水工混凝土配合比设计研究综述
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混凝土配合比设计方法研究混凝土是一种常用的建筑材料,广泛应用于建筑、桥梁、隧道、水利工程等领域。
混凝土的性能与配合比密切相关,因此混凝土配合比设计方法的研究具有重要的意义。
一、混凝土配合比的概念混凝土配合比指在一定的水泥用量下,水、砂、石、掺合料等材料的配合比例。
混凝土配合比的好坏直接影响混凝土的强度、工作性能、耐久性等性能。
二、混凝土配合比设计方法混凝土配合比设计是指根据工程要求和材料特性,通过理论计算或试验确定混凝土各材料的配合比,从而获得满足工程要求的混凝土配合比。
1. 确定水泥用量水泥用量是混凝土配合比设计的重要参数之一。
一般情况下,水泥用量应根据工程要求和材料特性合理确定。
确定水泥用量的方法包括理论计算和试验方法。
2. 确定水灰比水灰比是指混凝土中水和水泥质量之比。
水灰比的大小直接影响混凝土的强度、工作性能和耐久性。
一般情况下,水灰比应根据工程要求和材料特性合理确定。
3. 确定砂率和石率砂率和石率是指混凝土中砂和石的质量比例。
砂率和石率的大小直接影响混凝土的强度和工作性能。
一般情况下,砂率和石率应根据工程要求和材料特性合理确定。
4. 确定掺合料用量掺合料是指混凝土中添加的除水泥、砂、石外的其他材料。
常用的掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、硅灰等。
掺合料的添加可以改善混凝土的强度、工作性能和耐久性。
掺合料用量的大小应根据工程要求和材料特性合理确定。
5. 确定配合比根据以上参数确定混凝土的配合比。
配合比应满足工程要求和材料特性,同时具有经济合理性。
三、混凝土配合比设计方法的研究进展1. 理论计算方法理论计算方法是混凝土配合比设计的主要方法之一。
目前,国内外学者已经提出了多种混凝土配合比设计的理论计算方法,如ACI方法、GB方法、BS方法等。
这些方法都是基于材料力学原理和混凝土强度理论,通过计算得到混凝土的配合比。
2. 试验方法试验方法是混凝土配合比设计的另一种方法。
试验方法主要包括常规试验和高级试验两种。
水工砼配合比设计方法水工砼配合比设计是指根据工程要求和材料特性,合理确定水工砼的水灰比、砂率、砂石比和选用适当的胶凝材料、骨料,以及控制砼的强度、耐久性和施工性能等指标的过程。
水工砼是水利水电工程中常用的一种建筑材料,其性能的优劣直接影响到工程的质量和使用寿命。
因此,合理的配合比设计对水工砼的使用具有重要意义。
配合比设计的基本原则:1.确定施工方式和条件下的最佳配合比,以满足建筑物的使用要求和产生经济效益。
2.根据所采用的材料性能和使用环境条件,合理选择胶凝材料的使用量和类型,以及骨料的选用和配合。
3.控制砼的强度和耐久性指标,以满足设计要求。
4.保证施工性能,使砼具有良好的流动性、可塑性和泵送性能。
5.通过合理的配合比设计,控制材料用量,降低工程成本。
配合比设计的步骤:1.根据工程要求和设计要求,确定水工砼的强度等级和使用环境要求。
2.根据水工砼所处的环境条件,选择适用的胶凝材料,如水泥、矿渣、灰等。
3.根据胶凝材料的物理性能和化学反应特性,确定合理的水灰比。
4.根据砂石的性质和骨料的种类和粒度要求,确定砂率和砂石比。
5.根据砼的强度要求和使用环境条件,选取适当的骨料种类和配合比例,以满足力学性能和耐久性要求。
6.根据以上参数,综合考虑施工性能,如流动性、塑性和泵送性,适当调整配合比。
7.进行小试块试验和大试块试验,验证配合比设计的合理性和可行性。
8.根据试验结果,调整配合比,使其达到设计要求。
9.制定控制水工砼原材料加工和施工的技术要求,实施质量控制措施。
