2021-11-09
 
混凝土拌合物的配合比设计
2021年11月09日  

人们采用了很多不同的方法,发展了若干种理论作为混凝土配合比设计的基础。我只需要提到其中的一小部分来唤醒你的记忆。我们现在的习惯是(我很遗憾地说,几乎所有人都这样做)根据经验来进行混凝土的配合比设计,比如我们使用1:2:4的拌合物,而不考虑原料的特殊类型和搅拌水的用量,也很少甚至完全不考虑所制造的混凝土的强度中国建材网cnprofit.com。毫无疑问,这种方法是非常粗糙原始的,善于思考的工程师是不会采用这种方法的。

集料最大堆积密度法在一定程度上受到鼓励和得到使用。该方法的关键是对集料进行级配,使混合的集料具有最大密度,然后根据所生产的混凝土的用途确定所需要的水泥量。另一种混凝土配合比设计方法是以混合集料的空隙为基础。确定了粗集料的空隙后,用足够数量的砂子填充这些空隙,然后再用足够数量的水泥填充混合集料之间的空隙。这种方法比纯粹的经验配比法更为合理一些,但还不是建立在科学的基础上。一般情况下,用这种方法能生产出相当好的混凝土,但我们的研究和其他人的测试结果表明,混合集料的空隙不是混凝土拌合物的决定因素。


混凝土实验研究

为了给混凝土配合比设计找到正确的基础,人们进行了大量的试验工作。法国工程师R. Feret的早期工作大部分都是围绕这个问题展开的。但他的研究几乎完全集中在砂浆方面,因此很难将他的方法直接用于混凝土拌合物。

Allen Hazen在研究砂子在水过滤中的应用时,做了一些非常有趣的工作,他采用了砂子的“有效尺寸”和“均匀系数”这些概念。这对他的研究无疑发挥了作用。但很多工程师在没有明显理由的情况下将这些概念用在了混凝土集料的研究中,显然,这对混凝土集料的研究起不到任何作用,因为这些概念是建立在一种或两种筛分粒度基础上的,对于尺寸分布宽泛的混凝土集料来说,这些概念是非常不合适的。一个简单的比较能充分说明混凝土集料的尺寸区别有多大。集料中既有直径为3英寸的小鹅卵石,也有能通过100目筛的砂粒,前者的直径是后者的500倍以上。

Fuller和Thompson的工作包含了很有价值的信息。然而,我们的实验表明Mr. Fuller在他的“最大密度曲线”中给出的级配对普通混凝土拌合物而言过于粗糙,换言之,根据他所建议的级配,通常用量的水泥只能制成工作性很差的混凝土。Fuller方法的另一个推论是应该将集料分离为若干不同尺寸,然后重新组合,从而更接近所谓的最大密度曲线。我们的研究表明将集料分离为若干不同尺寸然后重新组合,往往是不必要的或者不值得的;尤其对较细的材料来说,这样做难度大,成本又高。我相信这种方法在某种程度上曾经被采用过,但是实际的困难使该方法无法获得广泛应用。

近年来其他试验者也对该问题进行了研究,比如CaptainL.N. Edwards、R.B. Young、Prof. A.N. Talbot、F.L. Roman(曾任职伊利诺斯州公路局)以及R.W. Crum(任职爱荷华州公路局)。这些人都提供了很有价值的信息,从而使我们可以从许多不同的角度来看这个问题。

我们在结构材料研究实验室从事混凝土和混凝土材料的实验研究已长达8年。这些实验是与波特兰水泥协会以及刘易斯(Lewis)研究所合作进行的。在我们开始这项工作的时候,还没有关于混凝土配合比设计的正确理论基础。因此,我们最初的研究涵盖了若干有关配合比设计的主要内容。这些研究至今还在继续。

到目前为止,有关混凝土配合比的研究共进行了大约10万次试验,这些试验工作主要在以下几个方面:

1. 试验方法的