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浅谈混凝土生产中的砂率调整
admin在2019-11-30发布 频道:行业资讯 标签:
     
摘要:在预拌混凝土生产过程中,混凝土砂率是保证混凝土施工过程的顺利进行,保证混凝土质量的一个重要参数,在实际生产过程中却被常常忽视。技术人员如何根据原材料情况和混凝土技术要求,迅速地调整砂率是保证混凝土质量和混凝土生产顺利的一个关键所在。

0  前言
    目前混凝土原材料的市场上,集料的质量很不稳定,变化很大。砂子粗细变化,含石率变化,机制砂、尾矿砂所占的比例越来越高,石子粒径也不稳定,且常常是单粒级。在混凝土配合比设计阶段,通常比较理想化,使用的集料质量较好,并相对稳定;而在实际生产过程中,使用的集料常常与配合比设计时选用的不一样,并且时刻变化,一批一个样,甚至一车一个样。如果技术人员不能及时根据原材料的变化情况,及时调整砂率,就可能造成混凝土砂率偏差。砂率过大,不可避免地造成流动性差,石子减少,砂浆量增加,表面易形成很厚的浮浆,容易增加混凝土收缩,造成混凝土的裂缝,同时有可能造成混凝土强度降低。而砂率过小,混凝土粘聚性和保水性差,易造成泌 水和可泵性差,无法泵送施工。
    关于混凝土砂率的选择,在配合比设计阶段,已有许多文章进行了论述,但是极少有文章论述在实际生产阶段,技术人员如何根据原材料的情况,迅速准确的找到合适的砂率。本文根据混凝土相关标准,结合作者多年工作经验,总结了混凝土生产过程中砂率的调整原则和方法,供大家参考。

1  砂率对混凝土性能的影响
    砂率的变化,会改变混凝土中集料的总表面积,改变集料的空隙率,从而对混凝土的各方面性能产生很大影响。
    砂率对新拌混凝土和易性的影响非常显著;
    在胶凝材料用量和水灰比一定的条件下,由于砂子与水泥浆组成的砂浆在粗集料间起到润滑和滚珠作用,可以减小粗集料间的摩擦力。当砂率过小时,砂浆不足以填充粗集料的空隙,不能保证粗集料间有足够的砂浆层,不能起到润滑和滚珠作用,混凝土流动度小,粘聚性和保水性差,混凝土拌合物粗涩、松散,易发生离析现象。随着砂率增大,砂浆填充粗集料的空隙,还能保证集料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗集料的滑动阻力,起到润滑和滚珠作用,混凝土流动性增大,同时混凝土粘聚性和保水性增加。砂率继续增加,由于砂子的比表面积比粗集料大,粗细集料的表面积增大,在水泥浆用量一定的条件下,集料表面包裹的浆体减薄,润滑作用下降,使混凝土流动性降低。所以砂率过大超过一定范围,流动性随砂率增加而下降,且当浆体不足以包裹集料表面时,则粘聚性也反而下降。
    因此当砂率适宜时,砂不但填满石子空隙,而且还能保证集料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗集料的滑动阻力,使拌合物有较好的流动性,这个适宜的砂率值称为合理砂率。
     砂率对收缩的影响:
    混凝土的收缩主要是水泥石的收缩!集料特别是粗集料起到了约束作用。通常认为砂率超过合理砂率范畴,继续增加!混凝土的收缩也会增加。
    砂率对混凝土强度的影响
    在一定的砂率范围内,混凝土砂率对混凝土强度的影响较小,但当混凝土砂率过大或过小时,混凝土强度都将有所降低。

2  影响混凝土砂率的因素
    正是因为混凝土是个多种原材料组成的不均勻体,所以基本上所有的组成材料对混凝土和易性都会产生影响,从而对混凝土的合理砂率都有所影响。
    但因为水泥、掺合料、外加剂等原材料的质量对比砂石而言相对稳定,它们对混凝土砂率的影响在配合比设计阶段已经考虑,而砂石的质量很难保证长时间的稳定,常常会出现生产阶段的砂石料与配合比设计时考虑的砂石料不一样,所以本文主要关注砂石变化时,如何快速准确的调整砂率。

