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1、 水泥混凝土配合比的优化设计 水泥混凝土配合比设计理论 一 鲍罗米Bolomy公式 我国现行Fc 28 K1fce C W K2 K1 K2 与骨料 工艺有关的系数 Fce 水泥28天标准胶砂强度 Bolomy公式表明了混凝土的强度与水灰比成线性关系 可称之为灰水比强度公式 此公式广泛应用于普通混凝土设计 水泥混凝土配合比设计理论 二 费莱Feret公式F B Vc Vc Vw Va 2B 常数 Vc Vw Va 混凝土中水泥 水 骨料的体积 Feret公式表明了混凝土和初始结构 体积比 的关系 水泥混凝土配合比设计理论 三 阿伯拉姆斯Abrams公式F K1 K2w cK1 K2 经验常数
2、W C 混凝土拌合物的水灰比 当水灰比变化较小时 通过数学变换 Fc 28 a b W C 表明强度与水灰比成线性关系 有人采用此公式计算高性能混凝土配合比 Bolomy Feret Abrams公式化均为经验公式 都需要确定经验系数 对于普通混凝土 Bolomy公式较为合适 也长期为我国工程界所采用 水泥混凝土 水泥混凝土 是以水泥为胶凝材料 将水泥浆体包裹粗 细集料形成粘聚性堆集材料 水泥混凝土的基本材料 水泥 粗集料 细集料和拌种用水 水泥 按类型分类和强度分类 水泥的大类可分为 通用水泥 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 复合水泥等 专用水泥 道路水泥 海工水泥 产品标准制订中 等 特种水泥
3、 抗电磁干扰的水泥等 强度分类 32 5 42 5等等 粗集料 按类型分类 耐酸集料 主要有 花岗岩 石英岩 辉绿岩 玄武岩 安山岩等 耐碱集料 主要有 石灰岩 白云岩 花岗岩等 耐火集料 一般有粘土质原料 高铝质原料 硅质原料等人工制备 轻质集料 多孔凝灰岩 膨胀珍珠岩 珊瑚岩等 细集料 类型分类 河砂 山砂 海砂 人工砂 工业副产品砂等 按细度模数分 粗砂 中砂 细砂 特细砂 拌和用水 影响混凝土硬化的成分 油脂 糖类等 影响混凝土强度的成分 酸类 洗涤剂等 影响混凝土耐久性的成分 氯离子 硫酸根离子 碳酸根离子等 试验表明 除含酸 糖类 洗涤剂等以外 即使使用污水 混凝土强度也不会受到显
4、著的影响 混凝土配合比优化设计的途径 了解各种原材料的特性 特别是力学性能和对混凝土的影响性能 合理选择原材料料 尽可能做到因地制宜 各种原材料的合理组合 使得各种性能互补 根据需要 选择合理的外掺材料 如外加剂 粉煤灰 矿粉等 在保证混凝土施工性能 耐久性和强度的前提下 使得成本最省 混凝土配合比设计的要点 混凝土的一生需经历 从材料与成份选择 拌和成混凝土 形成结构 发展强度 到投入工作 在使用环境中破坏五个阶段 这些都与混凝土的配合比设计有关 也就是说 我们在设计配合比的时候必需全面考虑 综合协调 最大限度地满足各个阶段的需求 原材料的选择 水泥 作为混凝土的胶凝材料 水泥的选择对混凝土
5、的各种性能影响很大 除了规范明确规定水泥品种与标号外 合理选择水泥 根据施工艺 选择水泥品种与标号 综合考虑外掺材料与水泥的关系 根据构件所处的环境考虑水泥的品种与整个配合比设计方案 水泥的选择 在配合比设计中 尽可能使用减水剂等外加剂 在一般结构当中 如果考虑掺外掺材料的 如粉煤灰 尽量使用普硅水泥 在大体积混凝土配合比设计时 如大体积基础等 如果没有条件掺外掺材料 可考虑使用复合水泥 并和减水剂配合 在高标号和海工混凝土中 使用普硅以上水泥 尽可能使用磨细矿渣粉和粉煤灰 并与减水剂配合使用 粗集料 具有足够的强度 通常用压碎值指标来评价 尽可能选择结构致密的碎石 也就是说碎石的吸水率要低
