计算外加剂用量时,不能忽视骨料中细颗粒的影响

文摘   科技   2024-12-17 07:03   河南  

外加剂在混凝土中作用日益突出,降低混凝土用水量,改善混凝土工作性,提高强度,改善混凝土耐久性等优点。外加剂虽然十分重要,但外加剂在混凝土配合比设计时的计算方法方面的探讨比较少,即按胶凝材料的百分比来计算这种计算方法对于使用河砂配制混凝土时不利性表现并不突出,但普遍使用机制砂配制混凝土的今天,制砂的粒径小于0.075mm的石粉含量明显高于河砂中的0.075细粉颗粒。如何准确计算外加剂用量是混凝土配合比设计中不可缺少的环节,正确选择外加剂掺量有利于混凝土用水量的准确把握,利于控制混凝土拌合物的状态。混凝土用水量与外加剂用量协调时,混凝土拌合物“柔和”,混凝土拌合物“不重”,混凝土拌合物匀质性良好,反之,会出现离析、泌水造成分层抓底或者拌合物流动度不足(扩展度小)。因此,从实践出发有必要在外加剂用量的计算方面加以探讨完善计算方式,以求简便、准确便于混凝土生产控制。

(一)外加剂用量传统计算方法存在的问题

目前,很多搅拌站是根据经验设计混凝土的配合比,还没有一个广泛被接受的混凝土设计方法,混凝土外加剂的计算也是如此,没有一个统一便捷的计算方法外加剂的掺量选择是受混凝土强度等级对用水量的差异而不同。一般来说,高强度等级混凝土的水胶比较低,用水量也较低,需要较高的减水率来满足其工作性,所以外加剂的掺量就高。反之。低强度等级混凝土用水量偏高,外加剂减水率应选择偏低掺量,以适应混凝土配合比需要。即便外加剂掺量一定,同样的水泥、矿物掺合料和配合比,骨料含粉量的差异也会使混凝土拌合物工作性有较大的波动。主要原因可能是大多数搅拌站使用胶凝材料百分比计算方法,这种方法忽视骨料中粉料物质对外加剂的吸附。

低强度等级的混凝土本来外加剂掺量低,骨料中的粉料物质吸附后,量变的不足,而高强度等级的混凝土,外加剂掺量相对较大,骨料中粉料吸附量与低强度等级粉料吸附量相差不大,便会造成高强度等级外加剂量吸附的比例低。混凝土外加剂用量传统计算方法:

混凝土胶凝材料总量×外加剂掺量(%=混凝土外加剂用量

其中,胶凝材料包括水泥、矿粉、煤灰等。

也有一些搅拌站在计算外加剂用量时使用外加剂厂家推荐掺量上下浮动来计算,如:某外加剂推荐掺量为2.0%,C30用2.0%,强度等级升高一个标号增加0.1%,降低一个标号降低0.1%,即则C25用1.9%,C30用2.0%,C352.1%C402.2%,等。这种计算方式仅仅凭经验操作,没有形成系统的计算方法。

以上两种计算方法存在一定的弊端,如:

(1)计算时忽略骨料中粉料对外加剂的吸附作用,事实上,骨料中的粉料对外加剂同样具有吸附作用,有的吸附强,有的则吸附弱。石粉对外加剂的吸附远小于泥粉的吸附,机制砂的MB值超过1.0后,MB值增加0.1,外加剂掺量也增加0.1%左右(正常用量2.0%时)。

(2)用胶凝材料计算减水率用量不能真实放映原材料对外加剂的吸附,粉料吸附多了,外加剂没有随之增多,造成混凝土和易性不好。生产时通常会用增加用水量来增加坍落度,给控制水胶比造成困难,导致混凝土强度降低。骨料中的粉料变少了,外加剂不能随着减少,容易因为外加剂的过多造成混凝土离析、泌水甚至堵塞输送管现象。

(3)容易造成高强度等级混凝土(C40及以上)中外加剂用量过多,而低强度等级混凝土(C40以下)中外加剂用量不足。高强度等级混凝土胶凝材料用量增加,骨料用量降低,砂率降低,骨料中的含粉量下降,吸附外加剂的量相对变少,按胶凝材料来计算外加剂用量时,相对用量变多。低强度等级混凝土胶凝材料用量较少,骨料用量多,砂率大,相对其中的粉料也多,按胶凝材料来计算外加剂用量时,用量就会显得不足。

(二)考虑原材料中总粉量的必要性

设计配合比时,外加剂用量恰到好处,不多不少,便于生产控制,保证混凝土质量的稳定性是混凝土技术人员追求的目标。然而,不管采用的混凝土原材料是天然的,还是人工的,都免不可避免地带入一部分粉料物质。特别是机制砂,粉料有时超过10%,甚至更高,如果一方混凝土用砂800kg,粉料颗粒就增加80kg/m3左右,这些粉料要达到一定的流动性,同样消耗外加剂。因此,在配合比设计时,计算外加剂用量应考虑混凝土原材料中的粉料物质,才能准确确定外加剂用量,有利于混凝土拌合物状态稳定性

(三)用混凝土总粉量计算混凝土外加剂用量的方法

在计算外加剂用量前,先通过试验确定基准混凝土的配合比和最佳外加剂用量,接着按混凝土配合比计算出混凝土总粉体量,计算外加剂掺量;再用计算得到的掺量计算其他强度等级的外加剂用量。

在生产实践中,C30和C40的混凝土用量较大,可以选用C30或C40作为基准进行试验。试验时应注意:混凝土外加剂掺量存在饱和点现象,即混凝土的工作性随着外加剂掺量的增加而增加,当达到某一掺量时,再增加外加剂掺量,混凝土工作性不再显著增加,该掺量即为外加剂的饱和掺量。当掺量大于饱和点掺量时,并不能明显提高混凝土流工作性,且容易产生泌水、离析等负面影响;而外加剂掺量小于饱和点掺量太多,会造成混凝土和易性不好(特别是流动性不好),工作性不能充分体现。因此,外加剂的最佳掺量应控制在饱和点附近为宜。

计入外加剂掺量计算的粉料是指行砂石筛分后残留在筛底,颗粒小于0.15mm的细粉。用混凝土原材料的总粉量计算的混凝土外加剂用量,也是一个理论用量,生产时也会随着原材料的变动而变动。因此,在生产中要加强原材料的检测,根据砂石含粉量变动进行调整外加剂用量。

随着机制砂的大量使用,粉料物质的增加,粉料吸附或消耗了一定量的外加剂,使用传统计算外加剂用量的方法很难满足实际生产的需要。使用混凝土原材料的总粉量计算外加剂用量,便于控制,相对也更科学。


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