Con el desarrollo continuo de la ciencia de los materiales, los campos de aplicación del concreto se están volviendo más y más amplios. No importa en qué campo se use el concreto, la clave para su diseño de proporción de mezcla es apuntar a la trabajabilidad, las propiedades mecánicas y la durabilidad del concreto. Seleccione las materias primas apropiadas y optimice los parámetros de proporción para cumplir con los requisitos de diseño. Este artículo comienza a partir de los requisitos inherentes al diseño de la relación de mezcla y explora la dirección del ajuste de la relación de mezcla bajo la influencia de diferentes factores, lo que tiene una importancia guía práctica para el diseño y la producción de concreto.
Requisitos técnicos para el diseño de mezcla de concreto
Al diseñar la proporción de mezcla de concreto, las principales consideraciones son cumplir con los requisitos técnicos de trabajabilidad, propiedades mecánicas y durabilidad. En la etapa de producción y construcción, se debe cumplir la trabajabilidad de la mezcla de concreto, y sus propiedades incluyen principalmente fluidez, cohesión y retención de agua; En las etapas de formación de concreto, curado y uso posterior, se deben cumplir los requisitos para las propiedades mecánicas, que se refieren principalmente a la resistencia del concreto. Resistencia a la compresión cúbica, resistencia a la flexión y la capacidad de resistir la deformación del concreto (principalmente incluyendo contracción química, contracción de carbonatación, deformación seca y húmeda, deformación de la temperatura, fluencia, etc.); En la etapa de uso posterior, también se deben cumplir los requisitos de durabilidad, y su rendimiento incluye principalmente anti-permeabilidad, anticongelante, carbonización, corrosión de acero, resistencia a la corrosión, etc.
02 Análisis y ajuste de factores que afectan la relación de mezcla de concreto
La composición y selección de materias primas de concreto, el medio ambiente, las piezas estructurales, las técnicas de producción y construcción, etc. tienen un gran impacto en sus requisitos técnicos, lo que a su vez afecta el diseño de la mezcla de concreto.
2.1 Materias primas
Las materias primas para preparar el concreto determinan directamente las diversas propiedades del concreto. Por ejemplo, la fuerza del cemento, la materia prima principal, juega un papel decisivo en la fuerza del concreto; La relación de cemento de agua, la tasa de arena, la porosidad de las piedras, las mezclas y las mezclas juegan un papel decisivo en la fuerza del concreto. La trabajabilidad del concreto tiene una gran influencia.
2.1.1 La influencia de las materias primas en la trabajabilidad del concreto
Relación de cemento de agua: el tamaño de la relación de cemento de agua afecta la fluidez de la mezcla de concreto: cuanto mayor sea la relación de cemento de agua, mejor será la fluidez y mayor es la caída. Sin embargo, si la relación de cemento de agua es demasiado grande, es fácil hacer que la mezcla estratifique y segregue. ; Cuanto más pequeña sea la relación de cemento de agua, peor es la fluidez. Si la relación de cemento de agua es demasiado pequeña, el concreto será difícil de vibrar y compacta. Al diseñar la relación de mezcla, la relación de cemento de agua debe reducirse tanto como sea posible para reducir el consumo de cemento y ahorrar costos. Para lograr la caída requerida, se puede agregar un agente reductor de agua.
Tasa de arena:Si la velocidad de arena es demasiado alta, la fluidez del concreto se reducirá y la caída se volverá más pequeña; Si la velocidad de arena es demasiado pequeña, la cohesión y la retención de agua del concreto se volverán pobres, y el sangrado, la segregación y la suspensión ocurrirán fácilmente. Al diseñar la relación de mezcla, se debe seleccionar una velocidad de arena que pueda llenar los vacíos entre las piedras y tener un cierto margen.
Agregar: ElLa selección de agregados tiene un mayor impacto en la trabajabilidad del concreto. Cuando la cantidad total de agregados permanece sin cambios, el concreto mezclado con guijarros y la arena del río tiene una mejor trabajabilidad, mientras que se usan grava y arena hecha a máquina. La trabajabilidad del concreto mixto es relativamente pobre; El módulo de finura de los agregados seleccionados es demasiado grande o demasiado pequeño, lo que conducirá a una mala fluidez de la mezcla de concreto. Al diseñar la relación de mezcla, si un módulo de finura grande da como resultado una mala fluidez, la tasa de arena se puede aumentar adecuadamente o la dosis de cemento puede aumentarse para mejorar la trabajabilidad; Si el módulo de finura es demasiado pequeño, la tasa de arena se puede reducir y el consumo de agua se puede aumentar para el ajuste.
