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C60高強混凝土配比設計優(yōu)化及質量控制措施分析
某住宅小區(qū)配套學校工程,結構形式為鋼筋混凝土框–剪結構。負1層至地上4層墻、柱等主要承重構件設計混凝土強度等級為C60,坍落度為180~220mm,混凝土澆筑方式為汽車泵送,初步統(tǒng)計共需C60混凝土約5000m3,混凝土拌和站距施工現(xiàn)場約5km,運輸時間約30min。本工程混凝土技術要求如下:(1)保坍。由于C60混凝土坍落度損失較大,混凝土配合比設計時應充分考慮坍落度損失問題;(2)性能穩(wěn)定性。主要包括強度、工作性能兩個方面,C60混凝土對材料、環(huán)境及施工工藝較為敏感,必須高度關注;(3)降粘。為保證C60混凝土工作性能,便于澆筑施工,混凝土出廠坍落度應為240mm,其損失速率為10mm/h。對于保坍、降粘這2方面的控制,主要通過優(yōu)化配合比設計實施控制。
選擇性能優(yōu)良的水泥、礦粉、外加劑、水等原材料,合理調整水膠比、砂率、粉煤灰等級有效提高混凝土強度及性能,并通過強化混凝土生產、澆筑、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)質量控制,實現(xiàn)混凝土質量穩(wěn)定性控制。
2.1原材料
(1)水泥:采用P·O42.5水泥,標準稠度用水量為28.3%,比表面積為361m2/kg,3d、28d抗折強度依次為6.1MPa、9.6MPa,抗壓強度依次為30.2MPa、51.2MPa,初、終凝時間分別為181min、267min,通過標準試驗檢測其安定性滿足要求。
(2)礦粉:采用S95礦粉,比表面積433m2/kg,7d、28d活性指數(shù)分別為84%和102%,流動度比為100%。
(3)粉煤灰:采用F類Ⅰ級粉煤灰,細度為9.8%,用水量比93%,燒失量1.07%。
(4)砂石:選用人工砂,細度模數(shù)為2.7,石粉含量為4.2%,MB值0.75;5~25mm連續(xù)級配碎石,壓碎值為4.5%,含泥量為0.2%。
(5)外加劑:采用AN4000標準聚羧酸系高性能減水劑,其減水率為28%。
(6)水:普通飲用水。
2.2配合比
按照JGJ55-2011《混凝土配合比設計規(guī)程》相關要求實施配合比設計。經混凝土試拌配合比及相關檢測數(shù)據,采用配合比為水泥426kg/m3、粉煤灰53kg/m3、礦粉53kg/m3、砂689kg/m3、石1033kg/m3、外加劑10.60kg/m3、水膠比為0.31、水156kg/m3;最終檢測28d抗壓強度為78.30MPa,達到了設計要求,作為工程實際應用理論配合比。
按照最新實施的混凝土拌合物性能檢測標準,對混凝土拌合物實施檢測;并結合混凝土力學性能檢測標準,對混凝土強度實施檢測。混凝土試件規(guī)格為100mm×100mm×100mm,通過具體試驗得出換算系數(shù)為0.95。
3.1水膠比對混凝土抗壓強度的影響
采用確定的理論配合比,對水膠比為0.33、0.31、0.29這3種條件下的混凝土抗壓強度進行檢測,先后實施6次平行檢驗,得到3種水膠比條件下混凝土28d標準抗壓強度,具體檢測結果為:1)水膠比0.33時,28d抗壓強度值為68.70MPa,極差12.20,標準差為3.30;2)水膠比0.31時,28d抗壓強度值為79.20MPa,極差11.40,標準差為3.20;3)水膠比0.29時,28d抗壓強度值為85.20MPa,極差10.10,標準差為3.10。通過以上檢測結果能夠看出:特定條件下,降低水膠比,可顯著提升混凝土抗壓強度,保證結構承載性能。
3.2砂率對混凝土性能的影響
根據確定的理論配合比,對砂率分別為37%、40%、43%、45%條件下的混凝土抗壓強度及工作性能進行檢測,先后連續(xù)實施6次平行檢驗,得到不同砂率混凝土28d標準抗壓強度及工作性能檢測結果,具體見表1。
由表1可知:特定條件下,砂率越大,混凝土28d抗壓強度越低;最佳砂率為40%,該條件下混凝土坍落度損失小、流動性強便于施工。
3.3粉煤灰級別對混凝土性能的影響
根據確定的理論配合比,選用Ⅰ級、Ⅱ級粉煤灰進行拌和,先后連續(xù)6次進行平行檢驗,得到兩種粉煤灰級別條件下混凝土28d標準抗壓強度及工作性能試驗數(shù)據,具體見表2。
由表2可知:Ⅰ級粉煤灰拌制的混凝土強度高、流動性大、坍落度損失小,便于施工。
4.1生產過程的質量控制
(1)原材料質量控制。C60混凝土強度及性能受材料及外界因素影響較大,混凝土生產過程中應嚴格控制原材料質量,確保滿足相關標準要求,防止混凝土質量不達標。原材料進場時應進行嚴格檢查。
1)水泥主要檢查溫度、比表面積。
2)粉煤灰主要檢測細度、色澤、燒失量等指標。
3)礦粉主要檢測比表面積、色澤、溫度。
4)外加劑主要檢測減水率、含氣量及坍落度等指標。
5)砂主要檢測級配、純度、細度模數(shù)等。
6)碎石主要檢測級配、含泥量、壓碎值等指標,以確保所有指標符合要求。對于C60混凝土原材料應單獨存放、專料專用。