需要注意的是,配合比设计是一个动态过程,需要充分考虑各种因素的影响,如使用环境、施工工艺、胶凝材料的种类和性能、骨料的种类和粒度等。
同时还需要根据试验数据进行调整和优化,以确保配合比设计的科学性和合理性。
总之,水工砼配合比设计具有很大的试验性和经验性要求,需要综合考虑工程特点、材料性能和使用环境等因素,灵活掌握各种技术指标和设计要求,才能制定出合理可行的配合比,保证工程质量和安全运行。
水利工程施工中混凝土配合比的设计水利工程施工中混凝土配合比的设计是非常重要的,了解设计的初衷以及材料的特性才能更好的解决实际问题。
下面就水利工程施工中混凝土配合比的设计和大家说一下。
本文主要从水利建设中需要到的混凝土配合比入手,因为不同的混凝土配合比会形成不一样的影响。
建设水利工程也是要根据工地本身的地势、土质等来决定混凝土配合比的。
混凝土配合比的变化,直接影响到混凝土内部结构的化学反应变化,因而要仔细研究混凝土配合设计是否合理,还要通过观察其特殊规律,结合各方面的影响才能决定是不是适用于水利工程建设的混凝土用料。
1混凝土的含义混凝土是由一种胶凝材料和集料胶结成整体的工程复合材料的统称。
在很多的土木工程中都会用到混凝土。
1.1普通混凝土的用原材料1.2混凝土的分类和比较1.3混凝土的使用功能1.4混凝土的按拌合物2混凝土配合比的设计混凝土的配合比并不是一成不变的,而是要根据施工地对材料的易性、强度、耐久性等作出要求后才能配合制作的。
这样才能达到经济适用的最佳效果。
而一般混凝土配合比的设计都是按照水灰比法则的要求来行进的。
而材料用量的计算则会采用假定容重法或者绝对体积法。
2.1水灰比的确定确定好了需要高强度的混凝土还是一般的混凝土之后就可以进行制备了。
如果采用高强混凝土的话就不能使用普通混凝土的强度公式。
在对实施工地进行检测后,应该采用作图法或者计算法来算出需要的混凝土强度相对应的水灰比。
如果遇到不同地块的检测结果,则应该多次计算,然后取其中一个基准配合比,其他的配合比则应该根据情况增加或者减少基准比的0.01~0.02左右。
2.2用水量的确定在计算混凝土用水量时可以采取减水法来计算。
在不加入外加剂的情况下可以酌情加水或者减水。
用水量的计算过程并不复杂,但是一定要注意的是是否添加了外加剂,因为添加外加剂和不添加外加剂的用水量是截然不同的,只要注意这一点就能很容易计算出用水量了。
2.3水泥用量的确定水泥在混凝土的制备中是至关重要的,水泥的用量直接影响到混凝土的粘结力,所以在制备混凝土过程中要重视水泥的含量。
水工砼配合比设计方法水工砼配合比是指根据工程需要和材料特性确定水泥、砂、骨料、水和外加剂等材料的比例,从而确定混凝土的配合比。
水工砼配合比设计是水工建筑施工中的重要环节,合理的配合比能够保证混凝土的强度、耐久性和施工性能,确保水工工程的安全可靠。
一、经验配合法经验配合法主要根据类似工程实践的经验总结而制定的,适用于一些简单的水工建筑。
根据工程经验,适当地调整水灰比和砂率,可以保证砼的强度和工程要求的满足。
但是这种方法的缺点是没有严格的科学依据,对于特殊情况可能会有一定的误差。
二、试验配合法试验配合法是通过一系列的实验来确定适合工程要求的配合比。
首先根据工程要求和参考标准,初步确定水灰比、骨料基本体积比、砂率和石粉掺量等参数。
然后进行一系列混凝土试验,包括抗压强度试验、抗折强度试验、渗透性试验等等,根据试验结果调整上述参数,直到达到工程要求为止。
三、理论配合法理论配合法是根据混凝土材料的特性和力学原理,通过数学计算来确定混凝土配合比。
主要包括水胶比法、最优配合比法和极限理论法等。
1.水胶比法:水胶比法是根据水胶比来调整配合比,水胶比是水的质量与胶凝材料总质量之比。
常用的水胶比是0.35-0.40,根据混凝土设计强度等级和要求的最低抗压强度,选择相应的水胶比。