Ingredientes:Los aditivos como la ceniza volante y el polvo mineral pueden reemplazar parte del cemento. Por un lado, pueden reducir la cantidad de cemento y reducir los costos. Por otro lado, pueden mejorar la trabajabilidad del concreto. Para concreto de gran volumen y concreto de construcción de alta temperatura, se pueden agregar aditivos como cenizas volantes y polvo mineral para ajustar la trabajabilidad del concreto.
Ingredientes:Los aditivos pueden mejorar la trabajabilidad del concreto. Por ejemplo, los agentes que reducen el agua pueden mejorar significativamente la fluidez de la mezcla sin reducir la cantidad de agua de mezcla. Cuanto más agentes reductores de agua se agregan, mayor es la fluidez del concreto; Los agentes de bombeo se pueden usar para mejorar el rendimiento del bombeo de concreto.
2.1.2 Efecto de las materias primas sobre las propiedades mecánicas del concreto
Resistencia del cemento: cuanto mayor sea el nivel de resistencia del cemento, mayor es la fuerza del concreto preparado; Para el concreto preparado con el mismo nivel de resistencia al cemento, cuanto mayor sea la dosis de cemento, mayor será la resistencia.
Relación de cemento de agua: si la relación de cemento de agua es demasiado grande, habrá pocas partículas de cemento en la mezcla de concreto y grandes distancias, lo que resulta en espacios entre las partículas, lo que conducirá a baja resistencia del concreto y una gran deformación en el período posterior; La relación de cemento de agua se volverá más pequeña, la distancia entre las partículas de cemento será pequeña, y las partículas lo harán si los huecos se llenan densamente, la resistencia del concreto será relativamente alta.
Tasa de arena: la resistencia a la compresión del concreto cambia ligeramente con el aumento de la velocidad de arena.
Agregado: el agregado juega principalmente un papel en la transmisión de cargas en estructuras de concreto. La selección de agregados puede mejorar la resistencia y el módulo elástico del concreto, y reducir la deformación causada por la carga, mejorando así la capacidad anti-deformación del concreto y mejorando la durabilidad. sexo.
Adiciones: Agregar cenizas volantes, polvo mineral y otras mezclas ralentizará la velocidad de hidratación del concreto y reducirá la resistencia temprana del concreto. Sin embargo, los ingredientes activos en la mezcla pueden promover la resistencia posterior del concreto. Propicio para el desarrollo de la fuerza y la durabilidad posteriores.
Adiciones: el uso de aditivos puede ajustar la resistencia del concreto. Por ejemplo, agregar aditivos de resistencia temprana al concreto puede acelerar el endurecimiento del concreto y aumentar la fuerza temprana rápidamente, por lo que puede usarse en proyectos de reparación de emergencias. Agregar un retardador al concreto puede retrasar la velocidad de hidratación del concreto y evitar el fenómeno de baja resistencia y grietas en la etapa posterior del concreto causado por la gran diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. Se utiliza principalmente para concreto en temporadas de alta temperatura, concreto de gran volumen, bombeo y transporte de larga distancia. Concreto. Los aditivos reductoras de agua pueden aumentar la resistencia del concreto al reducir el agua sin reducir la cantidad de cemento.
2.1.3 Efecto de las materias primas sobre la durabilidad del concreto
Relación de cemento de agua: cuanto mayor es la relación de cemento de agua, cuanto más pequeña sea la dosis de cemento, menos CA (OH) 2 producida durante el proceso de hidratación del concreto, menor será la resistencia de difusión y más rápido es la velocidad de carbonización. Al mismo tiempo, el volumen total y el diámetro de los poros de los poros internos del concreto se está haciendo cada vez más grande, la presión de expansión del hielo y la presión de filtración generada durante el proceso de congelación y descongelación se vuelven más grandes, y la impermeabilidad y la resistencia a las heladas empeoran; Por el contrario, la relación de cemento de agua disminuye y el concreto se vuelve más denso. Se mejora la resistencia, se reduce la porosidad, la velocidad de carbonización es más lenta y la resistencia a las heladas y la impermeabilidad son mejores.
