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1、水泥混凝土配合比的优化设计,水泥混凝土配合比设计理论,一、鲍罗米 Bolomy 公式，我国现行 Fc,28=K1fce(C/W-K2)K1、K2与骨料、工艺有关的系数；Fce水泥28天标准胶砂强度。Bolomy公式表明了混凝土的强度与水灰比成线性关系，可称之为灰水比强度公式，此公式广泛应用于普通混凝土设计。,水泥混凝土配合比设计理论,二、费莱 Feret 公式 F=BVc/(Vc+Vw+Va)2B常数；Vc、Vw、Va混凝土中水泥、水、骨料的体积。Feret公式表明了混凝土和初始结构（体积比）的关系。,水泥混凝土配合比设计理论,三、阿伯拉姆斯 Abrams 公式 F=K1/K2w/cK1、K2
2、经验常数；W/C混凝土拌合物的水灰比。当水灰比变化较小时，通过数学变换：Fc,28=a-b(W/C)表明强度与水灰比成线性关系。有人采用此公式计算高性能混凝土配合比。Bolomy、Feret、Abrams公式化均为经验公式，都需要确定经验系数，对于普通混凝土，Bolomy公式较为合适，也长期为我国工程界所采用。,水泥混凝土,水泥混凝土 是以水泥为胶凝材料，将水泥浆体包裹粗、细集料形成粘聚性堆集材料。水泥混凝土的基本材料 水泥、粗集料、细集料和拌种用水,水泥,按类型分类和强度分类。水泥的大类可分为：通用水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、复合水泥等；专用水泥道路水泥、海工水泥（产品标准制订中）等；特
3、种水泥抗电磁干扰的水泥等。强度分类32.5、42.5等等。,粗集料,按类型分类：耐酸集料主要有：花岗岩、石英岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩等；耐碱集料主要有：石灰岩、白云岩、花岗岩等；耐火集料一般有粘土质原料、高铝质原料、硅质原料等人工制备；轻质集料多孔凝灰岩、膨胀珍珠岩、珊瑚岩等,细集料,类型分类：河砂、山砂、海砂、人工砂、工业副产品砂等。按细度模数分：粗砂、中砂、细砂、特细砂。,拌和用水,影响混凝土硬化的成分油脂、糖类等；影响混凝土强度的成分酸类、洗涤剂等；影响混凝土耐久性的成分氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子等。试验表明，除含酸、糖类、洗涤剂等以外，即使使用污水，混凝土强度也不会受到显著的影响
4、。,混凝土配合比优化设计的途径,了解各种原材料的特性，特别是力学性能和对混凝土的影响性能；合理选择原材料料，尽可能做到因地制宜；各种原材料的合理组合，使得各种性能互补；根据需要，选择合理的外掺材料，如外加剂、粉煤灰、矿粉等；在保证混凝土施工性能、耐久性和强度的前提下，使得成本最省。,混凝土配合比设计的要点,混凝土的一生需经历：从材料与成份选择拌和成混凝土、形成结构发展强度到投入工作在使用环境中破坏五个阶段。这些都与混凝土的配合比设计有关，也就是说，我们在设计配合比的时候必需全面考虑、综合协调，最大限度地满足各个阶段的需求。,原材料的选择,水泥：作为混凝土的胶凝材料，水泥的选择对混凝土的各种性能
5、影响很大。除了规范明确规定水泥品种与标号外，合理选择水泥；根据施工艺，选择水泥品种与标号；综合考虑外掺材料与水泥的关系；根据构件所处的环境考虑水泥的品种与整个配合比设计方案。,水泥的选择,在配合比设计中，尽可能使用减水剂等外加剂；在一般结构当中，如果考虑掺外掺材料的（如粉煤灰），尽量使用普硅水泥；在大体积混凝土配合比设计时（如大体积基础等），如果没有条件掺外掺材料，可考虑使用复合水泥，并和减水剂配合；在高标号和海工混凝土中，使用普硅以上水泥，尽可能使用磨细矿渣粉和粉煤灰，并与减水剂配合使用；,粗集料,具有足够的强度，通常用压碎值指标来评价；尽可能选择结构致密的碎石，也就是说碎石的吸水率要低；尽
