凝土配合比设计的基本原则与原理现代配合比设计手册.doc

现代配合比设计手册 第一章 混凝土配合比设计的基本原则与原理 混凝土配合比设计，其过程包括两个相关的步骤：⑴选择混凝土的适宜组分(水泥、集料、水及外加剂)；⑵求出它们的相应数量(配合比)，使之尽可能经济地配制出工作性、强度和耐久性合适的混凝土。这些比例将随混凝土所用的具体组分而定，而组分本身又取决于其用途。也可以考虑其他指标，诸如为了使收缩率和徐变趋于最小值，或为了周围特别的化学介质而设计。然而，尽管在配合比设计的理论方面已经做了大量的工作，但它基本上仍停留在经验方法上。而且，虽然许多混凝土性质是重要的，但大多数设计方法主要是以某一指定的工作性和龄期时达到规定的抗压强度为基准。此乃假设如果达到规定抗压强度，则其他性质(或许抗冻融性，或其他耐久性问题)也将得到满足。 第一节 混凝土配合比设计的基本原则 混凝土配合比设计就是根据工程要求、结构形式和施工条件来确定混凝土的组分，即水泥、集料、水及外加剂的配合比例。 一、配合比设计的基本参数 1.混凝土的强度要求——强度等级。 2.所设计混凝土的稠度要求——坍落度或维勃稠度值。 3.所使用的水泥品种、强度等级及其质量水平，即强度等级富余系数rC。 4.粗细集料的品种、最大粒径、细度以及级配情况。 5.可能掺用的外加剂或掺合料。 6.除强度及稠度以外的其他性能要求。 二、配合比设计的基本原则 配合比设计的基本原则就是按所采用的材料定出既能满足工作性、强度及耐久性和其他要求且又经济合理的混凝土各组成部分的用量比例。 1.工作性 一个设计适当的配合比必须易于浇筑并用现有设备能完全捣实。易修饰性必须得到满足，离析和泌水应降至最小。原则上，应供应工作性满足要求而又便于浇筑的混凝土。有关工作性的需水量，主要取决于集料的特性而不是水泥的特性。如果工程需要，应当以增加砂浆用量重新设计配合比来改善工作性，而不是用单纯的和更多的水或更多的细集料来改善工作性。因此，为了获得良好的混凝土拌和料，在配合比设计者与工程承包者之间的合作是必不可少的。 2.强度及耐久性 一般来说，各种混凝土规范要求一个最小抗压强度。这些规范也包括允许水灰比和最小水泥用量等的限制。保证这些要求相互不矛盾是很重要的，在实际工作中，28d强度未必最重要，可以其他龄期强度控制设计。 规范还可能要求混凝土满足某些耐久性要求，例如抗冻融性或化学侵蚀性。考虑这些要求，可以对水灰比或水泥用量作进一步的限制，此外还可以要求使用外加剂。 因此，配合比设计的步骤应包括令人满意地解决上述所有的要求。因为这些要求不能同时使之最佳，所以有必要采用某些折衷办法(如在强度与工作性之间)。必须记住，除非采用正确的浇筑、抹面和养护，否则即使是一个“完善的”配合比也不能正确地实现。 3.经济性 混凝土的成本是由材料、人工和设备费用所构成。但是，除某些特种混凝土外，人工及设备费大都与所生产混凝土的种类和性质基本无关。因此在确定不同配合比设计的相对费用中，材料费是非常重要的。因为水泥比集料昂贵得多，将水泥用量减至最低是降低混凝土造价惟一的最重要因素。一般来说，为达到降低水泥用量的目的，可采用有可能充分浇筑密实的最小坍落度；采用切实可行的集料最大粒径；采用最佳含砂率，并且当工程需要时，更可使用适当的外加剂。应该注意到，除成本外，使用低水泥用量还有其他好处：收缩率一般将降低，并且水化热较小。但是，如果水泥用量太低，则将减弱混凝土的早期强度，并将使混凝土的均匀性处于更不利的条件。 具体配合比设计的经济性还应与施工工地所要求的质量控制等级有关。但由于混凝土固有的变异性，混凝土平均强度必须大于规定的最低抗压强度。至少在小工地上，“超标准”设计的混凝土比经济效率较高但要严格控制质量的混凝土更为便宜。 第二节 混凝土配合比设计的基本原理 混凝土配合比设计的基本原理是建立在混凝土和混凝土混合料的性能变化规律的基础上的。如普通混凝土的配合比有四个基本变量：水泥、水、细集料和粗集料，可分别用C、W、X和Y表示单位体积混凝土的用量，配合比设计就是要确定这四个基本变量。为此，必须建立起四个表示各未知数之间相互关系的方程式。这些方程式体现出混凝土和混凝土混合料性能的变化规律。 一、确定用水量的方程——需水性定则 这个定则表示在实际应用的情况下，混凝土混合料的流动性与用水量之间的依赖关系。在不同的配合比设计方法中，都直接或间接地采用了这个基本定则。混凝土每m3的用水量可用下式计算： mwo=10(T+k)/3 式中：T——坍落度(以㎝计) k——集料常数 也可查表选用。 二、确定水灰比和水泥用量的方程——水灰比定则 水灰比定则阐明水和水泥的质量比与混凝土抗压强度之间的依赖关系。利用这个定则，就可以根据混凝土配制强度确定水灰比。 混凝土的强度与水灰比在0.4～0.84之间近似地成线性关系，其一般表