然后根据骨料的含量和吸水率调整配合比,使得混凝土的工作性能满足要求。
2.最优配合比法:最优配合比法是通过经验公式和理论计算确定最佳的配合比。
根据材料的特性和工程要求,确定最佳的水胶比、砂率和骨料的基本体积比。
通过试验验证和调整,得到最优配合比。
3.极限理论法:极限理论法是根据混凝土的力学性能和强度理论来确定合理的配合比。
通过计算混凝土的抗拉强度、抗压强度和弯曲强度等参数,确定合适的水泥用量、骨料体积和砂率。
总结起来,水工砼配合比设计方法可根据实际情况选择经验配合法、试验配合法和理论配合法。
对于大型水工建筑工程,建议采用试验配合法或理论配合法,以确保混凝土的强度和工作性能满足要求,提高工程质量和施工效率。
特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化探讨1. 引言1.1 研究背景水工隧洞衬砌混凝土是水利工程中常见的重要材料,其质量直接影响到隧道的安全和稳定性。
随着工程施工技术的不断提高和水工隧洞的应用范围的扩大,对混凝土配合比进行优化已经成为水利工程领域的研究重点。
在过去的研究中发现,混凝土配合比的设计直接影响着混凝土的强度、耐久性以及施工性能。
而特长水工隧洞在施工过程中受到的影响因素更加多样,需要更加精细的配合比设计才能满足工程要求。
针对特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化研究显得十分迫切和重要。
本文旨在从混凝土配合比的影响因素、当前研究现状、优化配合比的方法、工程实践案例以及经济性分析等方面深入探讨特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化问题,以期为相关领域的研究和实践提供参考和指导。
1.2 研究意义混凝土在特长水工隧洞的衬砌中起着至关重要的作用,其配合比的选择直接关系到隧道工程的安全性和稳定性。
因此,对特长水工隧洞衬砌混凝土配合比进行优化研究具有重要的意义。
首先,通过优化混凝土配合比可以提高混凝土的强度和耐久性,从而增加衬砌的承载能力和抗水压能力,保障隧道工程的安全运行。
其次,合理的配合比可以降低混凝土的裂缝敏感性,延长衬砌的使用寿命,降低维护成本,对于工程的长期运行具有重要意义。
此外,通过深入研究特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化方法,可以为相关工程提供技术指导和参考,推动我国特长水工隧道工程的发展,提高工程建设水平,促进隧道工程领域的技术创新和进步。
因此,对特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化探讨具有重要的理论和实际意义。
2. 正文2.1 混凝土配合比的影响因素混凝土配合比的影响因素有很多,主要包括水灰比、砂率、石粉率、粉煤灰掺量、矿粉掺量、外加剂种类和掺量等。
水灰比是最为重要的影响因素之一,它直接影响混凝土的流动性、强度和耐久性。
通常情况下,水灰比过大会导致混凝土强度降低、收缩增大;水灰比过小则会影响混凝土的工作性能。
特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化探讨特长水工隧洞作为高级别的水利建设项目,在其建设中混凝土配合比的质量非常关键。
当前,随着建筑工程的发展和基础设施的改造升级,人们提出了对于水工隧洞混凝土配合比更高要求,即混凝土工程固定性能指标(如强度、抗开裂性、抗渗透性等)达到或者超出设计要求,同时要求混凝土材料的节能、环保、耐久性等方面有较高的性能。
然而,在实际的施工过程中,存在着许多问题:1.1 一些配合比设计不合理,可能存在强度不够、裂缝产生等问题。
