施工现场混凝土配合比可靠性监控新方法.pdf

l 7 0 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 6卷第 5期 2 0 1 0年 1 0月 施工现场混凝土配合比可靠性监控新方法 蔡丽朋， 刘晓红 ( 洛阳理工学院土木工程系， 河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘要： 我国许多建筑施工单位在施工现场采用简易仪器设备计量混凝土的原材料， 对拌制混凝土的配合 比缺乏有效的监控 手段 ， 使混凝土实际配合 比与设计配合比相差甚远 ， 难 以保证 混凝土 的质量。本 文研究 了一种混凝土配合 比快速监测方 法， 该方法可在混凝土初凝之前， 用4个参数在 1 0 2 0 m i n的时间内能较准确地在施工现场中监测出混凝土拌合物中各种原材 料的用量， 然后与混凝土设计配合比进行比较， 快速准确地测定混凝土配合比的可靠性。 关键词： 混凝土； 配合比； 监控； 方法 中图分类 号： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 51 7 0 0 3 A n e w r e l i a b i l i t y d e t e r mi n a t i o n me t h o d o n c o n c r e t e o f mi x pr o p o r t i o n i n c o n s t r u c t i o n s i t e C AI L i p e n g， L I U Xi a o h o n g ( L u o y a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， L u o y a n g 4 7 1 0 2 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： C u r r e n t ， b u i l d i n g c o n s t r u c t i o n e n t e r p f s e s u s e p l a i n i n s t r u me n t s e q u i p me n t t o me a s u r e t h e r a w ma t e r i a l o f c o n c r e t e i n c o n s t r u c t i o n s i t e i n o u r c o u n t r y， b e i n g l a c k o f e ff e c t i v e mo n i t o r i n g me t h o d s t o c o n c r e t e mi x p r o p o r t i o n， wh i c h i t g e R i n g d i ff e r e n t f r o m r e a l mi x pr o po r t i o n o f c o n c r e t e t o t h e d e s i g n， do e s no t g u a r a nt e e c o n c r e t e ma s s Th i s p a p e r s t u d i e s a q ui c k- de t e r mi na t i o n me t h od o n c o n c r e t e o f mi x p r o p o r t i o n whi c h us i ng f o u r p a r a me t e r s a c c u r a t e de t e r mi na t i o n d i ffe r e n t c o n t e nt o f c o n c r e t e mi x i n c o ns t r uc t i o n s i t e i n 1 0 2 0 mi n u t e s b e f o r e i n i t i a l s e t t i n g I t i s c o mp a r e d t o de s i g ni n g mi x p r o p o r t i o n，f a s t a n d a c c ur a t e de t e r mi n a t e s rel i a bi l i t y o f c o nc r e t e mi x p r o po r t i o n Ke y wor d s： c o n c r e t e； mi x p r o p o r t i o n； mo n i t o r i n g； s t u dy 0 引 言 混凝土配合比是影响混凝土和易性、 强度、 耐久 性的重要因素。