《混凝土生產(chǎn)與監(jiān)控》 配套PPT課件
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土木工程學(xué)院教案用紙
課程章節(jié)名稱(chēng)
項(xiàng)目二 混凝土配合比設(shè)計(jì)
教學(xué)目的、要求
●了解混凝土配合比計(jì)算的基本步驟
●掌握混凝土配合比計(jì)算基本參數(shù)的選取規(guī)則和相關(guān)計(jì)算
●了解根據(jù)計(jì)算配合比進(jìn)行混凝土試配的注意事項(xiàng)
●掌握拌合物性能的調(diào)整方法
●了解混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)定
●掌握混凝土配合比確定的方法和相關(guān)計(jì)算
●了解混凝土配合比管理原則
●了解混凝土施工配合比調(diào)整流程
重點(diǎn)
難點(diǎn)
1. 試配與調(diào)整的操作,
2. 計(jì)算配合比參數(shù)的選取和計(jì)算
教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)間分配
14課時(shí)
教學(xué)手段、教學(xué)方法和實(shí)施步驟
多媒體、實(shí)驗(yàn)
授課內(nèi)容:
一、 材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)性質(zhì)
1.混凝土配合比的概念
混凝土配合比是根據(jù)材料的技術(shù)性能、工程要求、結(jié)構(gòu)形式和施工條件等來(lái)確定混凝土各種成分的重量比?；炷僚浜媳葐?wèn)題是混凝土常見(jiàn)的三大質(zhì)量問(wèn)題之一?；炷辽a(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題的三大主要原因?yàn)樵牧蠁?wèn)題、配合比問(wèn)題、施工工藝問(wèn)題?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)的流程有三個(gè)階段,第一階段是了解原始條件;第二階段是根據(jù)原始條件的數(shù)據(jù),按有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)確定各種參數(shù);第三階段是根據(jù)前兩個(gè)階段的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、試配、調(diào)整。
2.混凝土配合比設(shè)計(jì)的要求
混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足混凝土配制強(qiáng)度及其他力學(xué)性能、拌合物性能、長(zhǎng)期性能和耐久性能的設(shè)計(jì)要求,應(yīng)滿(mǎn)足工程的使用要求、混凝土的施工要求、生產(chǎn)要求、結(jié)構(gòu)尺寸和使用部位要求、經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境保護(hù)要求,根據(jù)需求還應(yīng)滿(mǎn)足耐腐蝕、防水、抗凍、快硬和緩凝等特殊要求。混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)采用工程實(shí)際使用的原材料;配合比設(shè)計(jì)所采用的細(xì)骨料含水率應(yīng)小于0.5%,粗骨料含水率應(yīng)小于0.2%。
3.混凝土配制強(qiáng)度的確定
混凝土在實(shí)際施工過(guò)程中,受材料質(zhì)量和施工條件等的影響,其強(qiáng)度會(huì)有一定的波動(dòng),此混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)有足夠的強(qiáng)度富余量。根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的不同有兩種計(jì)算方式,因當(dāng)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)小于 C60時(shí),配制強(qiáng)度應(yīng)按式(2-1)確定:
fcu,0≥ fcu,k+1.645σ (式2-1)
當(dāng)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不小于 C60時(shí),配制強(qiáng)度應(yīng)按式(2 1)確定:
fcu,0≥1.15 fcu,k (式2-2)
式中: fcu,0———混凝土配制強(qiáng)度(MPa);
fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,這里取混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)制(MPa);
σ ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)。