1.2 配合比中水泥用量过大,不仅会增加成本,还会增加施工难度。
1.3 配合比中水、砂、石等材料比例不当,可能导致混凝土的强度下降、空鼓现象等问题。
1.4 配比中采用的矿物掺合料和化学掺合料不合适,导致混凝土劣化速度加快,混凝土的耐久性下降。
2. 混凝土配合比的优化策略2.1 水泥的选择为了达到混凝土强度提高、成本减少等目的,首先需要选择优质的水泥。
在普通水泥中,普遍存在玻璃体化现象,即水泥石影响混凝土强度和耐久性。
因此需要采用高特性水泥。
高特性水泥是指添加了非骨料成分的普通水泥,并具有一定特殊性能,比如强度高、水化热小、减少收缩等。
高特性水泥的引入可以很好地解决引起混凝土开裂和耐久性下降的问题。
对于水工隧洞的混凝土配合比而言,骨料是混凝土中占据一定比例的重要部分。
因此,需要选用优质、有规格的骨料。
在骨料选择方面,主要是考虑其成分与细度。
一般而言,采用天然河砂或湖湿式砂为骨料。
要保证骨料的大小规格合适,配合比中砂粒的大小比较一致,不能出现过于大或过于小的情况。
2.3 矿物掺合料的选择矿物掺合料是指在混凝土中添加的矿物颗粒,主要是为了提高混凝土的耐久性和抗裂性能。
在特长水工隧洞的混凝土配合比中,可采用石灰石、石英尘、粉煤灰、矿渣粉、沉淀灰等掺合料。
其中,粉煤灰和矿渣粉是较为常用的矿物掺合料,广泛应用于混凝土配合比中。
需注意控制其掺量,以及与水泥的比例。
混凝土混合料中的化学掺合料是为了改善混凝土的性能,如提高混凝土的强度、抗渗透性能等。
浅谈水利工程施工中混凝土配合比控制水利工程对人们的生活有着重要影响,对改善人们生活品质,提高人们生活水平都有重要意义。
在水利工程建设中,混凝土施工占据了重要的意义,也是工程主要的组成部分,混凝土施工的质量对水利工程的施工质量有着直接影响,因此科学的控制混凝土配合比是保障工程质量的关键,笔者结合自身经验分析了控制混凝土配合比的措施,望能对同行的施工带来一定的参考。
标签:水利工程;混凝土配合比;控制在水利工程施工中,混凝土浇筑是重要的一项工作,且占据了较大比重,在实际施工中,应严格根据设计配合比对混凝土进行现场配合比的控制。
虽然对于混凝土施工的技术规程、具体操作及现场配合比控制等都制定了相应的要求与规范,但总结以往经验来看,混凝土现场配合比的控制,仍存在一些错误理解及外来影响因素。
以致混凝土配合比未能完全符合设计标准,进而降低了混凝土的质量。
1 确定理论设计配合比通常根据设计要求、施工环境、施工部位及施工设备等将水工混凝土可进行不同标号与级配的划分。
在正式施工前,应严格参照设计图纸要求,确定混凝土的施工工艺及设计标号,并在具有一定资质的实验室中,根据各自的标号、级配等分别进行有效的混凝土配合比试验,根据试验参数,确定设计要求规定的配合比。
通常进行混凝土配合比试验存在试验周期长等问题,因此需要在水利工程施工准备前,预先安排,进而与水利工程施工进度相适应。
在进行混凝土配合比试验时应充分保证使用水利工程施工选用的砂石骨料与制定的水泥及外加剂等,严禁弄虚作假。
通过试验结果确定理论配合比,并出示相应的试验报告。
若使用的砂石骨料、水泥或外加剂选用的另一种品种施工,经过检验后得出与原配合比规定数据存在一定误差,并将影响的混凝土设计标号,此时则应使用新品种材料实施混凝土配合比试验。
施工单位应根据试验结果推荐的配合比,选择科学的混凝土施工理论配合比,并报至相关工程监理师进行审批,将其作为工程施工现场的理论配合比[1]。
特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化探讨1. 引言1.1 研究背景特长水工隧洞衬砌混凝土在水利工程中起着至关重要的作用,其质量直接关系到工程的安全性和稳定性。