3  合理砂率的确定
    合理砂率是指砂子填满石子空隙并有一定的富余量,能在石子间形成一定厚度的砂浆层,以减少粗集料间的摩擦阻力,使混凝土流动性达最大值。或者在保持流动性不变的情况下,使水泥浆用量达最小值。
    因此可以在混凝土配合比其他条件相同的情况下,选择数种不同砂率拌制的混凝土拌合物,测定其坍落度,检查其和易性,其中粘聚性、保水性适宜、坍落度最大的一种拌合物的砂率即是合理砂率。
    而在混凝土生产阶段,即使砂石等原材料发生了些变化,与设计时使用的不太一样,也不太可能有时间去通过大量试验寻找合理砂率。那么,这时就需要根据砂石等的情况,迅速找到相对合理的砂率,再根据生产的混凝土拌合物实际情况进行微调。

4  砂子种类、细度模数、含泥量的影响和调整
    砂子的细度变化,对混凝土的和易性会产生影响。当细度模数变大时,混凝土坍落度会增加,粘聚性和保水性变差,到一定限值时,混凝土会离析;当细度模数变小时,粘聚性和保水性变好,混凝土坍落度会减小。这时就需要对砂率进行调整,根据经验,当细度模数每增加0.1时,砂率降低0.5%〜1.0%;当细度模数每降低0.1时,砂率增加0.5%〜1.0%。
    当使用两种不同的砂子级配使用时,混合砂细度模数可简易按照加权平均值计算:
例:砂1细度模数2.7,用量40%,砂2细度模数1.8,用量60%,混合砂细度模数为2.34。
    砂子含泥量大小也会对混凝土和易性产生影响,从而影响合理砂率,砂子含泥量提高或降低1%,砂率应降低或提:0.5%〜1%。
    机制砂,通常颗粒尖锐,多棱角,表面粗糙,在混凝土中起到的润滑、滚珠作用较差,因此宜与天然砂混合使用,砂率适当提高1%〜2%。

5  石子种类、大小、粒级、针片状总含量的影响和调整
    石子的大小、颗粒级配、针片状总含量等也直接影响着粗集料的空隙率,从而影响混凝土的砂率。
    石子最大粒径变大(连续级配),其空隙率减小,砂率应相应减小,石子最大粒径变小,砂率应相应增加。当石子最大粒径每增加或减小一个等级,砂率应相应降低或提高1%;
    当石子为单粒级时,空隙率增加,砂率应提高1%〜2%;当石子针片状含量时,空隙率增加,砂率应提高1%〜2%;
    这里需要注意的是,当石子最大粒径较大时,石子通常为单粒级,最好用二种以上大小石子级配使用。
    卵石和破碎卵石颗粒形状好,针片状少,粗集料间的摩擦力小,需要用来润滑的砂浆少,因此可以降低砂率。当使用卵石时,应适当降低砂率3%;当选用破碎卵石时,降低砂率1%,2%。

6  混凝土坍落度的影响和调整
    混凝土坍落度对砂率的影响,也是技术人员常常忽略的一个问题。许多技术人员在混凝土生产时,不管混凝土坍落度大小,不管坍落度要求是150mm,还是200mm,只要混凝土强度一样,就是一个配比、一个砂率。
    混凝土砂率应该根据混凝土不同坍落度要求,相应调整坍落度每增加20mm,砂率增加1%;坍落度每减小20mm,砂率降低1%。
    当混凝土坍落度损失较大时,为了保证到场混凝土的坍落度,先放大出机坍落度,这时还应该考虑的是以现场的混凝土坍落度大小来决定砂率,不然有可能是出机混凝土砂率合适,但经过坍落度损失,现场混凝土砂率偏大,造成混凝土流动性差。