4.混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差
當(dāng)沒(méi)有近期的同一品種、同一強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度資料時(shí),其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ按表 2-1取值。
當(dāng)具有近1~3個(gè)月的同一品種、同一強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度資料,且試件組數(shù)不小于30時(shí),混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ按式(2-3)計(jì)算:
對(duì)n強(qiáng)度等級(jí)不大于 C30的混凝土,當(dāng)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于 3.0 MPa時(shí),應(yīng)取 3.0MPa;對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)大于 C30且小于 C60的混凝土,當(dāng)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于 4.0MPa時(shí),應(yīng)取4.0MPa。
5.水膠比的確定
水膠比指每立方米混凝土的用水量與膠凝材料用量之比,混凝土強(qiáng)度主要取決于此,用 W/B表示,也可采用式(2-4)計(jì)算:
6.用水量和水泥用量的確定
(1)用水量(mw0)。用水量指混凝土攪拌時(shí)每立方米的用量,主要與所選用的坍落度和粗細(xì)骨料的品種、粒徑有關(guān)。當(dāng)混凝土水膠比在 0.40~0.80范圍時(shí),每立方米干硬性或塑性混凝土的用水量按表2-3、2-4選取;當(dāng)混凝土水膠比小于0.40時(shí),可通過(guò)試驗(yàn)確定
(2)水泥用量(mc0)。所需的水膠比和用水量確定后就可算出每立方米混凝土的水泥用量,按式(2-5)計(jì)算:
7.砂率及粗細(xì)骨料用量
(1)砂率(βs):砂子與石子之間的對(duì)比關(guān)系,可根據(jù)骨料的技術(shù)指標(biāo)、混凝土拌合物性能和施工要求,參考既有歷史資料確定。當(dāng)缺乏歷史資料時(shí),可按如下規(guī)則確定:
(a)坍落度小于10mm的混凝土,經(jīng)試驗(yàn)確定;
(b)坍落度為10~60mm的混凝土按表2-5選取;
(c)坍落度大于60mm的混凝土,其砂率可經(jīng)試驗(yàn)確定,也可在表2-6的基礎(chǔ)上,按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。
(2)粗、細(xì)骨料用量(mg0、ms0):粗、細(xì)骨料的用量可按質(zhì)量法和體積法計(jì)算求得。
(a)當(dāng)采用質(zhì)量法計(jì)算混凝土配合比時(shí),粗、細(xì)骨料用量可按式 (2-6)計(jì)算;砂率按式(2-7)計(jì)算:
(b)當(dāng)采用體積法計(jì)算混凝土配合比時(shí),粗細(xì)骨料用量應(yīng)按式(2-8)計(jì)算:
8.混凝土試配規(guī)則
試配是混凝土配合比設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要階段。任務(wù)一中的混凝土材料用量是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所得,混凝土配合比必須經(jīng)過(guò)試拌,坍落度、黏聚性、保水性及表觀密度等檢驗(yàn),然后對(duì)計(jì)算配合比進(jìn)行必要的修正,提出試拌配合比。
9.和易性調(diào)整
在試配過(guò)程中和易性的調(diào)整,主要是通過(guò)調(diào)整拌合物的坍落度,并輔以直觀經(jīng)驗(yàn)來(lái)評(píng)定黏聚性和保水性。坍落度調(diào)整的具體方法為:
當(dāng)混凝土測(cè)得的坍落度值符合設(shè)計(jì)要求,且混凝土的黏聚性和保水性都很好時(shí),則此配合比即可定位供檢驗(yàn)強(qiáng)度用的試拌配合比(也叫基準(zhǔn)配合比),該盤(pán)混凝土可用以澆制檢驗(yàn)強(qiáng)度或其他性能指標(biāo)用的試塊。如果測(cè)得的坍落度符合設(shè)計(jì)要求,但混凝土的黏聚性和保水性不好時(shí),可在砂石總用量不變的前提下,提高砂率,增大細(xì)骨料用量。
當(dāng)混凝土坍落度小時(shí),即混凝土過(guò)干,可保持水膠比不變,適當(dāng)增加膠凝材料和用水量,在砂率不變的前提下減少砂石用量。當(dāng)混凝土坍落度過(guò)大時(shí),即混凝土過(guò)稀,則可保持砂率不變,即加大砂石用量,減少水和膠凝材料用量。為使調(diào)整過(guò)程較為簡(jiǎn)捷,在進(jìn)行上述調(diào)整的同時(shí),還應(yīng)適當(dāng)增加或減少外加劑用量。若混凝土出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象,可采取調(diào)整外加劑用量、更換外加劑品種或調(diào)整砂率的措施。