目前针对特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化研究还比较有限。
有必要对特长水工隧洞衬砌混凝土的配合比进行深入探讨和研究。
随着我国水利工程建设不断发展,特长水工隧洞衬砌混凝土的使用越来越广泛。
由于特长水工隧洞环境的复杂性和特殊性,传统的混凝土配合比设计方法在很大程度上无法满足工程的需求,容易导致施工质量不稳定,甚至出现安全隐患。
如何对特长水工隧洞衬砌混凝土的配合比进行有效优化,成为当前亟待解决的问题之一。
为了解决这一问题,本文将对特长水工隧洞衬砌混凝土的配合比进行深入研究,探讨其材料特性、配合比设计原则和优化方法,同时进行实验验证和结果分析,进一步考虑其安全性和经济性,旨在为特长水工隧洞衬砌混凝土的设计与施工提供科学依据和指导。
通过本研究的开展,有望为提高特长水工隧洞工程的质量和效益,推动水利工程建设的可持续发展做出积极贡献。
1.2 研究意义特长水工隧洞衬砌混凝土是水利水电工程中重要的建筑材料,直接关系到工程的安全性和可靠性。
混凝土的配合比直接影响着混凝土的强度、耐久性和施工性能,因此对特长水工隧洞衬砌混凝土的配合比进行优化研究具有重要的意义。
通过对特长水工隧洞衬砌混凝土的材料特性进行分析,可以了解不同原材料的特点和性能,为配合比设计提供依据。
探讨配合比设计原则可以帮助工程师了解混凝土配合比的基本要求和原则,为制定合理的配合比提供指导。
混凝土配合比的优化方法研究可以提高混凝土的强度和耐久性,减少工程施工成本和周期。
实验验证与结果分析可以验证混凝土配合比优化的有效性,并为工程实践提供依据。
考虑混凝土配合比的安全性和经济性,可以保证工程施工和使用过程中的安全可靠性,同时尽可能减少工程建设和维护成本,提高工程的整体效益。
对特长水工隧洞衬砌混凝土配合比的优化研究具有重要的理论和实际意义,将为水利水电工程的建设和发展提供有力支持。
水工混凝土配合比设计方法(SL352-2006附录A)1.基本原则1.1水工混凝土配合比设计,应满足设计与施工要求,确保混凝土工程质量且经济合理。
1.2进行混凝土配合比设计时,应收集相关工程设计资料,明确设计要求:1.混凝土强度等级及强度保证率。
2.混凝土的抗渗、抗冻等级和其他性能指标。
3.混凝土的工作性。
4.骨料的最大粒径。
1.3进行混凝土配合比设计时,应收集有关原材料的资料,并按有关标准对水泥、掺合料、外加剂、砂石骨料、拌和水等性能进行检验,并符合标准要求。
2.混凝土配合比的计算2.1计算配置强度:f cu,0=fcu,k+tσ式中: fcu,0——混凝土配制强度(MPa);fcu,k——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值(MPa);t——保证率系数,σ——混凝土强度标准差(MPa)。
保证率和保证率系数的关系混凝土抗压强度标准差σ,宜按同品种混凝土抗压强度统计资料确定,当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时,σ值可按下表取用。
2.2选定水胶比根据混凝土配置强度计算水胶比:W/(C+P)= A×fce / (fcu,0+ A×B×fce)式中:A 、B——回归系数;A=0.46、B=0.07fcu,0——混凝土配制强度(MPa)。
fce——水泥28天抗压强度实测值(MPa)。
根据《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001对最大水胶比的限值,选取3~5个水胶比。
水胶比最大允许值2.3选取混凝土用水量应根据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、掺合料及适宜的砂率通过试验确定。
