现代混凝土理论在清水混凝土研究中的应用.ppt

现代多组份混凝土理论 朱效荣 北京城建混凝土技术研究所 北京灵感科技发展有限公司 现代多组份混凝土理论 技术报告 目 录 1、概述 2、现代多组份混凝土配合比设计计算理论的建立 3、现代多组份混凝土体积石子填充模型的建立 4、裂缝控制 5、技术研究结论 1、概述 混凝土施工技术的发展是为了满足不断提高的各种社会需求，正是在这种情况下，混凝土的施工由现场搅拌进入了预拌混凝土的时代，但大量使用混凝土外加剂、掺合料使原有的混凝土配合比设计方法不能满足混凝土在现实条件下的施工配合比计算要求，大体积混凝土和超大型建筑物的设计对混凝土硬化后表面质量提出了更高的要求，在这种条件下，建立现代多组份混凝土强度理论的数学模型，完善现有的或者建立新的配合比设计方法，提出混凝土表面结构缺陷的形成机理，形成一整套消除这种缺陷的方法、工艺，是当前混凝土工业界重要的课题，而配制和浇注成功符合审美要求的少缺陷（或零缺陷）混凝土就更应从理论上进行不断的探索、实践和创新。 1.1、现代多组份混凝土理论研究的技术路线 结合建筑设计和施工建设对清水混凝土配合比及施工技术的要求，我们从四个方面对清水混凝土配合比及施工技术进行研究。 （1）选择原材料：降低原材料的碱含量，确保混凝土外观颜色的一致性；选择合理的颗粒级配，确保混凝土浆体的饱满和粘结牢固。 （2）配合比设计：建立现代多组份混凝土强度理论数学模型，提出混凝土体积组成石子填充模型，推导出现代多组份混凝土配合比设计计算理论公式，编制现代多组份混凝土配合比设计计算软件 （3）表面缺陷处理：建立气体和自由水上浮成泡机理模型，探讨通过加强振捣和延长振捣时间使气泡、自由水上浮，通过预先插入紧贴模扳内表面的薄扳向上拉伸，使水份和气体上升时混凝土中的浆体饱满地填充在模板表面，确保拆模后混凝土外表面的致密和美观。 （4）塑性裂缝控制：建立了毛细管微泵开裂模型，通过合理的配合比设计、最佳二次抹压时间和最佳覆盖养护时间的确定以及充分而及时的湿养护减少了混凝土的塑性裂缝产生。 经过以上四个方面的研究，选择出符合混凝土颜色和粘贴强度的低碱原材料；推导出符合清水混凝土配合比设计计算的理论公式，并编制现代多组份混凝土配合比设计计算软件；提出预防和减少混凝土表面缺陷的技术措施；提出通过合理的配合比设计、最佳二次抹压时间和最佳覆盖养护时间减少混凝土的塑性裂缝的量化数据公式。实现混凝土施工和硬化后的各项指标达到控制的要求。 2、现代多组份混凝土配合比设计计算理论的建立 2.1、概述 从20世纪波特兰水泥大量应用于混凝土实践以来，混凝土工程技术人员对大量使用的混凝土强度理论进行了不断的探索，先后提出了多种假设和理论，以不同的角度阐述了混凝土强度的形成机理和影响因素。具体来说有以下几种： （1）水灰比强度公式： 1918年艾布拉姆斯（D.A.Abrams）建立了水灰比强度公式。当混凝土充分密实时，其强度与水灰比成反比。 fC28=K1/K2W/C 式中K1、K2为经验常数，W/C为混凝土拌合物的水灰比。 1930年瑞典学者鲍罗米（Belomy）根据大量试验结果，应用数理统计方法，进一步考虑了水泥强度因素之后，提出了混凝土的强度与水泥标号及水灰比之间的关系式： fC28=Af Ce［（C/W）- B］ 式中fC28为混凝土28天抗压强度，f Ce为水泥的实际强度（MPa），W/C为混凝土拌合物的水灰比，A、B为经验系数，与骨料品种和水泥品种有关。 该公式认为混凝土的强度取决于水泥石的性能，而水泥石的性能取决于自身的孔隙率，孔隙率高则强度低，要提高混凝土的强度必须降低水灰比，减少孔隙率。这种方法已经为世界大多数国家所采用。 但随着检测技术的进步。掺和料和外加剂的大量应用，使这一指导性公式在A、B的选择方面过于粗旷，与大多数的高性能混凝土的生产实践不符，对现有统计数据单位几乎无法指导配合比设计或生产实践。 （2）Powers的胶空比理论 混凝土强度增大与胶空比的关系，所谓胶空比是已水化的水泥浆体积和毛细孔体积之和的比值。 fC=AXn 式中：X为胶空比，X=水化的水泥浆体积/毛细孔体积，A为一个常数，n为一个系数。 胶空比决定混凝土强度的本质因素，它包含了水灰比的影响，也与水泥的水化程度有关，更能反映混凝土强度与毛细孔隙的关系。由公式可知：减少孔隙率，增大胶空比，能提高混凝土强度，这是Powers公式与Belomy公式的一致性。 但该理论由于A、n的不确定性和X的不可测，因此只能作为科研部门的一项