什麼是配合比?
配合比說白了就是配方,就是混凝土中各種原材料的用量。既然是配方,那是否每一種原材料的用量是否都存在對應關係呢?比如炸藥,知道爆炸當量和原材料,通過計算就可以算出每一種原材料的用量。但混凝土不行,因為混凝土不是簡單的化學反應關係,它同時存在著化學關係、物理關係、物理化學關係等非常複雜的關係,再加上性能指標要求又多,所以根本不能很容易的得出配合比。混凝土配合比設計之難,從原材料彼此間尋找相互間的關係,也是其魅力所在。
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配合比的原則
配合比設計需要遵循以下幾個原則:
1.強度(包括抗壓強度、抗折強度等等)
2.工作性,也就是和易性
3.耐久性
4.經濟性
5.環保和可持續性
強度
的
本質
強度是混凝土最重要的性能,也是混凝土作為最主要的建築材料的本質屬性。影響混凝土強度的因素有:
1.水灰比
2.外加劑
3.骨料的含泥量
4.粗骨料的母巖抗壓強度
5.粗骨料的壓碎值指標
6.骨料的粒型
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工作性的本質
工作性是混凝土方便工作的性能,不然混凝土就不能用於施工,這在混凝土性能中越來越重要,特別是現在在中國,基本是全比例採用泵送工藝,所以泵送性是目前非常重要的性能,也是我們攪拌站混凝土最重要的工作性之一。泵送的本質是將混凝土順利的輸送到想要澆築的位置,可以理解為只要可以正常的泵送上去不堵管,不管用什麼辦法都可以,所以千萬不要忽略骨料粒徑的作用。影響工作性因素有哪些:
1.用水量
2.級配
3.外加劑
4.骨料粒徑、粒型
5.各種原材料的需水性能
骨料
與
砂石
骨料不等於砂石!這個問題現在越來越重要,也越來越被大家發現並吸收。其實這個問題一直都是這樣,只不過以前用天然砂,天然砂的質量很好,沒有發覺這個問題。砂中含石,石中含砂。粗骨料指的就是4.75mm以上的顆粒,細骨料指的是0.045mm-4.75mm之間的顆粒,0.045mm以下的顆粒我們一般認為就是膠材或者粉料。所以砂中可以同時含粉料、細骨料、粗骨料,石中中也可以含粉料、細骨料、粗骨料。這在目前原材料情況非常重要,只要分清了砂石中粗細骨料的含量,你才可以很順利的設計驗證配合比。
水灰比定則
水灰比定則是1918年美國波特蘭水泥協會( PCA) 創建初期的混凝土專家阿伯拉姆氏提出的。這個定律影響深遠, 幾乎每一個混凝土工作者都能背誦: “ 在一定的材料和試驗條件下, 只要混凝土混合物是塑性的, 混凝土的強度則取決於拌和水的數量” , 其公式為:
,式中,f為6英寸直徑、12英寸高(15*30釐米)圓柱體試件的抗壓強度, A和B-常數, 隨水泥質量、齡期、養護、試驗等方法不同而不同, X-水灰比w / c ) , 按體積計。
水灰比定則有其應用前提,也有其應用區間。水灰比定則在一定條件下是成立的,而水膠比定則是不成立的。
用水量的選擇
水在混凝土中的作用是什麼?
1.參與水泥反應
2.提供工作性
混凝土配合比公式中水是什麼?
一般認為是遊離水。內部水和化學結合水不包括在裡面,
所以混凝土用水量應該=遊離水+內部水+化學結合水。
用水量目前來講不是查表和計算得來的,是試驗試出來的。用水量往往還受到很多特殊環境特殊規範限制。
減水劑的選擇
減水劑在混凝土中起什麼作用?
答案很多,把答案加起來就行了,減水、減水泥、增加流動性,這些都對的,但不一定降低成本。全面一點講減水劑的主要作用有以下幾個方面:增加水化效率,減少單位用水量,增加強度,節省水泥用量;改善尚未凝固的混凝土的和易性,防止混凝土成分的離析;提高抗滲性,減水透水性,避免混凝土建築結構漏水,增加耐久性,增加耐化學腐蝕性能;減少混凝土凝固的收縮率,防止混凝土構件產生裂紋;提高抗凍性,有利於冬季施。
減水率這個參數怎麼來的?
不是瞎定的,也不是單純測出來的,而是你自己來設定的。
機制砂的特點
機制砂具有以下幾個重要的特點:
1.吸水率大
2.吸水速率大
3.表觀密度大
4.開放的毛細孔道多
5.溶脹效應
這些特點對混凝土性能影響巨大,也影響配合比設計。想要把機制砂混凝土配合比必須明白其中的機理和應對方法。
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原材料選擇的原則
就兩條原則:
1.性能儘可能的合格
2.性能儘可能的穩定
原材料選擇,是在配合比設計之前要做的準備工作,也是配合比設計的前提條件,沒有這個前提,配合比設計是沒有任何意義的。
耐久性的考量
耐久性目前在我國越來越受到重視,在相對高端的工程結構上,不斷的刷新上限。耐久性評價體系的建立以及基於此基礎上的配合比設計以後將是我們今後相當長一段時間的發展方向。這裡就說一條:只要有可見裂縫,耐久性就不用談了,為零。
經濟性的考量
經濟性的考量是混凝土最難的地方,也是最有技術含量的地方,往往也是混凝土企業最核心的競爭力。
經濟性的考量首先要滿足其他所有原則的基礎上進行,不能為了經濟性而忽略了其他所有性能。
經濟性的考量分為兩方面:
1.在混凝土混凝土配合比設計本身來講,就是如何實現降低最小膠骨比。
2.原材料價格體系下的合理組合
環保
和可持續性的考量
這是一種大的趨勢,其實機制砂相對天然砂來講就是一種對天然資源的更合理充分的利用,從某種意義來講,就是環保和可持續性的體現。以後再生資源不斷被利用,配合比設計也需要與時俱進,就像這機制砂使用一樣。
結語
混凝土配合比設計可能很多人從一開始就沒有真正搞明白,由於JGJ55設計方法的一些瑕疵就開始拋棄排斥這種設計規範,並沒有真正的理解規範背後所包含真正有用的規律定則,在全國原材料質量惡化以及機制砂出來後,在配合比設計上困難重重,以前的那套經驗的方法完全行不通了,所以就病急亂投醫,要麼盲目跟風,要麼參加不靠譜的各種方法的培訓,最終都沒有找到正確的道路。
配合比設計沒有一定的方法,方法只是實現配合比設計思路的一個輔助工具,最多讓你減少一些試驗的工序,真正的靈魂核心是配合比設計的思路,以及調整的過程與方法。