当无试验资料时,其初选用水量可按下表选取。
常态(普通)混凝土初选用水量表单位:kg/m32.4选取最优砂率最优砂率应根据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂的细度模数等通过试验选取。
即在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性时用水量最小的砂率。
2.5石子级配的选取石子最佳级配(或组合比)应通过试验确定,一般以紧密堆积密度最大、用水量较小时的级配为宜。
水工混凝土配合比设计研究综述张龙文小忠(中国水电三局有限公司勘测设计研究院)[摘要]水工混凝土配合比的设计,国内主要基于室内试验及以往工程经验借鉴。
通过试验确定水胶比与强度、工作性等之间的关系,确定用水量、砂率、掺合料掺量等参数,然后进行试拌调试,调试后的混凝土仍然以试验检测其强度、抗渗性、耐久性及特殊性能等。
因此传统的设计方法具有一定的盲目性。
研究人员着力于研究新的解析、科学智能化的设计方法,包括全计算法、致密堆积法、基于最佳浆骨比的设计方法等半定量或者定量化法,以及基于专家系统、人工神经网络方法等新兴方法。
对水工混凝土配合比设计都起到一定促进作用。
[关键词]:混凝土配合比设计方法研究综述一、引言水工混凝土大体可以分为干硬型、塑型、高流态及特殊性能等种类混凝土,配合比的设计要求不尽相同,总体可归纳为技术要求和经济效益要求。
技术要求包括工作性、力学性能、耐久性、体积稳定性及特殊要求等。
在满足上述技术要求前提下,进一步取得更为宏观的经济效益。
因此,配合比设计过程是一个能使各种相抵触的作用相互得到平衡的技术。
新型混凝土外加剂技术的迅速发展,原材料生产工艺的优化及技术指标的合理化等,更促进了水工混凝土技术的进步。
然而,大掺量粉煤灰混凝土、高性能混凝土等广泛应用,同时也给配合比的设计带来更多新问题,传统的混凝土配合比设计方法已不足以适应现代化工程的需求。
为此,研究人员提出了各种针对性的的设计方法,文中综述了配合比设计较实用的典型方法。
二、水工混凝土配合比设计方法1、传统配合比设计方法传统设计方法也是计算-试配法,也是应用较为广泛的方法。
其设计原理则基于逐级填充原理,即颗粒细小物料填充粒径较大物料的空隙。
水与胶材组成水泥浆,水泥浆填充细集料空隙,组成砂浆,砂浆再充实粗集料空隙,则形成较密实的混凝土体型,一部分微孔隙即为含气。
设计原则基于绝对体积法或容重法。
配合比设计主要以强度为依据,计算配置强度,利用BoLomy 混凝土强度公式或者修正公式求出水灰比。
根据所选骨料品种及要求塌落度,且考虑外加剂的掺入,选择用水量。
由粗集料级配及空隙得到粗略砂率,进而求解单位体积混凝土所用原材料质量。
试配后,进一步调整,使得混凝土工作性满足施工要求,调试后检测混凝土的力学性能、耐久性、变形性能、热学性能等。
确定最终配合比。
传统的设计方法实用性较强,容易操作,应用最为广泛。
但整个设计过程都以试验为基础,耗时长、成本高,具有一定的盲目性。
其在设计过程中很少考虑到原材料的性质对混凝土性能的影响。
没有相关数学模型予以支撑。
2、全计算法传统的设计方法以试配为基础的半定量设计。
陈建奎教授等建立了普遍使用的混凝土体积模型。
基本观点如下:(1)混凝土各组成材料(包括固、液、气3相)具有体积加和性;(2)粗细料的空隙由干砂浆填充;(3)干砂浆的空隙由水填充;(4)干砂浆由水泥、掺合料、砂和空隙所组成。
由此奠定了混凝土配合比全计算设计的技术基础。
并且,结合BoLomy 等公式科学推导出了用水量计算公式w 和砂率sp 计算公式,式(2.2.1)、(2.2.2)。
