混凝土配合比中诸多关系规律的影响.docx

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1、混凝土配合比中诸多关系规律的影响目录1 .序言12 .骨灰比关系23 .砂浆与粗集料之间的关系24 .粗集料与砂率的关系25 .粗集料物性与配合比的关系36 .混凝土配合比中的一些规律3?浆骨比4?砂浆富裕系数4?夕砂率5?水胶比6?用水量7?胶凝材料用量87 .结语81 .序言混凝土是将碎石或卵石与砂混拌，用以水泥浆为主的胶结材料粘接在一起的人造石。它可以塑造成梁、柱、板、基础等各种结构形状，可以配制符合结构性能要求的不同强度等级与性能，而且可以与钢筋、预应力筋、增强纤维等结合成工程结构，因此它已成为当代建筑工程不可缺的最主要结构材料。随着技术的进步，在出现高效减水剂后，配制高强混凝土成为现

2、实，混凝土日益向高强度高性能方向发展；进入20世纪90年代，人们认识到磨细掺合料的作用,逐渐重视结构物的耐久性和寿命，导致混凝土向高性能的方向发展，在施工技术方面，则向大流动性泵送的方向发展。混凝土是水泥基多元复合材料，在配制混凝土时，诸元之间的增减、比例，对混凝土各种性能的影响，存在着一定的内在规律性，如水灰比与强度的规律，以及散见于其他文献中的骨灰比、包盖系数等的论述。在混凝土技术发展到向高强、高性能、大流动性泵送施工方向发展的今天,有必要对混凝土配合比中诸元之间的配合与混凝土施工性、强度及长期性能之间关系的规律性进行探讨。2 .骨灰比关系骨灰比，顾名思义为混凝土中集料与水泥之比。在20世

3、纪50年代以前，按重量计算的骨灰比多在7：110：1之间，随着混凝土向高强、高性能方向发展，现在混凝土的骨灰比多在7：13.5：1之间。由于混凝土主要是由水泥加掺合料加水配成的浆体将散落的砂石混拌粘结在一起的，而且浆体的多少、稀稠，是否能包裹住砂、石，包裹砂、石后有多少余量，对混凝土拌合物性能及后期性能都有着密切的关系，因此称之为浆骨比较合适。浆骨比的关键在于浆体量多少，配制某种强度等级的混凝土，首先要选定水泥，确定水灰比和单方用水量，自然就得出每立方米混凝土的浆体量。一般不掺引气剂的混凝土含气量约为1%,则9901减去浆体体积即为每立方米混凝土的集料体积。3 .砂浆与粗集料之间的关系配制混凝

4、土有一个概念，即砂浆在填满粗集料的空隙后应有一定的富余量,以利于混凝土的流动性。砂浆体积与粗集料空隙体积之比称为砂浆富余系数。有的文献称为包盖系数或拨开系数，如下式所示：a=Vm/Vg式中a一砂浆富余系数；Vm一为砂浆体积(1)；Vg为粗集料空隙体积(1)。砂浆富余系数越大，混凝土坍落度越大，流动性越好。干硬性混凝土的砂浆富余系数仅为11左右，坍落度为1030mm的低塑性混凝土的砂浆富余系数为13左右，坍落度为7090mm的塑性混凝土的砂浆富余系数为1.5左右，坍落度为130150mm的流动性混凝土的砂浆富余系数为1.7左右，而坍落度为180200mm的高流动性混凝土的砂浆富余系数为2.0左右

5、。4 .粗集料与砂率的关系从现行的普通混凝土设计规程中看出，砂率是水灰比的函数，是因为水灰比越小，混凝土的强度越高；水泥用量越多浆体量也越多，配置数量大体相同的砂浆所用的砂量就少的缘故。在具体工程中要根据设计要求，施工和易性等需要，选定了水泥、掺合料、水胶比和单方用水量，这样每立方混凝土的浆体体积就确定了。余下的就是粗细骨料的体积。如何正确选定工程混凝土的最合适砂率，则与砂石的粒径、级配相关。5 .粗集料物性与配合比的关系如上所述，在设计混凝土配合比时，通过选定水泥、掺合料品种、水胶比及加水量，得出浆体量，又通过测试石子空隙率，选定单方石子用量和相应的砂率，混凝土配合比就初步形成了。鉴于细集料