7  砂子含石率的影响和调整
    在现实生产中,砂子中常常含有小卵石,并且常常是一批一批不一样,如果不考虑砂含石问题,会使得混凝土实际砂率不合理。当砂子由不含石变成有含石或含石率由小变大时,混凝土砂率偏低,混凝土粘聚性和保水性较差;而当砂子由含石变为不含石或含石率由大变小时,混凝土砂子砂率偏高,混凝土坍落度变小,坍落度损失增加。
    标准中没有含石率的定义。标准中定义砂子的公称粒径小于5.00mm,砂颗粒级配规定5.00mm累计筛余为0%~10%。如何来确定含石率呢,各个企业各个技术人员不统一,且容易出现错误。
    在此建议建立企业的技术文件予以规定含石率定义和试验方法。现提供一种含石率的确定方法。试验以称取干砂1000g,用9.5mm和4.75mm的方孔筛手筛,计算筛余率,将9.5mm的筛余率加上4.75mm的筛余率超过5%的部分,作为含石率(注意,此时含石率计算的基准是全部砂子,与含水率计算不一样)。
    确定含石率后,调整也就是将砂子中的石子部分当做石子。例如一配比中砂子750kg,石子1050kg,砂子含石率8%,那么调整后的砂子用量为750/(1-8%) =815kg;石子用量为1050-(815-750)=985kg。
    如上,含石率的调整和砂率调整的结果一样,无外乎砂石总量不变,调整砂石的比率,但是必须注意到这两种调整的内涵不一样。

8  施工方式和浇筑部位对砂率的影响
    在混凝土生产过程中,还必须根据不同的施工方式,不同的浇筑部位,合理的调整混凝土砂率。
    如自卸混凝土,可适当降低砂率;泵送混凝土,特别是地泵泵送且泵管较长时,应适当提高砂率;当浇筑外檐等薄壁结构时,应适当提高砂率。

9  综合考虑及示例
    在实际的混凝土生产过程中,混凝土原材料是变化的,特别是砂石的情况可能与混凝土配合比设计时完全不同,并且其变化可能比较频繁,技术人员不太可能能够做到砂子变化后就及时重新进行配合比设计,因此要求技术人员能够根据砂石的变化,及时进行配合比砂率的调整,保证混凝土的正常生产"下面举例说明当砂石料变化时砂率的调整方法。

例:某基准配合比如下          单位:kg/m3
砂率 水泥 砂子 石子 减水剂 粉煤灰 矿粉
41.0% 240 755 1087 170 7.6 60 80
    该基准配合比设计时选用的砂子为细度模数2.5,含石为0%,石子为5%〜25mm碎石,混凝土坍落度180mm。
    当实际生产时砂石都出现变化,砂子细度模数为2.0,含石率为12%,石子变为5%〜20mm碎石,混凝土坍落度要求200mm。
    这时可以按照以下步骤进行调整
1    .先考虑砂子的含石率,调整砂率(此时其实调整的并不是砂率,而只是因为砂子中有卵石,需要将砂子中的卵石在石子中扣除)。
    ms=755/(1-12%)=858kg
    
mg=1087-(858-755)=996kg
砂率 水泥 砂子 石子 减水剂 粉煤灰 矿粉
46.6% 240 858 984 170 7.6 60 80
    2. 率的调整
    先考虑砂子由细度模数2.5变为2.0,细度模数减小0.5,砂率应降低5X(0.5%〜1%), 取3%;
    考虑石子最大公称粒径由25mm变为20mm,砂率应增加1%;
    考虑混凝土坍落度由180mm提高到200mm,砂率应提高1%(这里坍落度大小的调整用外加剂掺量调整,没有调整用水量和胶凝材料用量);
    综合上面三个方面的调整,砂率调整幅度为-3%+1%+1%=-1%,砂率降低1%:
砂率 水泥 砂子 石子 减水剂 粉煤灰 矿粉
45.6% 240 840 1002 170 7.6 60 80
    如此,该配合比根据砂石料的变化和不同的混凝土技术要求,通过简单计算得出了针对现有砂石和技术要求的混凝土砂率。
    在生产时,可以按照该砂率进行生产,取样进行混凝土拌合物检验,当和易性仍不够满足要求,根据混凝土的实际状态进行砂率微调即可。

10  结论
    砂率对混凝土的各方面性能有着重要作用,实际生产过程中,如果不能及时根据不同的技术要求和材料变化及时调整,找到合理砂率,混凝土的生产就可能出现问题,质量就无法保证。针对不同的种类的原材料,比如集料的品种、规格、级配、细度模数不同,不同的施工要求等诸多因素需要对砂率进行及时的调整,对混凝土的质量意义很大。
    以上所述的是普通混凝土砂率的调整方法,对于特殊的混凝土,如自密实混凝土、纤维混凝土、轻集料混凝土、透水混凝土等,砂率在混凝土中的情况不尽相同,因此还应考虑其他性能要求进行调整。
作者:沈宏达     
信息来源:混凝土视频网
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