(2)配合比控制。技術人員應根據混凝土配合比料單對生產配合比實施校核。
(3)開盤鑒定?;炷涟柚魄霸囼灆z測人員應對砂石含水量進行測定,技術人員應對生產配合比實施優(yōu)化,確定施工配合比,并科學控制水膠比。
(4)拌和質量控制。嚴格控制拌和時間、溫度等各項指標,確保滿足規(guī)范要求,且應保證拌和站運行狀態(tài)良好。
(5)出廠檢測。混凝土出廠時,應逐車檢測坍落度等指標,確保性能良好。
(6)現(xiàn)場檢測。混凝土生產廠家應安排專業(yè)技術人員跟車進行檢查,各車應配備不少于20kg相同類型的減水劑,方便進行坍落度調整;混凝土放料前,應快速旋轉罐體60s,確?;炷辆鶆蛐?。
4.2混凝土澆筑過程的質量控制
(1)混凝土澆筑前,應對鋼筋、模板實施全面檢查,確保達到混凝土澆筑條件,保證混凝土澆筑質量。
1)嚴格按照設計要求對鋼筋、預埋件實施檢測,確保位置、數(shù)量、型號、間距等相關指標符合規(guī)范及設計要求。
2)模板工程檢查主要針對模板位置、拼縫、垂直度、平整度、穩(wěn)定性等進行檢查,確保滿足施工規(guī)范要求。
(2)混凝土澆筑前應提前24h與混凝土拌和站溝通,提報混凝土澆筑計劃及方量,并進行書面技術交底,明確混凝土澆筑施工要點,嚴禁私自加水,確?;炷撂涠葷M足要求。
(3)混凝土澆筑應均勻、連續(xù)進行,中途停頓時間不能過長。若必須停止時,應按照規(guī)范要求設置施工縫。混凝土澆筑過程中應及時進行振搗,并采用托板進行收面抹壓,防止產生干縮變形;同時外檢人員應加強與拌和站聯(lián)系,確?;炷凉皶r,確保不斷車、不壓車等現(xiàn)象,避免混凝土等待時間過長形成冷縫。
(4)混凝土振搗采用插入式振動棒進行振搗作業(yè),振搗密實度高、速度快、效果好。而針對密封性較高的門窗周邊振搗,應采用人工敲擊、插搗等方式進行振搗,以有效避免造成破壞。
(5)實行質量驗收及樣板先行制度。為有效提升混凝土施工質量,應嚴格執(zhí)行工序驗收及樣板先行制度,嚴格控制各道施工工序,強化施工過程質量控制,堅決做到完成一項驗收一項,針對施工質量不達標的工序堅決予以返工處理,以保證施工質量。
(6)混凝土澆筑過程中,應嚴格控制混凝土溫度,防止內外溫差過大,造成混凝土開裂,影響結構強度和承載性能?;炷翝仓瓿珊蠹皶r采用塑料薄膜進行覆蓋,防止水分散失過快,并起到保溫作用,防止混凝土產生干縮裂縫?;炷翝仓瓿珊螅舢a生裂縫應根據裂縫程度科學采取修復措施。
(7)坍落度是評價混凝土質量和性能的重要指標,直接決定混凝土工作性能,因此施工中應進行嚴格控制,確保坍落度滿足要求;同時,應嚴格混凝土運輸過程中,為防止混凝土坍落度損失過大,應保持混凝土運輸車罐體始終處于滾動狀態(tài),防止混凝土產生離析;混凝土運至現(xiàn)場后,泵送前應快速旋轉罐體,確?;炷翑嚢杈鶆蚝笤龠M行卸料,若現(xiàn)場檢測坍落度不達標,應加入適量減水劑,攪拌均勻后再進行卸料,禁止私自加水。
(8)混凝土澆筑完成后,應及時進行抹壓收面,以有效提高混凝土抗裂能力,防止產生裂縫。同時混凝土收面時,應嚴格控制表面平整度,全面提升工程建設質量。
4.3混凝土澆筑后期養(yǎng)護質量控制
C60高強混凝土由于水泥用量較大,內部水化反應強烈,溫度上升較快,導致水分大量散失,為有效控制混凝土內外溫差,避免混凝土開裂,混凝土澆筑完成后應及時進行養(yǎng)護。
當建筑結構墻、柱混凝土達到一定強度后,方可進行模板拆除作業(yè),拆模后及時采用毛氈、棉被進行覆蓋,并進行澆水養(yǎng)護,確保棉被始終處于濕潤狀態(tài);頂板澆筑完成后及時采用滿鋪塑料薄膜、毛氈方式進行覆蓋并灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間至少為14d,以達到最佳養(yǎng)護效果。
綜上所述,混凝土質量是保證建筑工程施工質量的根本,優(yōu)化混凝土配合比設計,加強混凝土生產、澆筑、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)質量控制,能有效提升建筑工程整體施工質量,以延長使用年限。結合某小區(qū)配套學校項目施工實踐,對C60高強混凝土配合比設計優(yōu)化及質量控制展開綜合分析,具體結論如下。
(1)利用試拌確定的混凝土配合比進行混凝土生產、施工,通過試驗檢測證明,混凝土拌合物相關性能符合施工標準要求。混凝土結構施工完成后,外觀質量、色澤滿足標準要求。
混凝土試件標養(yǎng)28d后其強度達到設計值的128%~142%,同養(yǎng)28d后強度均超過71.1MPa,建筑結構強度滿足設計要求。
(2)特定條件下,降低水膠比,可顯著提升混凝土抗壓強度,保證結構承載性能。
(3)特定條件下,砂率越大,混凝土28d抗壓強度越低;最佳砂率為40%,該條件下混凝土坍落度損失小,流動性好,便于施工。
(4)Ⅰ級粉煤灰拌制的混凝土強度較高,流動性大,坍落度損失小,施工更方便。
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