曲线较陡，标准差大曲线较缓。

由公式1可以看出，混凝土的配制强度是与标准差成正比的，标准差大则混凝土的配制强度就大，进而水泥用量也大，标准差小则混凝土的配制强度就小，进而水泥用量也小，具有较好的经济效益。

由于我们是流动性单位，随施工地点的变化，原材料也随之变化，所以我们不能将某一地统计求得的标准差应用到其他施工地点，我们在计算混凝土的配合比强
度时用的标准差是规范上规定的，规范中的标准差是经统计全国平均施工水平求得的。

引起混凝土强度变异的原因有以下几个方面：
⑴材料质量的波动：材料中水泥是影响混凝土强度最重要因素，如水泥的实际强度、储存条件、存放时间的长短等均会引起混凝土强度波动；
⑵配料误差：为了缩小称量误差，必须校核衡器的精度，并应做定期检查。

每日开盘拌制混凝土前，必须测定集料的含水率，扣除相应的拌合水量，增加相应的集料用量。

混凝土变异最大的来源是加水量误差，加水量的误差在于用水量称量的不准确，并且还在于集料含水率难以准确测定，集料堆的外部与内部含水率或上部与下部含水率不同。

⑶拌和、捣实与养护：对混凝土拌和物的充分拌和取决于拌和机的类型，拌和时间也会对强度产生影响，混凝土施工技术规范规定了最小拌和时间，是为了使拌和时间不至于对混凝土强度产生很大影响。

⑷试验误差：试验误差包括取样、成型、养护和抗压强度试验等方面操作的差别给立方体强度带来的变化。

2、基准水灰比计算
W/C=A*fce/fcuo+A*B*fce
式中 A、B——经验系数，查表求得
fcu——混凝土的配制强度
fce——水泥的实际强度
计算出基准水灰比后再按假定容重法或体积法计算砂、碎石等材料的用量，然后进行试拌，观察并调整混凝土拌合物的坍落度和流动性、粘聚性、保水性等各项
和易性指标，以此配合比做为基准混凝土配合比。

在基准水灰比基础上分别减小和增加0.05个水灰比，制作试件并进行标准养护，待抗压强度结果出来后从中选取一个水泥用量最小，强度又能满足设计要求的配合比作为理论配合比指导施工生产。

二、高性能混凝土配合比的确定
高性能混凝土也称耐久性混凝土，混凝土的耐久性主要包括抗冻性、抗蚀性、抗炭化、抗减—骨料反应、耐腐蚀等。

高性能混凝土配合比检测项目有：抗压强度、坍落度、泌水率、含气量、抗裂性、电通量、弹性模量、抗冻性、耐磨性、抗渗性等。

受以上耐久性要求，在《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中根据环境作用等级的不同，对最大水胶比都作了规定。

在进行混凝土配合比设计时，根据设计图纸确定的环境等级，从规范中直接查用。

综合考虑含气量等因素对混凝土强度的影响（混凝土中的含气量每增加1%，混凝土强度约降低5MPa左右），以0.05的间隔降低一到两个水胶比制作混凝土配合比，从中选取胶凝材料用量少，耐久性及抗压强度均满足设计要求的配合比作为理论配合比指导施工生产。

在强侵蚀环境作用条件下，由于混凝土配合比着重考虑了耐久性要求，强度往往比较高，象郑西客专线C30钻孔桩及承台和墩身1M以下处于H4硫酸盐强侵蚀环境下，规范规定最大水胶比≯0.36，混凝土的最终强度可达50 MPa左右，远远大于C30混凝土要求的配制强度37.4MPa。

高性能混凝土为了减少胶凝材料中硅酸盐水泥用量，应使用矿物参合料，目的是为了减少水泥用量大所带来的负面影响，提高混凝土的耐久性。

混凝土的早期强度越高，对混凝土长期性能越不利，在早期越易开裂，不利于混凝土的耐久性，
所以要慎用早强型水泥。

在高性能混凝土中掺加矿物掺合料后，混凝土的早期强度增长速度有所放慢。

在《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中将高性能混凝土的龄期规定为56天。

高性能混凝土在56天龄期后还要做快速抗冻性试验，快速抗冻性试验每4小时一个循环，客运专线设计使用年限为100年，要求抗冻循环F300次，一个抗冻性试验要50天，整个配合比各项指标做全需要106天。

在高性能混凝土中掺入引气型高效减水剂可使混凝土的抗渗性及抗冻性显著提高，由于引气剂在混凝土中引入大量微气泡占据了混凝土中的自由空间，破坏了毛细管的连续性，使混凝土的抗渗性得到改善。

气泡对水分冻结产生的局部压力增大起到了缓冲作用，提高了混凝土的抗冻性。

要达到F300次冻融循环混凝土中的含气量需在4％左右，超过6％时耐久性下降。

泌水会造成混凝土各组分材料的离析，并在粗集料颗粒下放形成水囊。

掺有引气剂的混凝土可增大浇筑稠度，减少材料分离现象，减小泌水率。

高性能混凝土水下钻孔桩的泌水率要求≤1％，其他混凝土的泌水率为零。

三、混凝土施工控制
混凝土配合比设计时一般都是选用基本合格的原材料，但是我们在实际施工中往往由于料源供应等情况，砂、碎石等原材料的质量不能满足要求。

砂中的含泥量超标，粗细不稳定，碎石中的石粉含量超标，级配不良。

这些因素都影响了配合比在施工中的正常使用，造成混凝土拌合物离析、泌水，坍落度减小。

为了满足工地施工的要求，需要在现场对混凝土配合比进行调整（这种调整是不符合要求的）。

但也不是所有不符合质量要求的原材料都能在拌和现场进行调整，对变化大原材料应重新进行配合比设计。

水胶比是控制混凝土强度的主要因素，在对混凝土配合比设计时我们已经对水胶比进行了优化选择。

所以现场调整时均应保持水胶比不便，以增加水泥浆用量或调整减水剂用量的方法使混凝土坍落度达到浇注要求。

由于材料某些指标不合格使调整后的混凝土配合比与理论配合比相比，水泥或减水剂用量增加，加大了工程成本，所以我们要想降低成本就应当控制好地材质量。

大多数造成混凝土劣化的物理的或化学的侵蚀，都是有害介质通过水的侵入而发生的，所以低渗透性是混凝土的第一道防线。

影响混凝土渗透性的主要因素是混凝土的内部结构。

目前使用的各种矿物参合料和减水剂均可以增加高性能混凝土的密实性。

高性能混凝土有一个控制指标“电通量”，电通量是混凝土抵抗外界有害物质侵入能力的一个指标，电通量的大小反应了混凝土的密实程度。

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