Tasa de arena: una tasa de arena apropiada facilita la vibración y la compactación. No solo mejora la compacidad y la impermeabilidad del concreto, sino que también mejora la resistencia al efecto destructivo de los medios corrosivos externos, reduce el grado de erosión y retrasa la tasa de erosión.
Agregado: durante el proceso de configuración y endurecimiento del concreto, el valor de contracción del agregado grueso es mucho menor que el de la suspensión de cemento, lo que puede limitar la contracción del concreto hasta cierto punto. El agregado grueso tiene una buena estructura superficial y es fácil de unir con la matriz de mortero, lo que puede mejorar efectivamente la densidad de la interfaz entre el agregado y la suspensión y mejorar la durabilidad.
Administración: La incorporación de cenizas volantes puede hacer que el concreto se someta a una reacción de hidratación secundaria para producir silicato de calcio hidratado, llene los vacíos dentro del concreto y mejore la impermenabilidad del concreto.
Adiciones: agregar aditivos reductoras de agua al concreto puede mejorar significativamente la durabilidad del concreto. La incorporación de los agentes de envío del aire puede introducir uniformemente una gran cantidad de micro burbujas estables y cerradas, lo que puede mejorar la resistencia a las heladas y la impermeabilidad del concreto. Al mismo tiempo, aumenta el contenido de aire y mejora la resistencia a la grieta del concreto.
2.2 El entorno en el que se encuentra el concreto
El entorno en el que el concreto se encuentra se refiere principalmente a la influencia de la temperatura (alta temperatura, alto frío, congelación y descongelación, etc.), la influencia de la humedad y la corrosión de sal de sal. Estos factores ambientales afectan directamente la resistencia del concreto, así como los indicadores de durabilidad, como la carbonización, la resistencia a las grietas y la corrosión de la barra de acero.
2.2.1 Efecto del concreto ambiental sobre la trabajabilidad
La temperatura y la humedad relativa tienen un impacto en la trabajabilidad de las mezclas de concreto. Cuando la temperatura es alta, el agua en el concreto se evapora rápidamente durante el proceso de mezcla, lo que conducirá a una fluidez reducida, una caída reducida y una mala trabajabilidad del concreto. La relación de cemento de agua debe aumentarse en consecuencia.
2.2.2 Efecto del entorno sobre las propiedades mecánicas del concreto
Cuanto mayor sea la temperatura y la mayor velocidad del viento, mayor es la tasa de evaporación del agua en el concreto, lo que puede acelerar la resistencia temprana del concreto, lo que conduce a una reducción en la resistencia posterior. Al mismo tiempo, hará que el concreto se encoja, se deforme y se agrieta. Al diseñar la relación de mezcla, el consumo de agua por unidad de volumen puede aumentarse adecuadamente. En entornos de alto frío y congelación-descongelación, la temperatura es baja y la velocidad de hidratación es lenta, lo que afecta directamente la resistencia temprana y la resistencia a las heladas posteriores y la resistencia a las grietas del concreto. Para garantizar las propiedades mecánicas del concreto, se requiere que el concreto tenga una relación de cemento de agua más baja. Se debe agregar una cantidad apropiada de aditivos de cenizas volantes y agentes reductores de agua al concreto para limitar el calor de hidratación del endurecimiento temprano del concreto para que se pueda reducir el endurecimiento posterior. Contracción y deformación.
2.2.3 Impacto del medio ambiente en la durabilidad concreta
Las altas temperaturas harán que el agua libre en el concreto se evapore rápidamente y el concreto se solidifique rápidamente, lo que resulta en una gran contracción plástica del concreto y las grietas, especialmente en estructuras de concreto reforzadas, lo que causará aún más la corrosión de las barras de acero. Al diseñar la proporción de la mezcla de concreto, según la garantía de la resistencia, la relación de cemento de agua se puede aumentar adecuadamente y se puede agregar un retardador para reducir la velocidad de hidratación. En las áreas altas de frío, especialmente en los ambientes de congelación con contacto con el agua, reducir la relación de agua de agua puede hacer que los poros capilares y burbujas dentro del concreto sean más pequeños, mejorando en gran medida la resistencia a las heladas del concreto.
