高性能混凝土全計算配合比設計方法

高性能混凝土及其全計算配合比設計

侯云芬

北京建筑工程學院中國礦業(yè)大學(北京)混凝土與環(huán)境材料研究所一、前言二、對高性能混凝土的再認識三、全計算配合比設計普遍適應的混凝土體積模型公式的推導及物理意義的表述全計算配合比設計的步驟與討論例證四、結語高性能混凝土及其全計算配合比設計一、前言高性能混凝土〔現(xiàn)代混凝土〕配合比設計全計算配合比設計高性能混凝土流行的觀點〔1〕美國學者〔2〕日本學者〔3〕中國學者：馮乃謙教授吳中偉院士二、對高性能混凝土的再認識滿足工作性的情況下，用水量要小滿足強度的情況下，水泥用量少，細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配合比設計的根本原那么二、對高性能混凝土的再認識單位用水量34374043464930405060708090100110120130120140160180200220PLCFLCHSCAB砂率（%）配制強度（MPa)HPC混凝土配合比組成圖二、對高性能混凝土的再認識混凝土配合比設計的重要性混凝土配合比設計是混凝土科研,生產及應用的一個根本問題也是一個非常重要的問題.配合比設計決定了混凝土的性能:?強度?工作性?耐久性經濟性

二、對高性能混凝土的再認識混凝土配合比設計方法兩個根本方法:絕對體積法;假定容重法共同點:強度與水膠比的關系都遵從波羅米公式fcu,p=Afcu,k[m(c)/m(w)–B]不同點:前者以1m3混凝土絕對體積為根底;后者以假定混凝土容重為一定值(正常2400kg/m3)為根底.

二、對高性能混凝土的再認識比較著名的高性能混凝土配合比設計方法美國Metha和Aitcin教授推薦的方法法國路橋試驗中心(LCPC)建議的方法日本阿部道彥方法基于最大密實度理論的方法

的方法的方法清華大學陳肇元,王懷德的方法

---顆粒堆積密度計算線形模型的修正二、對高性能混凝土的再認識高性能混凝土配合比設計的計算機化法國路橋中心LCPC軟件方法的Couad配合比設計系統(tǒng)陳肇元---王懷德設計系統(tǒng)二、對高性能混凝土的再認識對國內外多種設計方法的評述經驗性,半定量設計方法通常體系較龐雜,包括CAD設計核心參數(shù)用水量和砂率仍多為經驗取值根源:未掌握和揭示混凝土材料內在組分關系其中以美國Mehta和Atitcin教授的方法有較多的可取性.

二、對高性能混凝土的再認識本文對水泥混凝土領域的重大奉獻從理論上推導確定了用水量VW和砂率SP的計算公式:用水量通式:砂率通式:該兩式加上著名的波羅米公式:就使混凝土全計算配合比設計成為可能.三、全計算配合比設計本工作的特點:建立了普遍適用的混凝土體積模型。數(shù)學推導確定了用水量和砂率的計算公式。建立了混凝土全計算配合比設計新方法。三、全計算配合比設計四、普遍適用的混凝土體積模型王棟民教授的根本觀點是：〔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填充?！?〕干砂漿的體積由水來填充。〔4〕干砂漿由水泥、細摻料、砂和空氣隙所組成。四、普遍適應的混凝土體積模型以此模型為根底，即可很容易地用數(shù)學方法推導出

用水量和砂率計算公式，特點是很嚴密砂率通式：ρS=ρg那么對HPC，Ve=350L，Ves=450L那么五、公式的推導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全計算配合比設計步驟:三公式+現(xiàn)行標準配制強度水膠比用水量六、全計算配合比設計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整六、全計算配合比設計的步驟與討論表1HPC配合比計算結果〔單方混凝土組成材料用量〕配制強度(MPa)材料用量（kg/m3）WCFA(BFS)CFSSG60175346115-729101370166366122-705103780156390130-678106490147408136-65510881001414231132863911041101344371054162011231201274549160602114213012246481745881156七、例證表2HPC配合比計算結果〔單方混凝土組成材料用量〕配制強度(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計算配合比與美國HPC配合比比照配制強度(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計算配合比與美國HPC配合比比照配制強度(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系在國內外首次建立了普遍適用的混凝土體積模型，以此為根底推導求得了兩個重要的根本關系式，即用水量和砂率公式。這兩個公式揭示了混凝土組成材料內在的客觀規(guī)律和必然聯(lián)系，成為HPC全計算配合比設計的根底。它使得HPC配合比設計從半定量走向定量、從經驗走向科學，是混凝土配合比設計上一較大的改進。八、