為簡(jiǎn)化起見(jiàn),調(diào)整坍落度時(shí),一般只增加水泥漿,不改變砂石用量,即不改變水膠比。每次調(diào)整后須再試拌、檢測(cè),直到符合要求為止。試拌調(diào)整完成后,應(yīng)測(cè)出混凝土拌合物的實(shí)際表觀密度,并重新計(jì)算每立方米混凝土各項(xiàng)組成材料用量,得出和易性符合要求的可供檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度用的試拌配合比。
10.混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)
(1)試驗(yàn)時(shí)至少應(yīng)采用三個(gè)不同的配合比,其中一個(gè)為已確定的試拌配合比,另外兩個(gè)配合比的水膠比,宜較該試拌配合比分別增加和減少0.05,其用水量與試拌配合比基本相同,砂率可分別增加和減少1%。
(2)制作混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí),應(yīng)保持拌合物性能符合設(shè)計(jì)和施工要求并試驗(yàn)拌合物的坍落度、黏聚性、保水性等,并依此結(jié)果作為相應(yīng)配合比的混凝土拌合物的性能指標(biāo)。
(3)進(jìn)行混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí),每個(gè)配合比至少應(yīng)制作一組(三塊)試件,并應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d或按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的齡期或設(shè)計(jì)規(guī)定的齡期進(jìn)行試驗(yàn)。需要時(shí),也可同時(shí)多制作幾組試件以便進(jìn)行快速檢驗(yàn)或較早、較晚齡期試壓。
11.混凝土配合比的兩種確定方法
(1)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,在三個(gè)配合比中選一個(gè)既滿(mǎn)足強(qiáng)度、和易性要求,且水泥用量較少的配合比為混凝土配合比。
(2)根據(jù)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果,繪制強(qiáng)度與水膠比的線性關(guān)系圖或插值法確定略大于配制強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的水膠比。在試拌配合比的基礎(chǔ)上,用水量和應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)的拌合物性能情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。膠凝材料用量應(yīng)以水量乘以確定的水膠比計(jì)算得出。粗骨料和細(xì)骨料用量應(yīng)根據(jù)用水量和膠凝材料用量進(jìn)行調(diào)整。
12.配合比確定的相關(guān)計(jì)算
(1)配合比調(diào)整后的混凝土拌合物表觀密度按(式2-9)計(jì)算:
(2)混凝土配合比校正系數(shù)按(式2-10)計(jì)算:
13.施工配合比的確定
混凝土設(shè)計(jì)配合比是以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)的,而生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存放的砂、石均含有一定的水分,且常因氣候的變化而變化。因此,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)混凝土用砂、石的實(shí)際含水率,對(duì)砂、石用量及用水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。也就是根據(jù)砂、石的各自含水率適當(dāng)增加砂、石用量,并由原用水量中扣除砂、石所含水量,據(jù)此得到的配合比稱(chēng)為施工配合比。
14.配合比的管理原則
配合比在執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)遵守下列原則:
(1)建立混凝土配合比執(zhí)行的動(dòng)態(tài)管理控制,實(shí)施執(zhí)行控制。
(2)充分掌握混凝土各項(xiàng)組成材料性能,確保所用材料與設(shè)計(jì)配合比所用材料性能相符合。重視材料檢驗(yàn)工作,根據(jù)實(shí)際的檢驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)施工配合比微調(diào)。每工作班測(cè)試一次砂、石含水率,根據(jù)含水率測(cè)試結(jié)果,隨時(shí)進(jìn)行施工配合比的換算、調(diào)整。
