水灰比是指用于混合水泥的水与水泥中的灰比例,通常以重量比来表示 。水灰比越小,混合后的水泥浆体越硬,强度越高,但较难加工和施工 。水胶比是指混合混凝土中水的重量与胶凝材料(水泥、石灰等)的重量之比 。水胶比越小,混凝土的耐水性、耐久性和强度越高,但工程性能也越差,施工难度也较大 。两者都是评估建筑材料配合比的重要参数,不同的配合比对建筑物的力学性能、工程性能和施工难度都会有影响 。
鉴于当前混凝土组分和原材料的变化,传统的“混凝土配合比设计 *** ”已不适用,但是本人的观点是混凝土的配合比是不必制定规范的,重要的是掌握混凝土拌合物配合比的原则,至于具体步骤,应当相信技术人员的专业知识和经验,能满足具体的工程各项要求的配合比,不同人所作结果有所不同是很正常的,西方国家提出“performance based specification”的概念是符合混凝土材料特点,符合客观规律的 。
1 混凝土组成材料、配合比要素与混凝土性质的关系
当前混凝土的特点是普遍掺入矿物掺合料和高效减水剂 。混凝土中水、水泥、砂、石四种原材料中增加了矿物掺合料,因此传统的配合比三要素──水灰比、浆骨比、砂石比,就成为水胶比、浆骨比、砂石比和矿物掺合料用量等四要素 。配合比中需要求出的未知数由传统的4个变成5个 。最后由各材料在满足施工要求的前提下紧密堆积的原理,用绝对体积法计算出各材料用量 。不考虑外加剂占据混凝土的体积,则各组成材料的关系和性质及其作用和影响可用图1 来描述 。
文章插图
由图1 可看出,混凝土配合比四要素都影响拌合物与硬化混凝土性能,当决定混凝土强度和密实性的水胶比确定之后,所有要素都影响拌合物施工性能 。施工是保证混凝土质量的最后的和最关键的环节,则考虑浆体浓度的因素、按拌合物的施工性能选择拌合物的砂石比与浆骨比,就是混凝土配合比选择的主要因素 。其中浆骨比是保证硬化前后混凝土性能的核心因素 。无论是改变水胶比,还是矿物掺合料用量,调整配合比时应使用等浆体体积法,以保持浆骨比不变 。
我国混凝土年产量可占到全世界的一半,质量却相对落后 。例如,全世界只有我国使用“假定容重法”计算混凝土配合比,也只有我国使用绝干基的砂石生产混凝土,造成我国混凝土质量控制的困难 。
2 当前我国混凝土配合比计算存在的问题及建议
2.1 存在问题
2.1.1 假定容重法
“假定密度法”本来是在绝对体积法的基础上产生的 。混凝土配合比的原理是按照1m3混凝土拌合物由各原材料紧密堆积而成,即1m3混凝土体积等于各原材料绝对密实体积之和(即不计各原材料内部孔隙) 。过去水泥、砂石的表观密度变化不大,所配制混凝土的表观密度变化也不大,因此为了简化试配,对水灰比为0.5 左右的混凝土假定表观密度为2400kg/m3,对高强混凝土假定表观密度为2450kg/m3,试拌后实测差别不大 。但是如今普遍使用较大掺量的矿物掺合料,例如粉煤灰表观密度为1.90~2.40g/cm3,磨细矿渣表观密度约为2.60g/cm3,与水泥表观密度的3.0g/cm3左右相比相差就大了,按上述假定的表观密度计算,则体积都会大于1m3,掺合料越多,大得越多 。因此从根本上,还是应当使用绝对体积法 。当然,正如任何 *** 都有一定的假设,绝对体积法的假设是忽略水泥水化所减少的那部分水的体积,但是,混凝土在新拌状态时,这部分水相对于混凝土的总体积来说是很少的 。为了弥补这部分忽略水的体积,建议用绝对体积法计算时,不必计入搅拌式挟入的孔隙体积 。
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