2旧的配合比理论和现代混凝土的不适应性.DOC

现代混凝土科学的问题与研究 现代混凝土科学的问题与研究 第1章 混凝土的灵魂—— 第1章 混凝土的灵魂——配合比 PAGE PAGE 14 PAGE PAGE 15 第1章 混凝土的灵魂——配合比 配合比是混凝土的灵魂。混凝土的性能、质量和耐久性的好坏都与配合比有直接或间接的关系。工程的设计强度明确以后，现场工程师首先要考虑的是如何做好配合比。怎样才能做好配合比？做配合比时我们的理论依据是什么？应坚持什么样的原则？对现代混凝土来说，无论是理论基础，还是在理论基础之上建立起来的规范，都出现了许多新问题。 这些问题是怎么产生的？如何解决？这些是当前困扰混凝土科技界最严重的技术难题。 二十年前，配合比的理论基础就是比表面积法，以及在此基础上制定的规范，可以说混凝土科学技术理论就是在此基础上发展起来的。那时，依据理论和规范做具体的配合比工作，基本上满足工程需要，也基本符合工程实际。但现在，用二十年前的比表面积理论和规范来指导现代混凝土，特别是高性能混凝土的配合比工作，已经是错误很大，相差千里了。比如说，二十年前，以比表面积法为理论基础制定的配合比规范认为，提高砂率，强度就必然会相应降低，可对现代高性能混凝土来说，却不是这样；加大水灰比，强度也必然会相应降低。对现代低水胶比混凝土来说，这个说法也不一定对。以上种种原因，使现代混凝土的配合比工作，从理论到规范，都出现了混乱和问题，以致现在工地上的配合比工作，主要靠工程师们的经验进行，靠老一代传帮带。所以我们必须重新建立配合比问题的理论基础，使它能和现代混凝土的技术进步相匹配、相适应，并在此基础上建立新的符合工程实际的规范来。但现代混凝土的配合比工作，受太多的因素影响。建立新理论，制定新规范，绝不是一件容易之事，也绝非个人之力所能为。本章是本人根据个人经验，来讲解现代混凝土的配合比理论问题和在做配合比时应注意的原则及事项。以抛砖引玉，向各位专家学者请教。 1.1 过去配合比所依据的理论基础 从世界上第一次发现天然水泥以后，1824年，英国利兹的一个施工人员约瑟夫·阿斯普丁(Joseph Aspdin)提出“波特兰”水泥的一个专利，大家认为这是混凝土技术的开始。有了水泥，还要将石头、砂子和水与其混合在一起才能形成混凝土，才能进行工作。这四个组分如何搭配，它们各自合理的比例是多少？这就是混凝土配合比问题的实质。 近二百年来，关于配合比在理论上有三种方法，分述如下。 1. 比表面积法 此法是最早、也是使用时间最长的一种方法。这种方法的实质是，粗细骨料都是一种零散体，只有用水泥，如同粘接剂一样把它们粘接起来，才能形成人造石头——混凝土。那么粘接剂(水泥)的需要量，就与粗细骨料提供表面积总量有关。粗细骨料提供的总的表面积越多，在达到一定的强度要求的前提下，水泥的需要量就越大。相反，就会越少。在这种思路指导下，粗骨料相对细骨料，在同等体积下，粗骨料提供的比表面积比细骨料要小得多，所以，在做一个具体的配合比时，在满足施工要求的前提下，尽可能地提高粗骨料用量，降低砂率，是比表面积法最重要的原则。最通俗的理解是，比表面积法把水泥看成能粘结砂石的一种“浆糊”。那么砂石提供的表面积越少，达到同样强度所需的水泥“浆糊”就越少。 图1-1所示为混凝土内部粗细骨料示意图，可见粗骨料越多，在达到一定强度时水泥需要量就越少。 图1-1 混凝土内部粗细骨料示意图 如果我们把图1-2中的粗骨料放大，取掉一个粗骨料用细骨料代替，表面积就会成倍增加。在达到同等强度的前提下，水泥的需要量就会加大。 比表面积法认为，在一定的条件下，尽可能地降低水泥用量，以达到降低工程成本的目的。特点是尽可能多地使用粗骨料，减少细骨料用量。 总之，比表面积法是使用时间最长的一种方法。在理论上有简单易懂的特点，但到目前为止，还有些问题没有搞清楚，还需要经验来补充。比如说，我们在配合比中，根据工程需要，减少了1kg粗骨料，那么需要增加多少千克细骨料，由此而引起增加多少千克水泥呢？这个问题上百年来一直靠经验。 图1-2 混凝土中由细骨料代替粗骨料引起的表面积变化示意图 2005年，北京市建筑工程研究院退休的工程师傅沛兴，提出了骨料的表面积和直径的关系：认为当骨料的直径减少一半时，其表面积就会增加一倍。例如，当我们用直径为2cm的骨料代替直径为4cm的骨料时，水泥用量就会增加一倍。以下是傅沛兴工程师对正方体的计算。 以边长为2m的正方体为例： 体积 V1=2×2×2=8(m3) 表面积 S1=6×2×2=24(m2) 将其切为8个小正方体时： 总体积 V2=8×1×1×1=8(m3) 总表面