在现代混凝土中,随着各种外加剂,特别是减水剂的广泛应用,加之多种活性矿物掺合料的单独或复合使用,以及常用的普通硅酸盐水泥本身,也掺合着不同品种和不同掺量的混合材。这一切,使得混凝土从水泥、砂、石和水“四组份”,发展到“多组分”的现代混凝土胶凝材料由硅酸盐水泥一个品种,即所谓的“单元胶凝体系” 发展到由多种胶凝材料复合使用的“多元胶凝体系”,在这种情况下,“水胶比”对混凝土强度的相关性,也不再像过去的“水灰比”与混凝土强度之间的相关性那么强,在一定范围内,虽然它们之间的“线性关系”仍然存在,但毕竟因影响混凝土性能的相关因素太多了,所以“关系曲线”的斜率相比以前平缓多了。有时候,我们甚至可以通过外加剂的使用及活性矿物掺合料掺量的调整,用同一个“水胶比”生产出不同强度的混凝土也可以通过外加剂的使用,减少一的水泥胶凝材料用量,而不降低反而提高混凝土的强度下文将举例说明。
当然,尽管如此,我们也不可否认,混凝土的强度还是随着“胶水比”和胶凝材料强度的增加而增加,在一定范围内,“水胶比”的计算公式也还适用,至少可以作为参考依据。在设计配合比时,我们不仅要考虑如何满足混凝土的力学性能要求,还要考虑如何满足混凝土的施工性能和耐久性能要求,更要考虑如何及时调整配合比以适应各种不同原材料的质量变化……不妨先回顾一下我国自20世纪50年代以来,长期使用Bolomy的公式:
该式的试验条件是使用硅酸盐水泥,级配良好而清洁的河砂,粒形均称的石子,回归系数A、B依石子品种而异同时该式只适用于坍落度30~90mm的塑性混凝土另因对混凝土的施工性和耐久性的要求,我国在使用该式时还规定水泥强度和混凝土的强度的关系为Rc=(1.5~2.0)R28;还规定,该式只适用于强度等级小于60的混凝土。如此情况下,根据强度要求计算得出的水灰比与试配验证的结果还可能相差20%~30%。
此后几十年内,建设部先后发布了JGJ55-81、JGJ55-96、JGJ55-2000等《普通混凝土配合比设计规程》,每一次修订,“水灰比”的计算公式都没有根本改变,基本与原公式一致,只是在“回归系数” 的取值和代表符号上做了一些调整。如2001年,建设部公布的行业标准JGJ55-2000中,把计算“水灰比” 的公式修改为:
在生产实践中,我们参考“水胶比”计算值,并根据混凝土所浇筑的工程部位和以往的实践经验,考虑混凝土施工性能和耐久性要求,先拟定一个“水胶比”、初选用水量和计算胶凝材料总用量及不同掺合料的掺量,后计算浆体和骨料体积、选定砂石比砂率,用体积法计算砂石用量,再进行试配修正相关参数后,确定混凝土的“配合比”。实践说明混凝土技术发展到现在,仍然可以说它是一门“经验科学”,要想获得经验,只能通过不断地进行科学试验和工程实践、不断分析研究,科学总结,升华到理论,再用于指导新的实践活动。下面不妨举例来说明我们利用现行的“水胶比”计算公式,进行配合比设计试配的简单过程:
为了对“CTF混凝土增效剂”在厦门地区使用的功效进行验证,我们自2011年11月到2012年8月,先后组织了在厦门和漳州的八家搅拌站试验室,参与对“CTF混凝土增效剂”功能进行了较为系统的对比试验。该试验对C25~C70的十个强度等级的混凝土,采用统一拟定的配合比其中,减水剂品种、掺量由各家试验室确定,每个强度等级都进行掺加与不掺加“CTF混凝土增效剂”的两组试件各龄期强度进行对比试验,各家所使用的砂石原材料大体相同,但水泥P·O42.5、粉煤灰、矿粉及减水剂的来源和品牌不同,质量有所差别。下面任选其中的C40\C40T与C45\C45T两组为例,分析其“水胶比”计算与试配结果。
(1)设计配合比时,将“水胶比”的计算值(C40为0.38,C45为0.35),分别增加0.1而不是0.05,所设计的混凝土配合比试件,标养28天的实测抗压强度,也要比混凝土的配置强度平均高5MPa出一个等级约,这主要是减水剂的使用效果如果“水胶比”直接采用计算值,所配制的混凝土强度更高。
(2)将基准配合比中的水泥用量减少10%,其减少的体积用增加骨料补足(即减少了浆骨比)同时掺加胶凝材料总量的0.6%“CTF混凝土增效剂”,其混凝土试件标养28天后的实测抗压强度,不仅不会降低,反而各个强度等级混凝土的实测抗压强度都有不同程度的增加,无疑这是外加剂的作用。
以上是整个系统试验的一小部分,其它各强度等级混凝土的测试结果,都呈现相同的规律,因板面有限,不能一一列举。最后忠告“水胶比” 不能只靠简单的计算决定,配合比也不能简单的套用,使用同一个配合比生产的混凝土,因其材料质量的差别,结果也一定不一样。一定要根据现有材料实际试配.
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