高性能混凝土全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)方法

高性能混凝土及其全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)

侯云芬

北京建筑工程學(xué)院中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)混凝土與環(huán)境材料研究所一、前言二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)三、全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)普遍適應(yīng)的混凝土體積模型公式的推導(dǎo)及物理意義的表述全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)的步驟與討論例證四、結(jié)語(yǔ)高性能混凝土及其全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)一、前言高性能混凝土〔現(xiàn)代混凝土〕配合比設(shè)計(jì)全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)高性能混凝土流行的觀點(diǎn)〔1〕美國(guó)學(xué)者〔2〕日本學(xué)者〔3〕中國(guó)學(xué)者：馮乃謙教授吳中偉院士二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)滿足工作性的情況下，用水量要小滿足強(qiáng)度的情況下，水泥用量少，細(xì)摻量多摻材料組成及其用量合理，滿足耐久性及特殊性能要求摻加新型高效減水劑，改善與提高混凝土的多種性能HPC配合比設(shè)計(jì)的根本原那么二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)單位用水量34374043464930405060708090100110120130120140160180200220PLCFLCHSCAB砂率（%）配制強(qiáng)度（MPa)HPC混凝土配合比組成圖二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)的重要性混凝土配合比設(shè)計(jì)是混凝土科研,生產(chǎn)及應(yīng)用的一個(gè)根本問(wèn)題也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題.配合比設(shè)計(jì)決定了混凝土的性能:?強(qiáng)度?工作性?耐久性經(jīng)濟(jì)性

二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法兩個(gè)根本方法:絕對(duì)體積法;假定容重法共同點(diǎn):強(qiáng)度與水膠比的關(guān)系都遵從波羅米公式fcu,p=Afcu,k[m(c)/m(w)–B]不同點(diǎn):前者以1m3混凝土絕對(duì)體積為根底;后者以假定混凝土容重為一定值(正常2400kg/m3)為根底.

二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)比較著名的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法美國(guó)Metha和Aitcin教授推薦的方法法國(guó)路橋試驗(yàn)中心(LCPC)建議的方法日本阿部道彥方法基于最大密實(shí)度理論的方法

的方法的方法清華大學(xué)陳肇元,王懷德的方法

---顆粒堆積密度計(jì)算線形模型的修正二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化法國(guó)路橋中心LCPC軟件方法的Couad配合比設(shè)計(jì)系統(tǒng)陳肇元---王懷德設(shè)計(jì)系統(tǒng)二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外多種設(shè)計(jì)方法的評(píng)述經(jīng)驗(yàn)性,半定量設(shè)計(jì)方法通常體系較龐雜,包括CAD設(shè)計(jì)核心參數(shù)用水量和砂率仍多為經(jīng)驗(yàn)取值根源:未掌握和揭示混凝土材料內(nèi)在組分關(guān)系其中以美國(guó)Mehta和Atitcin教授的方法有較多的可取性.

二、對(duì)高性能混凝土的再認(rèn)識(shí)本文對(duì)水泥混凝土領(lǐng)域的重大奉獻(xiàn)從理論上推導(dǎo)確定了用水量VW和砂率SP的計(jì)算公式:用水量通式:砂率通式:該兩式加上著名的波羅米公式:就使混凝土全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)成為可能.三、全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)本工作的特點(diǎn):建立了普遍適用的混凝土體積模型。數(shù)學(xué)推導(dǎo)確定了用水量和砂率的計(jì)算公式。建立了混凝土全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)新方法。三、全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)四、普遍適用的混凝土體積模型王棟民教授的根本觀點(diǎn)是：〔1〕混凝土各組成材料〔包括固、液、氣三相〕具有體積加和性?！?〕石子的空隙由干砂漿來(lái)填充?！?〕干砂漿的體積由水來(lái)填充?！?〕干砂漿由水泥、細(xì)摻料、砂和空氣隙所組成。四、普遍適應(yīng)的混凝土體積模型以此模型為根底，即可很容易地用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出

用水量和砂率計(jì)算公式，特點(diǎn)是很嚴(yán)密砂率通式：ρS=ρg那么對(duì)HPC，Ve=350L，Ves=450L那么五、公式的推導(dǎo)及物理意義的表述用水量通式：令ρC=3.15kg/L，ρf=2.51kg/LVe=350L，Va=20L那么或碎石混凝土A=0.46B=0.07HPC全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)步驟:三公式+現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)配制強(qiáng)度水膠比用水量六、全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)的步驟與討論膠材組成與用量砂率超塑化劑摻量試配與配合比調(diào)整六、全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)的步驟與討論表1HPC配合比計(jì)算結(jié)果〔單方混凝土組成材料用量〕配制強(qiáng)度(MPa)材料用量（kg/m3）WCFA(BFS)CFSSG60175346115-729101370166366122-705103780156390130-678106490147408136-65510881001414231132863911041101344371054162011231201274549160602114213012246481745881156七、例證表2HPC配合比計(jì)算結(jié)果〔單方混凝土組成材料用量〕配制強(qiáng)度(MPa)M(w)/m(b)SP

(%)CSP摻量（%）容重（kg/m3）600.3841.80.832378700.3440.50.982396800.3038.91.152418900.2737.61.3124341000.2536.71.4124481100.2335.61.5324601200.2134.51.6524761300.19733.71.732486七、例證表3HPC計(jì)算配合比與美國(guó)HPC配合比比照配制強(qiáng)度(MPa)材料用量（kg/m3）WCFA(BFS)CFSSG80（A）160400106-690105074*161397106-692105075（B）150423113-670107087*150424112-663108090（C）140477119-6501090106*141481120-5391104105（D）13047175426301110115*13147676436121131120（E）12049579446201120131*12149981445861158七、例證表4HPC計(jì)算配合比與美國(guó)HPC配合比比照配制強(qiáng)度(MPa)M(w)/m(b)SP

(%)CSP摻量（%）容重（kg/m3）60（A）0.3239.7-240674*0.3239.71.14240675（B）0.2838.5-242687*0.2838.01.33242990（C）0.23537.4-2476106*0.23536.71.482485105（D）0.2236.2-2458115*0.2235.11.652469120（E）0.19435.5-2478131*0.19433.61.822489七、例證HPC砂率與用水量之間的關(guān)系在國(guó)內(nèi)外首次建立了普遍適用的混凝土體積模型，以此為根底推導(dǎo)求得了兩個(gè)重要的根本關(guān)系式，即用水量和砂率公式。這兩個(gè)公式揭示了混凝土組成材料內(nèi)在的客觀規(guī)律和必然聯(lián)系，成為HPC全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)的根底。它使得HPC配合比設(shè)計(jì)從半定量走向定量、從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，是混凝土配合比設(shè)計(jì)上一較大的改進(jìn)。八、