設實驗室配合比為:水泥:砂子:石子=1:x:y,並測得砂子的含水量為ωx,石子的含水量為ωy,則施工配合比應為1:x(1+ωx):y(1+ωy)。
按實驗室配合比一立方米混凝土水泥用量為c(kg),計算時確保混凝土水灰比(W/C)不變(ω為用水量),則換算後材料用量為
水泥:C′=C
砂子:C砂=C(1十ωx)
石子:C石=Cy(1+ωy)
水:ω′=ω-Cxωx-Cyωy
【例3-3】設混凝土實驗室配合比為1:2.56:5.5,水灰比為0.64,每一立方米混凝土的水泥用量為251.4kg,測得砂子含水量為4%,石子含水量為2%,求施工配合比。
解施工配合比為1:x(1+ωx):y(1+ωy)=1:2.56(1+4%):5.5(1+2%)=1:2.66:5.61
每1m3混凝土材料用量為
水泥:251.4kg
砂子:251.4×2.66=668.7(kg)
石子:251.4×5.61=1410.4(kg)
水:251.4×0.64-251.4×2.56×4%-251.4×5.5×2%=107.5(kg)
2.施工配料
求出每立方米混凝土材料用量後,還必須根據工地現有攪拌機出料容量確定每次需用幾袋水泥,然後按水泥用量來計算砂石的每次拌用量。
【例3-4】按上例已知條件不變,如采用JZ250型攪拌機,出料容量為0.25m3,求每攪拌一次的投料量。
解攪拌機攪拌一盤混凝土時各種材料的投料量為
水泥:251.4×0.25=62.85(kg)(取用一袋水泥,即50kg)
砂子:668.7×25504=133.0(kg)
石子:1410.4×25504=280.4(kg)
水:107.5×25504=21.4(kg)
為嚴格控製混凝土的配合比,攪拌混凝土時應根據計算出的各組成材料的一次投料量,采用重量準確投料。其重量偏差不得超過以下規定:水泥、外摻混合材料為±2%;粗、細骨料為±3%;水、外加劑溶液±2%。各種衡量器應定期校驗,經常保持準確。骨料含水量應經常測定,雨天施工時,應增加測定次數。
3.摻合外加劑和混合料
在混凝土施工過程中,經常摻入一定量的外加劑或混合料,以改善混凝土某些方麵的性能。混凝土外加劑有:
(1)改善新拌混凝土流動性能的外加劑,包括減水劑(如木質素類、精萘類、糖蜜類、水溶性樹脂類)和引氣劑(如鬆香熱聚物、鬆香皂);
(2)調節混凝土凝結硬化性能的外加劑,包括早強劑(如氯鹽類、硫酸鹽類、三乙醇胺)、緩凝劑和促凝劑等;
(3)改善混凝土耐久性的外加劑,包括引氣劑、防水劑和阻鏽劑等;
(4)為混凝土提供其他特殊性能的外加劑,包括加氣劑、發泡劑、膨脹劑、膠粘劑、抗凍劑和著色劑等。常用的混凝土混合料有:粉煤灰、爐渣等。
由於外加劑或混合料的形態不同,使用方法也不相同,因此,在混凝土配料中,要采用合理的摻合方法,保證摻合均勻,摻量準確,才能達到預期的效果。
4.目前我國外加劑和混合料的摻合方法
(1)外加劑直接摻入水泥中。如塑化水泥、加氣水泥等,施工中采用這種水泥拌製混凝土或砂漿,就可以達到預定的目的,這種方法目前使用較少。
(2)把外加劑先用水配製成一定濃度的水溶液,攪拌混凝土時,取規定的摻量,直接加入攪拌機中進行拌和,這種方法目前使用較多。
(3)把外加劑直接投入攪拌機內的混凝土拌和料中,通過混凝土攪拌機拌和均勻。
(4)以外加劑為基料,以粉煤灰、石粉為載體,經過烘幹、配料、研磨、計量、裝袋等主要工序生產形成幹摻料。攪拌混凝土時,用於摻料按規定數量摻入混凝土幹料中,一塊投料攪拌均勻。
5.混凝土中摻用的外加劑,應符合有關規定
(1)外加劑的質量應符合現行國家標準的要求;
(2)外加劑的品種及摻量必須根據對混凝土性能的要求、施工及氣候條件、混凝土所采用的原材料及配合比等因素經試驗確定;
(3)在蒸汽養護的混凝土和預應力混凝土中,不宜摻用引氣劑或引氣減水劑;
(4)摻用含氯鹽的外加劑時,對素混凝土,氯鹽摻量不得大於水泥重量的3%;在鋼筋混凝土作防凍劑時,氯鹽摻量按無水狀態計算不得超過水泥重量的1%,且應用範圍應符合規範規定。
在矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥拌製的混凝土中,可摻用混合料,混合料的質量應符合國家現行標準的規定,其摻量應通過試驗確定。
