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1、商品混凝土 水灰比与水胶比 裂缝 补偿收缩 结构实体[摘要] 本文对商品混凝土发展中的水灰比与水胶比,裂缝与补偿收缩,结构实体检验等几个焦点问题进行理论及实践的探讨,希能引起各方人士的关注,达到促进其发展之目的。[关键词] 商品混凝土 水灰比与水胶比 裂缝 补偿收缩 结构实体1 前言 据有关文献[1]报道,我国商品混凝土已进入发展期(1991年到2010年)。我国商品混凝土的迅猛发展既是借助于基建投资的拉动,又是借助于材料科学的进步,是混凝土外加剂和掺合料的技术进步。 商品混凝土的发展有力地促进了混凝土科学技术的进步,产生了显著的社会效益及经
2、济效益。但在其发展与前进的道路上,由于混凝土新技术宣传与普及未能到位,有关规范、标准修订未能及时跟上,而工程界部分人士又视规范为法律,因而使其技术进步在某种程度上受到一定的约束,在处理某些质量问题时,各方认识往往不能统一,甚至争论不休,从而产生一些负面效应。为此,笔者对以下几个焦点问题提出个人浅见,希能引起各位专家、学者关注,共同为我国商品混凝土的发展作出贡献。2 商品混凝土中的焦点问题2．1 水灰比与水胶比 在混凝土配合比设计中,水灰比是主要设计参数之一,水灰比与配制强度的关系是配合比设计中首先要确立的基本关系。早在1918年,美国波特兰水泥
3、协会的D·A阿伯拉姆斯以“混凝土混合物的设计”为题,发表了著名的水灰比定律:“在一定的工作条件下,集料的品质和配合比不变时,可塑性混凝土的强度与其它性质都是由水灰比所决定”。19世纪20年代以后,瑞士混凝土专家保罗米根据法国菲莱公式,把28天混凝土抗压强度的曲线公式改为近似直线的公式([2]),即我国至今仍然沿用的保罗米公式。 按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000,该公式为: 式中αa、αb———回归系数 fcu·o———配制强度(MPa) fce———水泥28d抗压强度实测值(MPa) 由于材料科学的进步及我国
4、商品混凝土的发展,普通混凝土的组成材料已经由四组份发展到六组份,而胶凝材料也不仅仅是水泥一个品种,已经发展到粉煤灰、矿粉等多个品种。因此,在六组份配合比设计中,需要考虑如下几点: (1)依据水泥熟料矿物具有胶凝能力的本质与条件,粉煤灰、矿粉等矿物掺合料,同样具备结构的不稳定性,同样具有活性效应。其中粉煤灰的活性决定于活性Al2O3及SiO2的含量。而矿粉的活性不仅与化学成分有关,而且在很大程度上决定于成粒条件、结构等多种因素。 粉煤灰的矿相组成主要是铝硅玻璃体,玻璃体含量越多,活性越高。而矿粉的活性是潜在的,这种潜在活性的发挥,则以石灰等物料
5、的存在为必要条件。即在Ca(OH)2的溶液中,会发生显著的水化作用,而且在饱和的Ca(OH)2溶液中反应更快。[3] (2)由于粉煤灰、矿粉在组成成份和形成过程与水泥存在一些差异,其活性低于水泥熟料矿物。因此,有学者提出粉煤灰混凝土强度的改进公式[4]R28=0.49Rc(/W-B) 式中φ———根据水泥品种、粉煤灰掺量所确定的折减系数 B———常数 从上式可知,保罗米公式仍然可以应用,但应根据粉煤灰、矿粉等胶凝材料的活性对现行配合比设计中的公式予以修正。对于高强混凝土配合比设计,保罗米公式是否适用,尚需进一步探讨。 (3
6、)在掺有粉煤灰、矿粉等矿物掺合料的混凝土中,由于其活性成分所产生的化学效应低于水泥,因此,如需取得相等的混凝土强度,矿物掺合料不能等量取代水泥,其水胶比不等于水灰比,且水胶比小于水灰比。其表达式为:W/(Mc+Mf)C。 (4)在工程实践中,水胶比的大小,不应受设计强度左右。在确保设计强度的前提下,应根据工程结
7、构对象、耐久性要求,结合环境条件及原材料特性,有针对性地调整用水量及矿物掺合料用量,并积极降低水泥用量。 (5)建议修改现行《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)中的W/C公式,其中水灰比应改为水胶比,而公式中的fce可根据矿物掺合料的活性引入一个折减系数,至于矿物掺合料的需水性可用减水剂的减水率给予调整。2．2 裂缝与抗裂 裂缝与抗裂,在工程界已成为街谈巷议之课题,有关专著及专业刊物发表论文也不计其数。 我国著名工程结构裂缝控制专家王铁梦教授在其专著《工程结构裂缝控制》一书中指出:“工程裂缝问题是具有相当普遍性的技术难题⋯⋯
8、如何因地制宜地把裂缝控制在无害范围之内是结构工程师的艺术。”“近代科学关于混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明,结构物