6、一砂是混凝土的重要组成部分,砂的级配、空隙率和细度对于配制性能优良的混凝土，同样不可忽视。但是在混凝土配合比中，砂与浆体的关系和粗集料与砂浆的关系却有着根本性的不同。由于天然砂的级配都比较好，空隙率基本在33%38%之间，浆体在填充砂空隙以后，往往余量很多。而优质混凝土一方面要求浆体能充分包裹住砂，另一方面又不希望存在没有细集料做支撑的多余浆体。由于砂的特点是细度细，比表面积大，细度模数低一些的砂较细度模数高一些的砂的比表面积明显增大，所消耗的浆体量显著增多，因此，对于一定量的浆体，砂粒细时，就需要减少砂用量，浆体才足以包裹住砂；砂粒粗时，必须增加砂率，砂粒才能充分占有浆体，避免出现没有砂支撑

7、的多余浆体。配置时要经过反复多次试验，在配制混凝土时大体有以下规律：即用上述方法求出的砂率，基本上符合细度模数为2.5的中砂。砂子细度模数每减少0.1,在配制混凝土时宜减少1%的砂率，以利于浆体充分包裹住砂粒。反之砂细度模数每增加混凝土的砂率宜增加1%,以避免出现没有细集料支撑的浆体。如某工程混凝土设计的浆体量为3301,粗集料的空隙率为40%,要配置坍落度为180mm的大流动性混凝土，采用石子每立方米量为1150/千克，石子实体积为11502.7=4261,则砂浆体积为1000426=5741砂浆含气121,砂浆体积则是57412330=2323重量为2322.65=615kg/m。此时的砂

8、率为615/(1150+615)IOO%=34.8%.所用砂的细度模数为27这样就需要将砂率提高到37%,砂用量应改变成1770X37%=655kgm3,石量调为1115kgm3o6 .混凝土配合比中的一些规律混凝土是以水泥等胶凝材料、砂、石、水和外加剂等多元复合材料，各种原材料的使用比例构成混凝土的配合比。在配制混凝土时，各原材料之间的比例增减对混凝土各种性能将产生一定的影响，其比例变化存在着一定的内在规律才便于生产控制，如水灰比与强度的规律。混凝土实践、试验的发展，让混凝土配合比中原材料之间的规律性逐渐清晰，让技术人员了解、掌握为控制混凝土质量提供依据。?.1.浆骨比浆骨比顾名思义就是混凝

9、土中浆体与骨料的比例，合适的浆骨比受以下方面因素影响：(1)骨料的空隙率。即骨料间空隙率越大，需要填充的浆体越多，浆骨比也越大，反之骨料间空隙率小需要填充的浆体也少。(2)骨料表面积。浆骨比的大小与需要包裹的骨料表面积有关，骨料表面积越大，包裹相同厚度的浆体，需要的浆体也就越多。(3)混凝土工作性。浆体填充骨料间空隙，包裹在骨料表面，浆体层越厚，骨料间摩擦力越小，混凝土拌合物流动性越多，因此，浆骨比与工作性大小有一定的关系。干硬性混凝土胶凝材料的塑性(流动性小)，浆体量约为1802501m3；坍落度小于50mm的混凝土，浆体量约为1802501m3；使用高效减水剂后的大流动性混凝土，浆体量约为

10、2803501m3,甚至4001m3,如自密实混凝土。除上述混凝土流变性对浆体量的影响外，流变性相同的混凝土，其配制强度也影响浆体量的大小，如配制大流动性混凝,C20的浆体量约2801m3,而C60的浆体量约3501m3o?.2.砂浆富裕系数如果把混凝土拌合物看出由砂浆和粗骨料两部分组成，同样存在砂浆填充粗骨料的空隙和包裹在粗骨料表面两个作用，即砂浆填充粗骨料的空隙后有一部分富裕便于混凝土拌合物流动。通常把砂浆体积填充粗骨料空隙体积之比称为砂浆富余系数，也称为拨开系数，即a=VmVg式中，a为砂浆富余系数；Vm为砂浆体积(1)；V为粗集料空隙体积(1)O砂浆富裕系数与混凝土拌合物的坍落度显正相

