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“水灰比定则” 在现代混凝土技术条件下的应用

文章出处:金锐重工 作者:金锐重工 人气: 时间:2016-12-31 16:27 【
1.现代混凝土与传统混凝土的根本区别除了生产和施工的机械化外,从材料角度看,主要是四组分到六组分的变化,即现代混凝土增加了化学外加剂和矿物质掺合料。由于增加了矿物质掺合料,在混凝土配合比设计时,水灰比即变成了水胶比,“水灰比定则”也变成了“水胶比定则”。变成水胶比后,Abrams公式还成立吗答案是肯定的。因为从上面的溯源中,我们就知道,强度通过孔隙率和水灰(胶)比建立联系,“水胶比定则”符合固体材料强度理论的基本法则。那么对于减水剂怎么理解呢减水剂能提高混凝土的强度吗可以。但是,请注意,减水剂提高混凝土强度的本质在于它降低了混凝土的用水量,减小了配制混凝土的水胶比。水胶比低了,强度自然就高了,这完全遵从“水胶比定则”。所以作者认为“水灰(胶)比定则”对于现代混凝土完全适用,没有任何问题。
事实上,固体材料的最紧密堆积理论及混凝土材料的密实堆积理论都可以让我们清楚地认识到这一点。是本世纪初一位德国科学家在研究固体材料强度理论的普遍规律时提出的一个微观最紧密颗粒堆积模型。该模型认为,固体材料的强度,除了其内部分子原子之间的结合力外,就在于其内部微观粒子之间的堆积状态,堆积精密度越高材料强度越高。本文作者认为该模型特别适用于现代混凝土。对于现代混凝土而言,其堆积粒子的状态可以从宏观到微观,依次石子、砂子、水泥、矿物掺合料(如粉煤灰、矿粉、硅灰甚至纳米颗粒微粉)、水、空气等。一般认为,混凝土中石子的空隙由砂子来填充,砂子的空隙由水泥来填充,水泥的空隙由超细掺合料来填充,最后由水来填满最终的空隙。陈建奎、王栋民在深入研究了混凝土材料的组分关系后提出新思路,即石子的空隙由干砂浆来填充,干砂浆的空隙由水来填充。从而破解了在混凝土配合比设计中各个组分材料之间相互独立、缺乏联系的局面,从而创造性地计算出现代混凝土单方用水量和砂率的计算公式,从而建立了现代混凝土的全计算配合比设计方法,为未知混凝土如高强超高强混凝土的配合比设计提供了有效方法,获得国内外同行高度认可并被广泛应用。尽管如此,我们所遵循的基本原则仍然是Abrams公式。在材料固体模型中提到的原子分子间的作用力,在混凝土中则完全地对应到水泥复合胶凝材料的水化及强度发展,在Abrams公式中,则体现到水泥胶凝材料的实测强度fce中。
在水泥复合胶凝材料一定的情况下,混凝上组分之间的最紧密堆积即可以创造出高强度和性能优异的混凝土。减水剂的价值在于可以帮助实现这种最紧密的堆积,从而获得高强度和高性能,而不是其它。
 
2.对于目前“水灰(胶)比定则”误读的分析与反证
(1)对于“水灰(胶)比定则”要掌握其精神实质,不要简单地、僵化地应用。
理论、模型和公式反映的是普遍规律和总体认识,混凝土材料的最紧密堆积模型、以孔隙率为媒介建立起来的水胶比与强度的关系是对于混凝土材料强度设计理论的根本认识。它在过去的80年里很好地指导了混凝土的配合比设计。在现代混凝土条件下,即在掺加超细粉掺合料的条件下,混凝土的最紧密堆积模型不仅有效,而且更加实用。在最紧密堆积模型中,加水量(即水胶比)会更低,混凝土强度会更高。根据这个模型,混凝土强度只和水胶比有关,与减水剂是没有关系的。那么减水剂的作用是什么呢?减水剂的作用是,能够使得混凝土在更低的水胶比条件下能够密实、均匀及适当的施工性能坍落度,以更好地创造“水灰(胶)比定则”的适用条件。
所以对于“水灰比定则”的正确应用,要掌握其精神实质,不要简单地、僵化地应用。由于超细矿物掺合料应用导致的复合胶凝材料的实测强度的变化要据实确定,有关在新的水泥国家标准、新的混凝土国家标准以及其它新的、不同材料如机制砂、新型矿物质掺合料、功能型化学外加剂等的应用条件下Abrams公式或Bolomy公式中系数修正的问题,那是在生产和应用实践中的具体问题。不能由于系数暂时不能够正确、具体地确定而否认“水灰比定则”的正确性。。
(2)混凝土配合比设计与工程实践证明“水灰(胶)比定则”的有效性。
大量的混凝土配合比设计与工程实践都证明了“水灰(胶)比定则”的有效性,这从《商品混凝土》杂志2013年第三期的相关大量讨论中也可以看到这一点。如辽宁省建设科学研究院王元等在近几年对百余家预拌混凝土公司的生产情况进行调研,分析了一千多组数据,统计出混凝土强度等级与水胶比(平均值)的对应关系(见下表):
混凝土强度与水胶比关系
通过他们的调研发现,现代混凝土的强度与水胶比之间还是有较好的相关性。王元分析认为虽然使用了减水剂,但混凝土的本构关系和模型理论没有发生变化。一些工程单位(混凝土公司)的工程师在大量实践工作的基础上进行理论分析,也认为“水灰比定则”对于现代混凝土仍然使用。关于进一步的分析和讨论,需要时还可以再做。
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