6、可能的连续级配，使得空隙率最小，以减小砂率。,细集料,合适的细度模数，太大的细度模数会使砂率提高、混凝土的保水性降低、离析等；细度模数太小，集料表面积增加，用水量增加，水泥用量随之增加；控制 0.07 mm以下颗粒含量，除了细集料本身含量低外，减小砂率也是一个有效的途径；注意颗粒形状；中等强度以下的混凝土可以考虑使用水洗石屑。,拌和用水,对于现场的混凝土拌和用水除了对其进行常规的氯离子、硫酸根离子等检测外，一定要进行配合比强度、凝结时间、施工性等验证。,减水剂,目前市场上的减水剂有二大类，一类是那萘系减水剂，另一类是聚羧酸减水剂。萘系减水剂绝对价格低、减水率较小、掺量大、拌和时容易控制，一般适
7、用于中、低标号的混凝土；聚羧酸减水剂绝对价格高、减水率大、掺量小、拌和条件控制严格，适用于高标号混凝土。,要求减水剂常用的几个指标,减水率：二种方法都可以检验，一是混凝土坍落度方法，二是胶砂流动度方法。其中用胶砂流动度方法检验的减水率较坍落度方法的稍高；流动性：常用混凝土的扩展度来评价；保水性：用容重筒检测；保坍性：常用30min坍落度损失来评价；混凝土凝结时间差：贯入阻力仪测混凝土的凝结时间；强度比：28天强度比。,粉煤灰,用于水泥混凝土的粉煤灰一般都要求II级以上；细度：符合II级灰要求；需水量比：希望在90%以上；胶砂的流动性：加粉煤灰以后能明显增加胶砂的流动性；保水性：不能有明显的泌水
8、现象；强度之：不能有明显的强度下降。,磨细矿渣粉,一般要求S95以上；需水量比：不要有明显的需水量增加；细度：磨细矿渣粉的比表面积不应小于水泥的比表面积，一般不小于350m2/kg，在430m2/kg520m2/kg，掺量30%40%时，增强效果非常显著；活性指数：7于不小于75%，28天不小于95%；流动度比：不小于90%。参照标准：用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T180462000,几种外掺材料的微观结构,水 泥：某 PII 42.5水泥超细混合材:硅灰 比表面积 22000m2/Kg 粉煤灰 比表面积 719m2/Kg 磨细矿渣 比表面积 804m2/Kg,水泥 硅灰 粉煤灰
9、磨细矿渣,超细混合材（颗粒）形貌,几种混凝土配合比设计方案(建议),钻孔灌注桩用水下混凝土,施工条件：泵送或混凝土罐车直接浇注（入模坍落度18mm220mm)水泥：粗集料：31.5mm4.75mm连续级配；细集料：中砂，考虑用机制砂、天然砂、水洗石屑、机制砂掺天然砂、水洗石屑掺天然砂等。砂率在38%左右；外加剂：萘系减水剂，减水率要求大于20%粉煤灰：II级，掺量20%30%。胶凝材料总量：420kg/m3左右。,墩柱、盖梁配合比,施工条件：吊罐灌注（入模坍落度70mm左右）水泥：粗集料：连续；细集料：中砂，考虑用机制砂、天然砂、水洗石屑、机制砂掺天然砂、水洗石屑掺天然砂等。砂率在34%左右；外加剂：萘系减水剂，减水率要求大于20%粉煤灰：II级，掺量15%25%。胶凝材料总量：380kg/m3左右。,C50箱梁等高标号混凝土,施工条件：泵送（入模坍落度160mm-200mm）水泥：粗集料：连续；细集料：中砂，天然砂、机制砂掺天然砂、水洗石屑掺天然砂等。砂率在38%左右；外加剂：聚羧酸减水剂，减水率要求大于28%；粉煤灰：II级，掺量10%20%。磨细矿渣粉：S95，掺量15%-25%;胶凝材料总量：520kg/m3左右。抗压弹性模量：40GPa-60GPa，7天大于35GPa。,测量混凝土的流动性,混凝土黏聚性,坍落度试验1.AVI 坍落度试验2.AVI 坍落度试验3.AVI,