如果对混凝土的配合 比在施工过程 中不严格把关 ， 就会造成混凝土质量不合格 ， 轻则影 响工程正常使用 ， 重则会造成安全事故 ， 直接影响到 人们的生命财产安全。据调查 ， 目前尚未采用电子 计量混凝土原材料 的中、 小型建筑工地 占整个建筑 市场 4 0 左右 ， 使得混凝土的实际配合比与设计配 合 比相差甚远， 使混凝土拌合物的质量难以得到保 证 ， 从而为整个建筑物的质量安全埋下了事故隐患。 本文研究的对混凝土配合 比监督的方法， 可由 建筑工程施工 、 监理 、 质量监督站等有关部门不定期 地到施工现场随机采集试样 ， 在混凝土初凝以前， 快 收稿 日期 ： 2 0 0 9 - 0 2 - 2 6 作者简介： 蔡丽朋( 1 9 7 1一) ， 女 ， 河 南洛阳人 ， 硕 士 ， 副教授 ， 主要从 事建筑材料 的教学和研究 。 E ma l l ： c lp 21 1 2 1 6 3 c o rn 速准确地确定混凝 土配合 比的可靠性。采用本方 法 ， 当分离出混凝土拌合物中4种原材料后 ， 利用公 式判别出混凝土拌合物 的配合 比。若配合比在允许 的范围内波动， 则可判定该混凝土拌合物的配合 比 初步合格。 1 混凝土配合 比测试的基本思路 混凝土配合比是指混凝土中各组成材料数量之 间的比例关系。设计混凝土配合 比： 一方面要满足 强度 、 和易性 、耐久 性要求 ； 另一 方 面还应 做到 节约 水泥， 降低成本。 要实现以上 目的， 第一步是进行初步配合 比设 计。根据混凝土结构 的强度等级、 保证率及概率度 计算出设计强度 ， 再根据施工要求的坍落度， 选择单 位用水量及砂率 ， 最后 确定初步配合 比 C 。 ( 水泥用 量) 、G o ( 粗骨料用量 ) 、 S 。 ( 细骨料用量) 、 ( 水的 用量) ； 第二步是进行和易性调整和强度复核 ， 完成 实验室配合 比 C ， G， S ， W ； 第三步就是根据原材料 蔡丽朋， 等 ： 施工现场混凝土配合比可靠性监控新方法 1 7 1 ( 砂子、 石子) 的含水率 ， 计算 出施工配合 比 C ， G ， S ， ， 最后交施工单位搅拌、 浇筑。 监控混凝土拌合物 的配 合 比是否达到设计要 求 ， 只需将混凝土拌合物 中的 4种原材料 ( 可不考 虑加外 加剂 ) 快 速检测 出来。只要满 足施 工配合 比， 要保证混凝土工程质量 ， 是没有 问题 的。 2 混凝土拌合物施 工配合 比分析 ( 1 ) 在实 际施工现场用于拌合混凝土的原材料 均有一定含水率 。若石子和砂子的自然含水率分别 为 ， Ws ； 则其表观密度 p ， p 均与干燥状态下 的 表观密度 为 P 。 ， P 不 同。石 子 和砂 子 的体积分 别 为 ： = MG= P We p G j A 1 M。( 1 ) T ，一 一一u 1 d ， 1 、 。 一p 一G + 。 一 A 。 = MS= ( 2= B I Ms ) s ( ) 式 中A 1 = ， 石子和砂子的 自然含水率 ； P 。 ， P s 石子和砂子干燥状态下的表观密 度 ； 。 ， 石子 和砂子 在 自然状 态下 的质 量 。 ( 2 ) 混凝土拌合物的基本方程 在不考虑混凝土含气量 的情况下 ( ： 0 ) ， 有 以 下方 程 ： c + w+ G+ Ms = M ( 3 ) + w+ +V s =V ( 4 ) c= p c V c ( 5 ) w= p w V w=V w ( 6 ) 将( 1 ) ， ( 2 ) 式代入( 3 ) ， ( 4 ) 式 ， 解得 ： ： 一 B 1 ) Ms( 7 ) = 一 ( 7 ) P l w=V A 1 G 1 s V c ( 8 ) ( 3 ) 考虑到石子和砂子 的含泥量 以及水 冲后 的 饱和吸水率的存在 ， 现推导 。 ， 与水冲后的筛余 量 ， 之 问的关 系 。 若石子饱和吸水 率 、 含泥量为 ： ， Q 。 ， 砂子饱 和吸水率 、 含泥量为 ， Q ， 则 对石子而言， 按照含泥量定义： r )一 婆 王亟量 一含泥石子 的干质量 = = 鬟 一 一 。 