掺加粉煤灰矿粉的混凝土配合比设计(混凝土配合比重要参数——水胶比)

Posted 2023-05-27

篇首语：不是我不会，只是我没学。个人因学习而强大。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了掺加粉煤灰矿粉的混凝土配合比设计(混凝土配合比重要参数——水胶比)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

掺加粉煤灰矿粉的混凝土配合比设计(混凝土配合比重要参数——水胶比)

水胶比、用水量和砂率共同构成混凝土配合比的重要参数，这三个参数一旦确定，混凝土配合比也基本确定。水胶比是指混凝土用水量与胶凝材料用量的比值，水胶比是混凝土配合比的重要参数，混凝土的很多性能都与水胶比有直接的关系，如工作性、强度、耐久性等。因此，了解和控制水胶比对控制混凝土质量至关重要。

（一）水胶比与强度的关系

在胶凝材料品种、质量和掺量确定不变的条件下，水胶比的大小直接决定混凝土强度。一般来说，混凝土强度随着水胶比的减小而变大，混凝土强度随着水胶比的增大而降低。但水胶比的变动与混凝土强度的变化关系不是显简单的线性关系，在不同的水胶比范围内水胶比变化0.01对强度产生的影响有很大区别，水胶比越小，同样的变化相同的水胶比对强度影响越大。换句话说，混凝土强度等级越高，水胶比较小的波动都会对混凝土强度产生较大的影响，一般来说水胶比变化0.01，抗压强度变化5%左右。

在过去，混凝土只使用水泥一种胶凝材料，水泥的品种和质量一旦确定，水灰比的大小直接影响混凝土强度。如今，胶凝材料不在是单一的水泥，还包括矿物掺合料，水胶比与强度的关系变得相对复杂，相同的水胶比，强度不一定相同，有时甚至有很大的差别。例如，水泥和粉煤灰品种和质量不变，相同的水胶比0.5，粉煤灰掺量30%与粉煤灰掺量50%配制的混凝土28d强度显然具有很大的差别；再如，相同的水胶比0.5，粉煤灰掺量30%与矿粉掺量30%配制的混凝土28d强度也是不同的；再如，相同的水胶比0.5，掺量同为30%的I级粉煤灰II级粉煤灰配制的混凝土28d强度也不相同。等等……

以上都说明现在混凝土水胶比与强度的影响不在是单一的影响，两者关系十分复杂，受矿物掺合料品种、质量、细度（比表面积）、活性、掺量等多种因素制约，甚至同种矿物掺合料，同样的质量等级都会有很大的差别，但原材料和掺量一旦确定后，仍然符合水胶比与强度反比关系，只是更加不是线性关系。

（二）水胶比对工作性的影响

水胶比的大小对混凝土浆体稠度有直接的影响，水胶比越大，浆体稠度越低，浆体的抑制骨料下沉的浮力越小，混凝土就越容易分层，反之浆体稠度越大，混凝土抗离析能力越强。水胶比较大的低强度等级混凝土，浆体浓度低，混凝土粘聚性差，保水性不足，混凝土容易泌水、离析，宜使用低外加剂掺量并适当提高砂率，改善保水性。而在低水胶比的高强混凝土中，浆体的浓度大，混凝土粘聚性较好，保水性好，但粘度大，工作性差，在不增加用水量的情况下，应使用较高的外加剂掺量提高混凝土工作性。

（三）水胶比与矿物掺合料掺量

在水胶比不变的情况下，由于矿物掺合料的活性低于水泥的活性，随着矿物掺合料掺量的增加，混凝土早期强度降低。为了获得满意的早期强度，在增加矿物掺合料掺量的同时，适当降低水胶比，提高混凝土早期强度，使其满足施工的需要。矿物掺合料增加所需降低的水胶比的量与混凝土水胶比有很大的关系，例如，当混凝土水胶比0.6左右时，粉煤灰掺量增加10%，水胶比要降低0.04左右，才能保证混凝土28天强度不明显降低；在水胶比0.4左右时，粉煤灰掺量增加10%，水胶比降低0.01可以保证混凝土28天强度不明显降低。此外，随着粉煤灰掺量的增加，水胶比降低的幅度逐渐增加。外加剂的使用可以实现低水胶比配制混凝土已经不是什么难事，但混凝土水胶比并不是越低越好，过低的水胶比使外加剂用量增加，用水量敏感性增加，给混凝土质量控制带来困难。因此，不应一味追求矿物掺合料大掺量，低水胶比，应根据工程实践需要选择合适矿物掺合料掺量和适宜的水胶比。

（四）怎么考虑骨料中的细颗粒对水胶比的影响

骨料不可避免地混入粒径小于0.075mm的细粉颗粒，尤其是当前普遍使用机制砂的情况下，石粉的含量更加不可忽视，这些颗粒有时虽然不具有活性，仅仅在混凝土中起填充作用。在水胶比计算时，需不需要考虑这些颗粒，也就是说，这些颗粒的增加会不会影响实际水胶比的大小，应不应该计入胶凝材料，控制有效水胶比，要具体问题具体分析。骨料混入的细粉颗粒成分很复杂，一部分是石粉或砂粉，可以起到填充作用。但也有一部分细的泥粉颗粒，这些泥粉颗粒吸附水和外加剂，阻碍水泥与骨料的粘结，降低混凝土强度。要不要作为胶凝材料的一部分，应区别对待。