%100)()w 1000()(×⋅+−+⋅−−⋅+−=s e es g es s e es w v v v w v v sp ρρρ(2.2.1)).(c )1(11B Afce p fcu f ae x x v v w ++−+−=ρρ(2.2.2)式中Ve、Vw、Vc、Va、Vs 和Vg 分别为水泥浆、水、水泥、空气、砂和石子的体积;Ves 为干砂浆体积;sρg ρc ρf ρ分别为砂、石子、水泥、掺合料的密度;p fcu .为混凝土配制强度;fce 为水泥的实测强度;x 为掺合料在胶凝材料中的体积掺量;A 、B 为回归系数。
同样,水胶比利用BoLomy 公式解算。
至此,混凝土配合比设计的主要三个参数水胶比、单位用水量、砂率可以确定。
并以此为基础推导出了混凝土每方各种原材料用量包括塑化剂用量,实现了混凝土配合比设计的全解算。
然而,在计算过程中涉及到个别参数的取值问题,例如对某特定混凝土,水泥浆体体积Ve,干砂浆体积Ves的取值,但这些取值都有比较成熟的研究成果。
全计算法与传统的设计方法相比,其科学性及定量性大大提高。
用水量的推导考虑到强度、水胶比;及矿物掺料的品种(密度不同)和掺量影响混凝土的用水量;以及浆体体积及引气量对用水量的影响;科学的将这些影响因素引入用水量的计算公式,并且实现量化。
砂率计算公式的意义:(1)随着用水量增加而增大;(2)随着石子最大粒径的增大(或Ves减小)而减小;(3)随着浆体体积(Ve)增加而减小,这也与事实相符。
混凝土配合比设计3个重要参数的逻辑推理,同时也奠定了其他公式推导的科学性。
全计算法将混凝土强度、工作性能等与原材料性质直接建立数量化关系,并且考虑到掺合料及外加剂等影响因素,客观体现了原材料性质对混凝土性能的影响,这也与欧洲混凝土配合比设计方法有异曲同工之妙。
全计算法较少考虑混凝土耐久性、变形性能、体积稳定性等问题,当然这些问题直接与原材料用量及性能或着设计参数等建立数学关系也较为复杂。
根据美国Mehta和Aitcin教授的观点,配制高性能混凝土(High-performance Concret,简称HPC)达到最佳和易性和强度性能,其水泥浆与骨料体积比应为35:65。
借鉴国外这一研究成果,进而推导出适用于高性能混凝土配合比设计的系列公式。
用全计算法设计的HPC配合比与美国资料中的HPC统计相比总体上一致。
全计算法同样也使用普通混凝土、高强混凝土、流态混凝土及其它混凝土。
但是,吴红娟等文献显示采用该方法设计配比往往砂率较小而粗骨料用量较多,可以节省胶凝材料,但对拌合物的流动性不利。
这可能与参数取值有关。
作者认为可以依托三峡工程、向家坝水电站、溪洛渡等大型水电工程,对所有配合比研究成果建立统一的数据库,并结合原材料性质统计分析各种类配比细集料、粗集料、胶凝材料、水泥浆、干砂浆等所占比例。
会对全计算法有一定促进。
3、致密堆积混凝土配合比设计方法王长瑞等从骨料填充理论观点出发,探讨了混凝土骨料的致密堆积方法及致密堆积系数的确定,并给出了配合比设计计算方法。
致密堆积设计模型是混凝土中砂的空隙由粉煤灰填充,充分发挥粉煤灰的微集料效应,并确定粉煤灰的致密系数a 即粉煤灰取代砂产生混合料达到最大致密堆积密度时粉煤灰所占混合料的比例。
粉煤灰和砂的混合料再填充骨料达到最大致密堆积密度,同理求出粉煤灰和砂混合料填充粗骨料的致密系数β。
通过致密系数a 和β的确定,会得到粉煤灰、砂、石致密堆积密度β0,进而求出粉煤灰、砂、石子组成混合骨料在致密堆积状态下的空隙Vv。
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛′+′+′−=G S F G S F V γγγ1v (2.3.1)式中,F ′、γF 分别代表混合骨料在最大堆积密度状态下粉煤灰的重量(㎏/m 3)及粉煤灰比重(㎏/m 3),S ′、γs 分别代表混合骨料在最大堆积密度状态下砂的重量(㎏/m 3)及砂比重(㎏/m 3),G ′、γG 分别代表混合骨料在最大堆积密度状态石子的重量(㎏/m 3)及石子比重(㎏/m 3)。