。1- I- ，c 1 一Q G ( 1+ ) ( 1 一Q G ) 1-4 - G= =A ( 9 ) 同理 ， 对砂子有 ： M = 式 中A ： = 1+ ( 1+ ) ( 1 一Q ) 1+ ( 1+ ) ( 1一Q G ) = B ： M ( 1 O ) 石)_ 4 ) 混凝土拌合物各组分质量的计算公式 ： 将式 ( 9 ) ， ( 1 0 ) 代人式 ( 7 ) ， ( 8 ) ， 得： ， 一 ( 1 一 A 1 ) A 2 一( 1 一B ) B 2 】l Pci = VA1 A2 朋 一B1 B： M 一 于是得到 ： ( 1 1 ) ( 1 2 ) c = _ M V一( 1一 A 1 ) A ： 一( 1 一 B1 ) B 2 c 一 ( 1 3 ) Mw= w=V A A 一B B M 一 ( 1 4 ) MG = A 2 ( 1 5 ) Ms =B 2 ( 1 6 ) ( 5 ) 关于水泥水化过程对混凝土拌合物体积的 影 响 水泥水化是一个极其复杂 的物理化学过程 ， 当 水泥与水拌合后 ， 水泥熟料 的矿物成分在水 中溶解 ， 几个小时后才开始 硬化 ， 并产生强度。水泥水化物 的相对含量在 1 2 h内非常少 ， 所 以， 新 拌混凝土 在 1 0 2 0 rai n时间内的化学收缩量非常之少， 完全 可以忽略不计。 本研究成果经有关监理、 施工单位多次使用 ， 普 遍认为： 只要精确测得现场原材料的各个参数 ， 则计 算公式影响系数 ， B ， A ： ， B ： 是 固定 常量 ， 可以在 以后的混凝土拌合物实时检测 时多次直接使用 ， 所 得结果是准确的。 3施 工现场 配合 比测试实例 在施工现场， 对工 地混凝土配合 比进行监测。 在工地上将混凝土拌合物 l 5 L均匀拌合后 ， 采集试 1 7 2 四川建 筑科学研究 第 3 6卷 样 3 L装入容积升中， 分 3次测得 ， ， 再用 5 m m， 0 0 8 mm筛水冲后测得 ， ， 代人公式并换算成 每 m 混凝土各材料用量 ， w， 。 ， ， 然后 ， 再 根据工地混凝土的设计配合 比， 判定其合格性 。数 据及判定结果见表 1 ， 2 。 表 1 现场监测记 录 T a b l e 1 F i e l d t e s t i n g me mo ds 表 2 现场监测结果比较 与判定 T a b l e 2 F i e l d t est g r e s u l t c o mp a r i s o n a n d j u d g e me n t 对结果的分析： (1) 在 梁 板 工 程 中 ， 水 泥 用 量相 对 误 差 为 一 1 1 ， 大于 5 ， 说 明水泥用量太小 ； 再检查水灰 比， W C 0 6 1 6 ， 大于设计水灰 比 W C= 1 8 6 = 0 5 3 ， 可认定该混凝土配合 比不符合设计要 求 ， 会造成混凝土强度降低。查其原因是 ， 由于水泥 称量不准确引起的。经及时纠正 ， 使水灰比恢复到 设计值 ， 从而避免了工程返工及工程事故的发生。 ( 2 ) 在桩基工程 中， 水泥用量相对误差 7 9 ， 大于 5 ， 说 明水泥用量过多。经及时纠正， 使水泥 用量恢复到设计值 ， 减少 了因水泥质量过多而引起 的经济损失。 4 结论 因为在正常监测时 ， 对原材料的各参数均已进 行测定 ， 可以作为常数在 以后的现场操作 中直接多 次使用 ， 只要再测得 4个数据 ， V ， ， M ， 便可做 出混凝土拌合物合格性判定。特别是引入粗、 细骨 料含泥量的测定， 使结果更为精确。 该方法快捷 ， 简便 ， 易于实行 ， 适用于中小型企 业施工现场对混凝土拌合物的质量监控。利用本方 法 ， 可快速准确地监测出混凝土配合 比的可靠性， 从 而保证混凝土的质量， 减少工程返工和工程质量事 故的发生。 本研究方法可以保证混凝土质量和工程质量， 具有较大经济和社会效益 ， 具有工程实际推广价值。 参 考 文 献 ： 1 蔡丽朋 ， 董迎娜 用材料分析法对混凝 土配合 比进行 监督的技 术研究 J 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 8 ) 2 李崇景 ， 等 混凝土拌 合物 中水 灰 比分析新 方法 J 福建建 材 ， 2 0 0 2 ( 4 ) 3 杨华舒 一种 侠速检测 混凝 土质量 的简便方 法 J 混凝土 ， 2 0 0 2 ( 4 )