（六）水胶比的确定

（1）利用规范确定水（胶）比

根据《普通配合比设计规程》（JGJ55-2011）所给出的水胶比计算公式，在结合规范中关于水胶比公式中各参数确定的方法，逐步确定各参数，就可以计算出混凝土配制强度对应的水胶比。虽然很多专家认为混凝土水胶比不是算出来的，而是试验出来的，但规范给定的公式可以计算出所配制混凝土的大致水胶比，便于初学者试验。在原材料复杂情况下，完全依据规范计算的水胶比可能不满足实际生产的需要，需要试验进行调整，最终确定合理的水胶比。

（2）建立水（胶）比的一元回归方程

在混凝土的生产过程中，根据所使用的原材料，根据预拌混凝土生产实际，建立“胶水比——混凝土强度”的回归方程。在选定混凝土的水胶比时，不是选定某一个确定的数值，而是选定一个水胶比区间。矿物掺合料掺量的选择应根据工程部位的强度、耐久性以及工作性确定矿物掺合料的掺量范围，见表1。

表1 各强度等级矿物掺合料掺量与水胶比推荐选用表

强度等级	粉煤灰单掺		粉煤灰、矿粉双掺
强度等级	水胶比	掺量	水胶比	掺量
C10	0.70~0.66	30%~40%	0.68~0.64	40%~50%
C15	0.66~0.63	30%~40%	0.63~0.60	40%~50%
C10	0.68~0.64	40%~50%	0.66~0.62	50%~60%
C15	0.63~0.60	40%~50%	0.61~0.58	50%~60%
C20	0.62~0.57	20%~30%	0.60~0.58	30%~40%
C25	0.56~0.52	20%~30%	0.55~0.52	30%~40%
C20	0.59~0.54	30%~40%	0.57~0.53	40%~50%
C25	0.53~0.50	30%~40%	0.51~0.49	40%~50%
C20	0.57~0.53	35%~45%	0.55~0.52	45%~55%
C25	0.51~0.48	35%~45%	0.49~0.47	45%~55%
C30	0.49~0.46	20%~30%	0.48~0.45	30%~40%
C35	0.44~0.41	20%~30%	0.43~0.40	30%~40%
C30	0.47~0.44	30%~40%	0.47~0.43	35%~45%
C35	0.42~0.39	30%~40%	0.42~0.38	35%~45%
C40	0.41~0.38	15%~25%	0.40~0.37	20%~30%
C45	0.38~0.36	15%~25%	0.38~0.35	20%~30%
C40	0.40~0.37	20%~30%	0.39~0.36	30%~40%
C45	0.36~0.34	20%~30%	0.35~0.33	30%~40%
C50	0.34~0.32	≤15%	0.34~0.32	≤20%
C55	0.32~0.30		0.32~0.30
C60	0.31~0.29		0.31~0.29
C50	0.33~0.31	15%~25%	0.33~0.31	20%~30%
C55	0.32~0.29		0.32~0.29
C60	0.31~0.28		0.31~0.28
＞C60，＜C80	0.28～0.33	——	——	——
≥C80，＜C100	0.26～0.28	——	——	——
C100	0.24～0.26	——	——	——
注：	①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； ②矿物掺合料的掺量根据气温变化，可以调整幅度±5%左右，即夏季比春秋季、比冬期掺量逐步增多； ③单掺要比复掺的掺量低10%左右； ④高强混凝土可使用P.O52.5水泥，S105级矿粉，适当加入硅灰.。

（3）根据混凝土耐久性确定水胶比

在混凝土配合比设计工作中，混凝土耐久性是根据工程环境的特点，在满足混凝土强度的基础上，必须满足的技术指标。混凝土强度是各项指标中最容易检测的，在某种程度上混凝土强度可以反映混凝土的耐久性指标。但为了满足工程实际对耐久性的需求，应有一个最大水胶比和最小胶凝材料总量的限制。

水胶比：（W/B）≤（W/B0）max＝0.75－0.05H[1]

胶凝材料总量：C0≥Cmin＝275＋25（H＋I）

式中：H——耐久性环境作用等级；

I——配筋情况。

根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50746-2008）标准，把耐久性所要求的环境类别分为：一般环境、冻融环境、海洋氯化物环境、除冰盐等其他氯化物环境、化学腐蚀环境，并把这些环境类别等级分为A（轻微）、B（轻度）、C（中度）、D（严重）、E（非常严重）、F（极端严重）六个等级，其H分别取1、2、3、4、5、6；对于I的取值，有配筋要求取I＝1，无配筋取I＝0。

当耐久性确定的最大水胶比，小于依据强度确立的水胶比时，取依耐久性确定的水胶比进行试配。如果强度超出配制强度的要求，调整矿物掺合料掺量，对混凝土强度进行调整。最终找到一个既满足混凝土耐久性要求，又符合混凝土强度要求，经济合理的水胶比。