普通混凝土配合比设计中胶强公式的创建与应用.docx
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1、普通混凝土配合比设计中胶强公式的创建与应用普通混凝土配合比设计规程中,胶凝材料用量的计算是在计算水胶比值后,要在与之相关的经验性用水量表中选取用水量,并以此用水量为计算基础,再以计算的水胶比值来反推计算胶凝材料用量的间接方式求解。对以此间接方式反推计算胶凝材料用量的方式方法,进行了分析和考量,总觉得此方式方法存在有待改进的提升空间。1水胶比公式应用计算的考量1.1胶凝材料用量的探析JGJ552011普通混凝土配合比设计规程(以下简称“规程”)中计算胶凝材料用量的主要公式为水胶比公式,是在经验用水量表中选取用水量后,以水胶比公式计算的水胶比值来反推计算胶凝材料用量。用水量的选取是根据混凝土拌合物
2、稠度的干硬性、塑性、流动性要求,选用粗骨料的品种、粒级范围后,在与之相关的经验用水量表中选取。选取的经验用水量其自身只是一个粗略的经验值,胶凝材料用量的计算还要以此经验用水量为水胶比值的比例基数,来间接反推计算胶凝材料用量,水胶比公式应用计算难以准确计算胶凝材料的用量。1.2恒定用水量法则编制规程中经验用水量表的适用性在以往建筑材料的教材中有:“当所用粗、细骨料的种类及比例一定时,即使水泥用量有所变动(在200400kg范围内),为获得要求的流动性,所需拌合用水量基本是一定的。这一关系为恒定用水量法则,它给混凝土配合比设计带来很大方便,根据已知的骨料条件及要求的坍落度,利用经验图表即可大致确定
3、出拌合用水量。”可见此说法是编制经验用水量表的理论基础,此“大致确定出拌合用水量”的方式方法,已不适用现代科技水平准确计算普通混凝土配合比用料比例参数的要求。对此恒定用水量法则之说,本文提出不同理由的质疑:一是在水泥产品的质量检验中,水泥净浆标准稠度的名词释义,即是用水量与水泥用量之比例关系的比值,水泥用量的变化会带来用水量的变化,在普通混凝土拌合物的水泥浆料中此理同在;二是水泥净浆标准稠度的用水量与水泥的品种有关,不同水泥品种的拌合物稠度要达到适宜的流动性,其用水量是不同的。以上两点质疑在规程中选用经验用水量这一实配计算参数不太适用。2胶凝材料用量的新公式方法2.1水泥强度等级应分划不同强度
4、区间20世纪60年代美国著名水泥化学家鲍维斯,建立了普通混凝土强度的胶空比X概念:即凝胶体积对凝胶体积加毛细孔体积的比值,用以表示毛细孔被凝胶体填充的密实程度。以胶空比讨论水泥浆体或混凝土的强度,可以更直接地说明内部结构的形成状态。鲍维斯通过实验得出硬化水泥浆体抗压强度R和胶空比X的经验公式如式(1)所示。RKXn(1)式中:n=2.63.0;K值基本为常数;解析胶空比始终有X1,当X=1,R=K。K的物理意义是硬化水泥浆体的潜在最大强度。引申混凝土配合比的强度设计,应等于或小于硬化水泥浆体潜在最大强度之R1推论。现行国家水泥产品质量等级标准严格制定分划有高、低强度等级区间,鲍维斯经验公式引申
5、,设计混凝土强度等级在一定区间范围应不高于水泥强度等级,即普通混凝土配合比强度等级设计,应在水泥强度等级分划不同强度区间进行。2.2混凝土在相应强度等级区间范围存有设计可控胶强区间的分划理论在材料学中,组成相同的材料其强度决定于孔隙率。基于组成相同的材料其强度决定于孔隙率理论;鲍维斯的经验公式设计混凝土强度等级不应高于水泥强度等级;设计混凝土强度等级在相应强度等级区间范围,可小于水泥强度等级相应区间范围,存有设计可控对应区间的分划区间。在设计混凝土配合比时,用可控方法使胶凝材料在凝聚固结粗细集料,形成具有设计要求强度的同时,还存有可利用孔隙率来调控混凝土强度等级的区间范围。文中称设计混凝土强度
6、等级分划的区间为胶强区间。胶强区间理论构建是水泥强度等级区间分划理论的引申。2.3三编普通混凝土配合比规程统计表中拟定不同水泥强度等级对应的T值、mbe值在以相同原材料及相同生产工艺条件下,以1996、2000、2011年连续三次修编规程,对普通混凝土配合比中的水泥用量进行了专项统计计算,统计归纳有三编混凝土配合比规程、四强度等级水泥、C10C60强度等级普通混凝土计算胶凝材料用量统计表,此表统计归纳胶凝材料用量的计算中诠释有以下特点。1)不同强度等级水泥质量的内在品质各自具有相应的胶凝特征值。以同一水泥强度等级对应逐级计算普通混凝土强度等级之横向区间的水泥用量,有水泥强度等级低的胶凝材料用量
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