现代混凝土配合比(全计算法).doc

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除现代混凝土配合比设计——全计算法北京工业大学陈建奎[摘要]：传统混凝土配合比设计方法(如绝对体积法和假定容重法)是以强度为基础的半定量计算方法，不能全面满足现代混凝土的性能要求。现代混凝土配合比全计算设计方法是以工作性、强度和耐久性为基础建立数学模型,通过严格的数学推导得到混凝土的用水量和砂率的计算公式，并且将此二式与水灰(胶)比定则相结合能计算出混凝土各组份(包括：水泥、细掺料、砂、石、含气量，用水量和超塑化剂掺量等)之间的定量关系和用量。这项研究成果是混凝土

2、配合比上一次大的改进。由于模型的普遍适用性，全计算法不仅用于高性能混凝土的配比设计,而目还能用于流态混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、商品混凝土以及防渗抗裂混凝土等现代混凝土的配合比设计。[关键词]：配合比、全计算法、高性能混凝土、流态混凝土。一、高性能混凝上配合比全计算法设计高性能混凝土(HPC)与高强混凝土(HSC)和流态混凝土(FLC)最显著的差别是混凝土配合比综合考虑工作性、强度和耐久性。其配合比设计的基本原则是：(1)满足工作性的情况下，用水量要小；(2)满足强度的情况下．水泥用量

3、少，细掺料多掺；(3)此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除材料组成及其用量合理，满足耐久性及特殊性能要求；(4)掺多功能复合超塑化剂(CSP)，改善和提高混凝土的多种性能。因此，HPC的配合比设计比HSC和FLC更为严格合理。图-1表示各种类型的混凝土配合比分区范围，无论采取什么方法设计，HSC,FLC和PLC(塑性混凝上)的配合比在一个范围之内，而HPC在AB线附近。由此证明HPC的配合比设计必须严格，精确和合理。强度与水灰(胶)比的关系混凝土配合比设计是混凝土材料科学中最基

4、本而又最重要的一个问题。早在1919年DuffAbrams(D．艾布拉姆斯)就发表了混凝土强度的水灰比定则：“对于一定材料，强度仅取决于一个因素，即水灰比”。这一定则可以用下列公式表示：该式成为混凝土配合比设计中计算强度的基础。近80年来混凝土配合比设计方法也几经发展，到目前为止，最为常用的两种方法是绝对体积法和假定容重法。这两种方法都是以强度为基础的半定量设计方法。二、混凝土的普适体积模型此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除混凝土是多相聚集，其组分包括：水泥、矿物细掺料、砂：

5、石子、水、空气和外加剂等。我们的基本观点如下：(1)混凝土各组成材料(包括固、气、液三相)具有体积加和性，(2)石子间的空隙由干砂浆来填充，(3)干砂浆的空隙由水来填充，(4)千砂浆由水泥、细掺料、砂和空气所组成。根据以上观点，混凝土普适体积模型建立如图-2。两个基本公式的数学推导1、砂率计算公式根据混凝土的普适体积模型(图-2)可知：浆体体积Ve=W+Vc+Vf+Va(1)集料体积Vs+Vg=1000一Ve(2)干砂浆体积Ves=Vc+Vf+Vs+Va(3)式中：Ve—浆体体积(l/m3)此文档仅供学

6、习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除Ves—干砂浆体积(l/m3)W—水的体积(l/m3或用水量kg/m3)Vc、Vf、Va、Vs和Vg—分别表示水泥、细掺料(如FA)、空气、砂子和石子的体积(l/m3)由式(3)得：Vs=Ves一(Vc+Vf+Va)(4)由式(1)得：Vc+Vf+Va=Ve一W(5)将式(5)代人式(4)得：Vs=Ves—Ve+W(6)则砂子重量：S=(Ves一Ve+W)•ρ(7)式中，S一砂子用量(kg/m3),ρ一砂的视密度(kg/m3)由式(2)得：Vg=1000

7、一Vs一Ve(8)将式(6)代入式(8)得：Vg=1000—Ves—W(9)则石子重量：G=(1000—Ves一W)•ρ(10)式中，G一石子用量(kg/m3),ρ—石子的视密度(kg/m3)此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 由此式(13)表明，混凝土的砂率随用水量的增加而增加，随胶凝材料的增加而减小。根据美国P．K．Mehta和P．C．Aitcin教授的观点，要使HPC同时达到最佳的施工和易性和强度性能，其水泥浆与骨料的体积比应为35：65，故对HPC，可取Ve=350l

8、/m3，集料体积Vs+Vg=650l/m3。2、干砂浆体积的确定对于一定粒径的碎石，视密度为ρo，堆密度为ρb与石子空隙率(P)的关系为：此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除公式(21)、(22)和(23)表明：(1)混凝土的用水量取决于强度和水胶比，混凝土强度越高，水胶比越小，则用水量越少;