6、尽可能的连续级配 使得空隙率最小 以减小砂率 细集料 合适的细度模数 太大的细度模数会使砂率提高 混凝土的保水性降低 离析等 细度模数太小 集料表面积增加 用水量增加 水泥用量随之增加 控制0 07mm以下颗粒含量 除了细集料本身含量低外 减小砂率也是一个有效的途径 注意颗粒形状 中等强度以下的混凝土可以考虑使用水洗石屑 拌和用水 对于现场的混凝土拌和用水除了对其进行常规的氯离子 硫酸根离子等检测外 一定要进行配合比强度 凝结时间 施工性等验证 减水剂 目前市场上的减水剂有二大类 一类是那萘系减水剂 另一类是聚羧酸减水剂 萘系减水剂绝对价格低 减水率较小 掺量大 拌和时容易控制 一般适用于中
7、低标号的混凝土 聚羧酸减水剂绝对价格高 减水率大 掺量小 拌和条件控制严格 适用于高标号混凝土 要求减水剂常用的几个指标 减水率 二种方法都可以检验 一是混凝土坍落度方法 二是胶砂流动度方法 其中用胶砂流动度方法检验的减水率较坍落度方法的稍高 流动性 常用混凝土的扩展度来评价 保水性 用容重筒检测 保坍性 常用30min坍落度损失来评价 混凝土凝结时间差 贯入阻力仪测混凝土的凝结时间 强度比 28天强度比 粉煤灰 用于水泥混凝土的粉煤灰一般都要求II级以上 细度 符合II级灰要求 需水量比 希望在90 以上 胶砂的流动性 加粉煤灰以后能明显增加胶砂的流动性 保水性 不能有明显的泌水现象 强度之
8、 不能有明显的强度下降 磨细矿渣粉 一般要求S95以上 需水量比 不要有明显的需水量增加 细度 磨细矿渣粉的比表面积不应小于水泥的比表面积 一般不小于350m2 kg 在430m2 kg 520m2 kg 掺量30 40 时 增强效果非常显著 活性指数 7于不小于75 28天不小于95 流动度比 不小于90 参照标准 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 GB T18046 2000 几种外掺材料的微观结构 水泥 某P II42 5水泥超细混合材 硅灰比表面积22000m2 Kg粉煤灰比表面积719m2 Kg磨细矿渣比表面积804m2 Kg 水泥硅灰粉煤灰磨细矿渣 超细混合材 颗粒 形貌 几种混
9、凝土配合比设计方案 建议 钻孔灌注桩用水下混凝土 施工条件 泵送或混凝土罐车直接浇注 入模坍落度18mm 220mm 水泥 P O42 5粗集料 31 5mm 4 75mm连续级配 细集料 中砂 考虑用机制砂 天然砂 水洗石屑 机制砂掺天然砂 水洗石屑掺天然砂等 砂率在38 左右 外加剂 萘系减水剂 减水率要求大于20 粉煤灰 II级 掺量20 30 胶凝材料总量 420kg m3左右 墩柱 盖梁配合比 施工条件 吊罐灌注 入模坍落度70mm左右 水泥 P O42 5粗集料 31 5mm 4 75mm连续 细集料 中砂 考虑用机制砂 天然砂 水洗石屑 机制砂掺天然砂 水洗石屑掺天然砂等 砂率在
10、34 左右 外加剂 萘系减水剂 减水率要求大于20 粉煤灰 II级 掺量15 25 胶凝材料总量 380kg m3左右 C50箱梁等高标号混凝土 施工条件 泵送 入模坍落度160mm 200mm 水泥 P O42 5粗集料 26 5mm 4 75mm连续 细集料 中砂 天然砂 机制砂掺天然砂 水洗石屑掺天然砂等 砂率在38 左右 外加剂 聚羧酸减水剂 减水率要求大于28 粉煤灰 II级 掺量10 20 磨细矿渣粉 S95 掺量15 25 胶凝材料总量 520kg m3左右 抗压弹性模量 40GPa 60GPa 7天大于35GPa 测量混凝土的流动性 混凝土黏聚性 坍落度试验1 AVI坍落度试验2 AVI坍落度试验3 AVI
