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【摘 要 】通过实践分析粗集料在混凝土配合比设计中对水泥用量的影响,认识合理选择粗集料对配制经济水泥用量配合比的重要性,以达到在工程设计中降低工程成本的目的.

【关 键 词 】粗集料；配合比设计；水泥用量；影响

1.前言

水泥混凝土是道路与桥梁工程建设及工业与民用建筑中应用最广泛,用量最大的材料之一.水泥混凝土是以水泥和水组成的水泥浆体为粘结介质,将分散其间的不同粒径的粗细集料胶结起来,在一定条件下,硬化成为一定力学性能的一种人造石材.最经济水泥用量的混凝土,就是合理选择水泥,通过科学方法获得粗集料的最佳级配,寻求到包裹所有粗集料的最小砂浆体积和包裹细集料颗粒所需最小水泥浆而配制的一种人造石材.这对降低工程成本有十分重要的意义,具有推广价值.

2.原材料的技术要求

原材料的技术要求条件除符合普通混凝土用原材料技术要求外,还必须考虑粗、细集料品质对水泥用量的影响.集料是混凝土的主要主要组成材料,它占混凝土总体积的3/4以上.集料在混凝土中既有技术作用,又有经济上的意义.在技术上,集料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性,在经济上它比水泥便宜的多.作为水泥浆的廉价填充材料,使这种建筑材料成本低廉.

2.1粗集料粒形,品种对水泥用量的影响

集料的粒形主要通过两个方面影响水泥用量.第一是集料空隙率和表面积来影响.第二是通过和易性来影响.如果集料中,特别是粗集料中针片状颗粒含量很多,空隙率势必增大,表面积亦大.因此,水泥用量随着针片状颗粒含量的增加而增加.通过试验室数据积累,不同粒形的碎石空隙率列表1

经过分析表面粗糙且多棱角的碎石与表面光滑和圆形的卵石相比较,碎石配制成的混凝土,由于它对水泥的粘附性好,故具有较高的强度.但在相同单位用水量的条件下、卵石配制的混凝土既有较好的和易性和工作性.

2.2集料最大粒径对水泥用量的影响

一般情况下,集料最大粒径越大,则单位体积中集料表面积就越小.粗集料的骨架作用越强.应此在所用的砂的性质一定时,在相同塌落度要求下,选用的粗集料最大粒径愈大,则拌合所需用的用水量愈小.因而在同一水泥用量情况下,随水灰比的降低而强度越高.但只能在石子处于某一粒径范围内,超过这一粒径限度水泥用量又将增加,根据几年在配合比设计方面积累的试验资料,综合表明,高、中、低强度等级混凝土粗集料最大粒径、水泥用量和强度存在相互关系.由于塌落度要求不同,因此同一等级混凝土的最低水泥用量及最佳最大粒径亦不同.例如C25混凝土当碎石最大粒径为20mm时水泥用量280kg/m3.当碎石最大粒径为80mm时,水泥用量235kg/m3.需要指出的是,集料最大粒径不是单纯的从最低水泥用量方面考虑,对于构件尺寸,钢筋净距都应统筹考虑.以使所选用的最大粒径既尽可能减少水泥用量,又保证钢筋混凝土质量,方便施工.

2.3集料颗粒级配对于水泥用量的影响

在混凝土的组成结构中,粗集料的空隙用细集料来填充,细集料的空隙用水泥来填充,从节约水泥的角度看,一个良好的级配要求空隙率最小,比表面积最小,容重或密度最大.根据混凝土配合比设计原理,在混凝土组成中,水泥浆体积正好等于填充粗细集料混合后剩余空隙体积和所有砂石水泥浆膜的体积之和时,水泥用量达到最节约,最经济.现将试验室4.75-19mm和19-37.5mm碎石进行掺配,确定其最佳级配,并进行质量技术指标对比列表2、表3和表4

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在表2、表3、表4可以看出,当19-37.5mm碎石于4.75-19mm碎石按70：30的比例掺配后,粗集料空隙率由47%降至41.8%.针片状颗粒含量由5.4%降低至3.78%,为降低水泥用量创造了条件.

3.结语

综上所述,在混凝土配合比设计中选择最佳粗集料配制经济水泥用量配合比.为商品混凝土厂（拌合站）或混凝土预制构件厂,尤其是具有电子称计量微机控制的工艺条件下,可获得可观的节约水泥的效果.可以说是节约水泥诸多措施中,既现实又可取的措施之一.但是基于最经济水泥用量既水泥最少用量,生产实践中计量系统的负公差可能导致最终生产的混凝土低于设计强度.因此,为保证混凝土质量,确保设计配合比付诸实施,必须注意以下几个问题：

3.1加强对水泥和混凝土实际强度的鉴定,以便按水泥实测强度设计配合比.

3.2积极推广水泥强度等级快速测定,以及促蒸法,用推定混凝土强度方法,对设计配合比及时调整.

3.3加强科学管理,严格控制集料含水率及原材料称量误差.操作人员科根据实测数据借助微机或人工随时调整配合比.