11、关，混凝土坍落度越大，砂浆富裕系数越大。干硬性混凝土的砂浆主要起到填充作用，其砂浆富余系数为11左右；低塑性混凝土坍落度为1030mm,砂浆填充骨料空隙需要有一定富裕，其砂浆富余系数一般为13左右；坍落度为7090mm的塑性混凝土，其砂浆富余系数为15左右；坍落度为130150mm的流动性混凝土，其砂浆富余系数为17左右；坍落度为18020Omm的高流动性混凝土，其砂浆富余系数为2.0左右，而自密实混凝土的砂浆富裕系数一般大于2.2o?.3.砂率砂率对混凝土工作性有重要影响，一般来说对于某种一定的粗骨料，其坍落度相差不大时，粗骨料用量也相差不大，即粗骨料用量与拌合物坍落度有关,坍落度大，用量小

12、，反之亦然。混凝土拌合物要获得相似的工作度，其砂浆用量也相差不大。混凝土体系中砂浆的浆体用量大，砂的用量也较小，反之浆体小，砂用量相对多，这也是高强度等级混凝土混凝土的浆体量越多配置数量大体相同的砂浆所用的砂量就少的缘故。根据工程实际需要的混凝土的施工工作性选定浆体用量、水胶比以及用水量，剩下就可以确定砂率了。表1常用混凝土强度等级（CIoC60）C1OC15C20C25C30供砂率（Sp）0.470用0.46-0.480.43-0.450.42-0.440.41-0.43OSt(mm)160-180180-200参8S(24-2625-28考1.6-1.81.9-2205GIOC45C50C

13、55C60(Sp0400.也039-0.41038-0.40038037036Wg(mm)200-220220-2408S1283.029-322225注：石子的最大粒径为25mm,空隙率为42%,砂子的细度模数为2.7：配制粱、柱钢筋较密的混凝土,适当增加1%2%的砂率;泵送高度超过IOOm时，在表的基础上，砂率提高1%2%；石子空隙率变化1%,砂率变化+1%o砂率对混凝土拌合物工作性影响很大，合理的砂率可以提高混凝土的强度和耐久性。最佳砂率的选择受水胶比、胶凝材料用量、细骨料的粗细、粗骨料的品种、粗骨料的粒径有关，从普通混凝土设计规程JGJ55-2011中砂率表可以看出。(1)水胶比按04

14、,0.5,0.6,0.7顺序每调一档，砂率应增加3%左右；(2)细骨料细度模数变化0.2,砂率应变化1%2%左右；(3)碎石比卵石砂率应增加2%左右；(4)粗骨料最大粒径按40mm,20mm,16mm顺序每调一档，砂率应增加2%左右；(5)粗骨料为单粒级时，砂率应增加2%左右。(6)混凝土坍落度变化20mm,砂率相应变化1%左右。?.4.水胶比在混凝土配制强度一定的情况下，影响混凝土强度的因素主要是水胶比和胶凝材料强度两个方面。当胶凝材料强度一定的情况下，混凝土强度与水胶比成反比，水胶比越低强度越高，水胶比越高强度越低，调节水胶比可以配制出满足强度的混凝土；在水胶比一定的情况下，胶凝材料强度直

15、接影响混凝土强度，胶凝材料强度受矿物掺合料的掺量、种类、质量等因素影响，通过调节胶凝材料的强度也会改变混凝土强度变化。矿物掺合料在当代混凝土中普遍使用，胶凝材料的多元化，影响胶凝材料强度的因素增多，控制胶凝材料强度的难度增大。通过大量的生产实践可以得出“水胶比一矿物掺合料掺量一混凝土强度”三者之间的关系，为我们确定混凝土的水胶比提供了依据。表2C10-C60的水胶比推荐表C1OC15C20C25C30C35水股比0.66-0.620.64-0.600.60-058056-052050-0.460.44-0.42矿物给树纽40-5535-4530-40GM)C45C50C55G60供水股比0.42-038038-036034-032032-030030-028参矿物给树舞20-3010-25考注：所用水泥为P.O42.5,长期统计28d抗压强度平均值为47.0MPa,矿物掺合料为：II级粉煤，S95级矿渣粉；矿物掺合料的掺量