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邓兴才:商混企业如何确定现代混凝土的“水胶比”


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JGJ55-81JGJ55-96、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:


           在本次修订的计算公式中,把“水灰比”(W/C)改为“水胶比”(W/B)出,把水泥胶砂28天的实测强度(fce)改为胶凝材料28天胶砂强度(fb)是一个重要突破,另外还提出:fb=γf·γs·fce的计算式,该式中第一次引入粉煤灰和高炉矿渣粉对胶凝材料28天抗压强度(fb)的影响系数(γf)和(γs),这应该说是应用Bolomy公式进行“水胶比” 计算的最重要的一次修改,功不可没。


        再将此公式与原Bolomy公式(1)相比较,可以明显看出两个公式的基本格式完全一致,但其各项符号的内涵却发生了较大变化。不过该公式存在的问题仍然是不能体现外加剂对混凝土强度和其它性能的影响效果。若采用(4)式计算的“水胶比”来设计配合比,则所配制的混凝土强度,一般都会偏高,因为,该计算公式虽然考虑了粉煤灰和矿渣粉掺量对胶凝材料的影响系数,但没有体现在混凝土中掺加外加剂的作用。

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。






          从表4、表5各家试验检测结果汇总可以得出如下结论:

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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