Los entornos corrosivos de humedad y salina-alcalí harán que el concreto se rompa. Al diseñar la relación de mezcla, agregar aditivos minerales puede mejorar la estructura de poros del concreto, mejorar significativamente la resistencia del concreto a la corrosión de sulfato y, por lo tanto, mejorar la durabilidad del concreto. Al mismo tiempo, los inhibidores de la óxido se pueden agregar adecuadamente para evitar que las barras de acero se oxiden en las etapas posteriores de la estructura de concreto.
2.3 partes estructurales
Diferentes partes estructurales de proyectos concretos tienen diferentes características, que tienen diferentes requisitos para la trabajabilidad, la fuerza y la durabilidad del concreto. Al diseñar la relación de mezcla, se deben realizar ajustes de acuerdo con las características de diferentes partes estructurales.
2.3.1 Requisitos para la trabajabilidad de las piezas estructurales
El concreto con piezas estructurales más grandes tiene mayores requisitos de trabajabilidad. Durante el proceso de construcción, se deben considerar completamente los requisitos de diseño para la proporción de mezcla de concreto de gran volumen. El uso de grandes cantidades de aditivos y retardadores activos puede reducir efectivamente la etapa temprana del calor de hidratación de cemento.
Para piezas con elevaciones de diseño más altas que requieren construcción de bombeo, se requiere que el concreto tenga una mejor capacidad de bombeo. Al diseñar la relación de mezcla, se deben agregar agentes de bombeo para ajustar la fluidez del concreto.
2.3.2 Requisitos para propiedades mecánicas del concreto en partes estructurales
Los requisitos de resistencia de los cojines, vigas, losas, columnas y cimientos de concreto en proyectos de construcción son diferentes. En los proyectos de construcción, la fuerza de las columnas es mayor que la resistencia de las vigas y losas de la misma capa; La resistencia de concreto de diferentes partes del puente, como muelles, pilares y vigas de acero, los requisitos también son diferentes. Al diseñar la proporción de la mezcla de concreto, la resistencia del concreto se puede mejorar seleccionando una calificación de resistencia al cemento que es 1.5 a 2 veces la calificación de resistencia del concreto, reduciendo la relación de cemento de agua y seleccionando arena media bien criticada y grava de grano continuo.
2.3.3 Requisitos para la durabilidad del concreto en partes estructurales
Diferentes partes estructurales tienen tensiones diferentes, lo que tendrá un impacto en la durabilidad. Por ejemplo, las torres de cables de los puentes requieren que el concreto tenga una buena resistencia a las grietas. Al diseñar la relación de mezcla, considere agregar aditivos activos como cenizas volantes y retardador. Los agentes del agua pueden reducir el calor de hidratación de los materiales cementosos tanto como sea posible, reducir la contracción química y la contracción seca del concreto y mejorar su rendimiento contra la frase; Mejorar las propiedades anti-deformación y anti-cracking del concreto en sí.
2.4 Otros factores
Las técnicas de producción, transporte y construcción, como los métodos de transporte de concreto y los métodos de vertido, también tienen un gran impacto en la trabajabilidad del concreto, lo que a su vez afecta el diseño de la mezcla de concreto. Por ejemplo, para el hormigón transportado a largas distancias, el tiempo de ajuste debe cumplir con los requisitos de transporte y construcción. El bombeo de concreto requiere buena fluidez, etc. El diseño de relación de mezcla correspondiente debe ajustarse. Por ejemplo, para el concreto bombeado, la arena debe aumentarse en consecuencia. Reduzca, agregue una cantidad apropiada de agente de bombeo para aumentar la fluidez y reducir la resistencia durante el vertido de concreto.
03 conclusión
Factores como las piezas estructurales, el medio ambiente, las materias primas y los procesos no son independientes, sino que se influyen entre sí. Por ejemplo, la relación de mezcla de la misma parte estructural será diferente debido a diferentes entornos; La relación de mezcla de diferentes partes estructurales en el mismo entorno también debe ajustarse adecuadamente; y la selección de materias primas también debe considerar las características de la parte estructural y el medio ambiente. Al diseñar la relación de mezcla de concreto, es necesario determinar el rendimiento de trabajo, la resistencia estructural y el índice de durabilidad del impacto ambiental a largo plazo del concreto en función de las partes estructurales del proyecto, el entorno en el que se encuentra, la selección de materias primas y la tecnología, y luego la relación de agua de agua se determina. , tasa de arena, gradación agregada, mezclas y dosis aditivas, y finalmente determinan el diseño único de la relación de mezcla para cada parte del proyecto.