(3)加強(qiáng)對(duì)水泥和混凝土實(shí)際強(qiáng)度的鑒定,統(tǒng)計(jì)分析宜采用快速測(cè)定法或早齡期法推定 28d水泥膠砂強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度,根據(jù)強(qiáng)度變異,以確定混凝土試配強(qiáng)度及配合比的適應(yīng)情況。
(4)加強(qiáng)工藝控制檢查和監(jiān)控,使用規(guī)定的材料,執(zhí)行規(guī)定的攪拌工藝,嚴(yán)格按下達(dá)的材料用量進(jìn)行計(jì)算,每批配合比單須做好混凝土的開(kāi)盤(pán)鑒定。
(5)采用增減外加劑用量的方法調(diào)整混凝土的工作性,最大限度地保持配比材料用量不變,目測(cè)每車(chē)混凝土的坍落度及和易性,抽樣實(shí)測(cè)混凝土的流變性能。坍落度及和易性不符合要求的混凝土不得出廠。
(6)定期抽查混凝土的表觀密度,當(dāng)表觀密度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值超過(guò)計(jì)算值的2%時(shí),應(yīng)將配合比中每項(xiàng)材料用量乘以校正系數(shù),修正配合比。
(7)定期對(duì)材料檢測(cè)數(shù)據(jù)、工藝控制及成品等監(jiān)控檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,根據(jù)所用材料定期對(duì)配合比庫(kù)中的配合比進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證應(yīng)詳細(xì)記錄各組成材料的性能,混凝土拌合物和易性的測(cè)量和描述,不同齡期強(qiáng)度記錄,相關(guān)的耐久性能檢測(cè)記錄等。
15.混凝土施工配合比控制
(1).混凝土施工配合比調(diào)整流程
為了保證混凝土的施工質(zhì)量,嚴(yán)格執(zhí)行混凝土施工配合比,根據(jù)骨料含水率調(diào)整混凝土施工配合比。調(diào)整流程如下:
①試驗(yàn)員應(yīng)每班測(cè)定粗、細(xì)含水率,根據(jù)設(shè)計(jì)配合比和當(dāng)前骨料的含水率情況調(diào)整施工配合比。
②混凝土生產(chǎn)前,試驗(yàn)室將混凝土施工配合比以通知單形式送達(dá)攪拌臺(tái);攪拌臺(tái)操作工將施工配合比輸入電腦,開(kāi)機(jī)試拌,對(duì)不同工程不同配合比,試驗(yàn)員須在開(kāi)機(jī)試拌時(shí)目測(cè)混凝土的工作性,對(duì)施工配合比進(jìn)行調(diào)整,確認(rèn)簽字后才可進(jìn)行正式生產(chǎn)。調(diào)整必須有調(diào)整依據(jù),且應(yīng)做好調(diào)整記錄。
③在生產(chǎn)過(guò)程中,試驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,必須隨時(shí)注意混凝土工作性和用水量的變化,必須按要求取樣,對(duì)混凝土工作性進(jìn)行檢測(cè)。攪拌臺(tái)操作工也應(yīng)隨時(shí)注意混凝土工作性的變化,特別要注意稱(chēng)量偏差動(dòng)態(tài),發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)暫停攪拌,通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中混凝土工作性和水膠比的變化,相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)各自的權(quán)限對(duì)混凝土施工配合比進(jìn)行調(diào)整。
(2).施工配合比調(diào)整權(quán)限
①試驗(yàn)員可根據(jù)砂石含水率調(diào)整混凝土用水量,可根據(jù)混凝土工作性適當(dāng)對(duì)砂率進(jìn)行調(diào)整;調(diào)整記錄由試驗(yàn)員記錄,并由拌臺(tái)操作工、混凝土操作工同時(shí)簽字確認(rèn),試驗(yàn)員在級(jí)配調(diào)整時(shí),須按混凝土工作性(主要體現(xiàn)在坍落度或擴(kuò)展度)和水膠比(在膠凝材料總量和構(gòu)成比例確定的情況下,主要體現(xiàn)在用水量)雙控的原則進(jìn)行。
②根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況,當(dāng)膠凝材料、外加劑用量需調(diào)整時(shí),必須經(jīng)試驗(yàn)室主任認(rèn)可才能調(diào)整。當(dāng)試驗(yàn)室主任對(duì)調(diào)整級(jí)配對(duì)混凝土的影響無(wú)把握時(shí)或超出其調(diào)整權(quán)限時(shí),調(diào)整級(jí)配需由主任工程師批準(zhǔn)。
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