粉煤灰、砂、石子的混合骨料空隙由水泥浆填充,同时根据所设计混凝土的工作性能,设计水泥浆体富裕系数n,因此水泥浆体体积V P =n×Vv。
则混凝土中骨料的体积为Va:G S F G S F V V γγγ++==p -1a (2.3.1)依此为基础,并且结合BoLomy 混凝土强度公式,推导出了每方混凝土各种原材料用量,也实现了混凝土配合比设计的全计算。
基于致密堆积理论的混凝土配合比设计最大限度发挥骨料填充作用,通过致密堆积,粉煤灰等掺和料的使用,降低了混凝土系统孔隙率,减小水泥浆用量,同时提高了混凝土强度及耐久性能等。
但是该方法仅仅考虑到矿物掺合料的微集料效应,并没有涉及形态效应和活性效应,与艾红梅王立久等提出的粉煤灰胶凝系数研究理论相悖。
这样可能导致所设计混凝土超强及拌合物性能不稳定等。
同时设计方法也未引入混凝土外加剂,这与现代化水工混凝土配合比设计理念相悖。
4、基于最佳浆骨比的混凝土配合比设计刘广同等提出基于最佳浆骨比的混凝土配合比设计,该方法的实质是试配-计算-试配。
通过试配确定骨料的级配和砂率,获得混合骨料实际最佳填充状态的参数。
在此基础上,采用试配法获得最佳浆骨比;采用绝对体积法;并考虑外加剂和掺合料对混凝土性能的影响,建立混凝土配合比计算公式,通过计算获得初步配合比,试配以后,再加以调整,得到最终混凝土配合比。
基于最佳浆骨比的混凝土配合比设计方法,只需要知道原材料基本参数和浆骨比、水胶比、砂率、含气量及掺合料掺量,就可以确定初步配合比。
计算中涉及到含气量、粉煤灰掺量、外加剂掺量三个参数,它们也是水工高耐久性混凝土必要组成成分,可以通过试验确定或者借鉴以往工程。
与其他设计方法不同,该方法再设计中,综合强度、塌落度、cl -扩散度和振实密度因素通过试配确定出最佳浆骨比,同时兼顾掺合料、引气剂、减水剂的影响,使得混凝土拌合物性能状态可控;水胶比的确定涉及含气量影响因子,这与采用BoLomy 混凝土强度公式不同。
5.混凝土最佳砂率数学模型研究砂率是混凝土配合比设计最基本的三个参数之一。
砂率的变动会是集料空隙率和表面积显著改善,影响混凝土填充密实性,特别是对混凝土拌合物工作性产生影响。
王立久教授将粗骨料量化为直径为d 的球体,这些球体被厚度为σ的水泥砂浆包裹,骨料空隙同时被填充。
骨料填充模型,如图1示,即可得式(2.5.1);(2.5.1)式中:G、C、W、S 分别为混凝土中粗集料、水泥、砂的量㎏;S C G ρρρ、、分别为粗集料、水泥、砂的表观密度g/㎝3;∗G ρ粗集料堆积密度g/㎝3;∗β粗集料堆积孔隙率,%;由此推导出砂率计算公式S P ;式(2.5.2)(2.5.2)式中:;其中e s 定义为密实系数;式(2.5.3)(2.5.3)由于骨料的空隙由水泥、水、细集料填充,由式(2.5.1.2)知e s 的物理涵义是单位空隙体积粗集料的质量。
王立久根据流变力学原理等,结合钱宁等研究成果屈服剪应力与固体浓度的n 次方程正比,得出塌落度表达式T;式(2.5.4);(2.5.4)式中SG ρ砂石平均表观密度,k 为试验常数。
则水泥用量C 为式(2.5.5);(2.5.5)根据最佳砂率的概念,在用水量和水泥同一定的条件下,使塌落度最大的砂率为最佳砂率,研究者认为实际上是对塌落度表达式T 求极值的问题,最佳砂率本质上就是确定最佳砂灰比S/C,也就是求满足最佳砂率的S/C 即0/d d =)(T S T ;由此最终得到满足最佳砂率的数学模型;即式(2.5.6);(2.5.6)最佳砂率取决于水泥、砂石的品种和密度,集料的密实系数以及水灰比和最佳砂灰比。