(二)混凝土的攪拌
混凝土的攪拌,就是將水、水泥和粗細骨料進行均勻拌和及混合的過程。同時,通過攪拌還可以使材料達到強化、塑化的作用。
1.攪拌方法
混凝土攪拌方法主要有人工攪拌和機械攪拌兩種。人工攪拌一般用“三幹三濕”法,即先將水泥加入砂中幹拌兩遍,再加入石子翻拌一遍,此後,邊緩慢地加水,邊反複濕拌三遍。人工攪拌拌和質量差,水泥耗量多,隻有在工程量很少時采用。目前工程中一般采用機械攪拌。
2.混凝土攪拌機
混凝土攪拌機按攪拌原理分為自落式攪拌機和強製式攪拌機兩類。自落式攪拌機多用於攪拌塑性混凝土和流動性混凝土,適用於施工現場。強製式攪拌機主要用於攪拌幹硬性混凝土和輕骨料混凝土,也可以攪拌低流動性混凝土,一般用於預製廠或混凝土集中攪拌站。
我國規定混凝土攪拌機以其出料容量(m3)×1000為標定規格,故國內混凝土攪拌機的係列為:50,150,250,350,500,700,1000,1500和3000。
選擇攪拌機的類型和規格時,要根據工程量大小、混凝土的坍落度、骨料品種及粒徑而定。在滿足技術要求的基礎上,考慮節省能源,降低成本,提高經濟效益。
3.攪拌製度的確定
為了獲得質量優良的混凝土拌和物,除正確選擇攪拌機外,還必須正確確定攪拌製度,即確定攪拌時間、投料順序及攪拌要求等。
(1)攪拌時間。攪拌時間應為全部材料投入攪拌筒起,到開始卸料為止所經曆的時間。它是影響混凝土質量及攪拌機生產率的一個主要因素。攪拌時間過短,混凝土不均勻;攪拌時間過長,會降低攪拌的生產效率,同時會使不堅硬的骨料破碎、脫角,有時還會發生離析現象,從而影響混凝土的質量。凶此,應兼顧技術要求和經濟合理,確定合適的攪拌時間。混凝土攪拌的最短時間。
(2)投料順序。投料順序應從提高攪拌質量,減少機械磨損、水泥飛揚,改善工作環境,提高混凝土強度,節約水泥等方麵綜合考慮確定。常用的方法有一次投料法、二次投料法和水泥裹砂法等。
1)一次投料法:是在料鬥中先裝入石子,再加入水泥和砂子,然後一次投入攪拌機。對自落式攪拌機應在攪拌筒內先加入水,對強製式攪拌機則應在投料的同時緩緩均勻分散地加水。
這種投料順序是把水泥夾在石子和砂子之間,上料時水泥不致飛揚,而且水泥也不致粘在料鬥底和鼓筒上。上料時水泥和砂先進入筒內形成水泥漿,縮短了包裹石子的過程,能提高攪拌機生產率。
2)二次投料法:分為預拌水泥砂漿法和預拌水泥淨漿法。
預拌水泥砂漿法是先將水泥、砂和水加入攪拌筒內進行充分攪拌,成為均勻的水泥砂漿後,再加入石子攪拌成均勻的混凝土。
預拌水泥淨漿法是將水泥和水充分攪拌成均勻的水泥淨漿後,再加入砂和石子攪拌成混凝土。
國內外的試驗表明,二次投料法攪拌的混凝土與一次投料法相比較,混凝土強度可提高約15%,在強度等級相同的情況下,可節約水泥15%~20%。
3)水泥裹砂法:是先將砂子表麵進行濕度處理,控製在一定範圍內,然後將處理過的砂子、水泥和部分水進行攪拌,使砂子周圍形成粘著性很強的水泥糊包裹層。加入第二次水和石子,經攪拌,部分水泥漿便均勻地分散在已經被造殼的砂子及石子周圍,最後形成混凝士。
采用該法製備的混凝土與一次投料法相比較,強度可提高20%~30%,混凝土不易產生離析現象,泌水少,工作性好。
(3)攪拌要求。嚴格控製混凝土施工配合比。砂、石必須嚴格過磅,不得隨意加減用水量。在攪拌混凝土前,攪拌機應加適量的水運轉,使攪拌筒表麵潤濕,然後將多餘水排於。攪拌第一盤混凝土時,考慮到筒壁上粘附砂漿的損失,石子用量應按配合比規定減半。攪拌時進料容量超過規定容量的10%以上,就會使材料在攪拌筒內無充分的空間進行摻合,影響混凝土拌和物的均勻性;反之,如裝料過少,則又不能充分發揮攪拌機的效能。
攪拌好的混凝土要卸盡,在混凝土全部卸出之前,不得再投入拌和料,更不得采取邊出料邊進料的方法。混凝土攪拌完畢或預計停歇1h以上時,應將混凝土全部卸出,倒入石子和清水,攪拌5~10min,把粘在料筒上的砂漿衝洗幹淨後全部卸出。料筒內不得有積水,以免料筒和葉片生鏽,同時還應清理攪拌筒以外積灰,使機械保持清潔完好。