浅谈控制混凝土强度的砂率.docx

浅谈控制混凝土强度的砂率 混凝土施工质量控制要求 根据2005年1月1日交通运输部发布的行业标准jtgf80-1-2004的《道路质量评价标准》，明确规定了实测项目中混凝土强度的要求必须满足规范要求。混凝土是当代最主要的建筑材料之一, 水泥混凝土是以水泥为胶结材料﹑骨料和水按一定比例配制, 经搅拌振捣成型, 在一定条件下养护而成的人造石材。硬化后的混凝土应是有一定的力学性能和耐久性能。影响混凝土强度的主要因素有水灰比、各种原材料性质及其配合比、施工环境与养护条件。通过实践认识到, 其中控制混凝土用砂的细度模数和含泥量是桥梁施工中控制混凝土抗压强度的两个十分有效的手段。 本人在工作当中对集料特别是对细集料做了一些研究。 一、 砂的细度模数 配合比与砂率的关系 粒径在0.16~4.75mm之间的骨料为细集料。砂的粗细程度用细度模数MX来表示。在混凝土配合比设计中, 要以它调整砂率与用水量, 以保持混凝土坍落度不变。细度模数越大, 砂越粗, 反之越细。JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》中规定根据沙的细度模数大小范围可将砂划分为粗砂﹑中砂﹑细砂。其中MX在3.1~3.7为粗砂, MX在2.3~3.0为中砂, MX在1.6~2.2为细砂。普通混凝土用砂的MX一般在2.2~3.2之间较为适宜。 在混凝土配合比设计中, 水灰比W/C、单位用水量W、砂率SP是三个基本设计参数。水灰比是影响混凝土和易性、强度、耐久性的主要因素, 水灰比应根据混凝土配制强度与耐久性来确定, 在满足强度和耐久性要求的前提下, 选用较大的水灰比有利于节约水泥。单位用水量与砂率的确定均由规范以中砂为基准提供经验参考值。在混凝土坍落度、粗集料最大粒径、水灰比等其它条件一定的前提下, 若使用粗砂, 则单位用水量可适当减少, 而砂率应适当增加;采用细砂则反之。这是因为集料品种、粒径、级配与混凝土混合料的用水量有关。对于细集料在相同用量下, 若砂过细, 总表面积就较大, 用以包裹其表面的水泥浆就多, 单位用水量与水泥用量也越大;若砂过粗, 拌制混凝土的粘聚性较差, 易产生离析、泌水现象。细集料的性能与用量又和混凝土混合料的和易性密切相关, 最佳砂率 (是指满足一定水灰比与施工和易性要求的前提下水泥用量为最小时的砂率) 的确定关系到混凝土配合比设计应满足的强度、施工和易性与经济性, 所以, 它是很重要的设计参数。在确定时应考虑集料最大粒径、品种、水灰比、砂的粗细等一切与施工和易性有关的因素。在设计和施工中, 不能取规范中砂率参考值的上限, 以增加用砂量来提高混凝土的和易性, 这样即不能满足粗骨料本身的级配, 又不经济。如果使用细砂或偏细中砂, 若采用较大的砂率, 细集料总表面将大大增加。在相同水灰比与水泥用量时, 水泥浆就不能有效地包裹砂粒并填充空隙, 不能获得粘结性较好的砂浆, 因而事与愿违, 砂率越大, 反而无法满足和易性要求。 本人在施工中对几种混凝土做了对比性试验。在同一工地试验室的试验条件、相同的操作与养护条件下, 同标号混凝土配合比不变, 水泥与卵石材料品种、规格不变, 使用中砂 (MX=2.90) 和细砂 (MX=2.17) 两种砂子, 留制试块, 获得表1中的数据。 由表1可见, 仅仅由于砂的细度模数不同, 混凝土28天抗压强度却有着显着差别, 使用细砂配制成的3种不同标号的混凝土抗压强度比用中砂配制成的混凝土分别低12.9%, 9.5%, 7.1%, 且混凝土标号愈低, 影响愈甚。其中C15混凝土由于采用较高砂率, 再加上水泥用量少 (每立方米混凝土用250kg水泥) , 对28天抗压强度的影响更为突出。如上所述, 当砂的细度模数减小, 而砂用量不变, 砂总表面积必然增大, 最终导致混凝土和易性与强度的严重降低。如果增加水泥用量, 这当然是不经济的。增加用水量, 虽然对施工提供便利, 但是混凝土粘聚性及保水性降低, 且影响混凝土耐久性和强度。所以最好的办法还是控制混凝土用砂的细度模数。 细集料级配的影响 优质的混凝土用砂应该是僵硬、纯净、粗细适宜、级配良好的骨料, 这样才能拌制出的混凝土有适宜的工作性和硬化后混凝土有一定的强度、耐久性, 同时, 又达到节约水泥的目的。 混凝土用细集料的级配要求, 应与一定的粗集料级配所组成的矿质混合料一并考虑。但是, 如果细集料的级配不好则很难制成良好的矿质混合料。 我对上例中的中砂进行筛分试验, 结果如表2, 而后再筛去大于4.75mm的颗粒, 余下部分做筛分试验, 结果如表2的括号内数据, 得到的细度模数都为2.90。 从上面表2中得到细度模数的数值主要决定于0.16~2.5mm筛5个粒径的累计筛余量, 由于在累计筛余的总和中, 粗颗粒分计筛余的“权”比细颗粒大, 所以它的数值很大程度决定于粗颗粒含量;另外,