现代混凝土多组分理论

1、技术背景 随着我国城市建设规模的不断扩大，混凝土的需求越来越大，带动了混凝土技术的快速发展，施工技术的不断进步对混凝土提出了更高要求，混凝土外加剂和矿物掺和料已经大量使用。 传统观念下配制混凝土时水泥的选用要比混凝土高一个标号，粉煤灰及矿渣粉等矿物掺和料用量不能超过规定比例的原则，在现实混凝土生产过程中已经失去了指导意义。因此研究和建立新的混凝土设计计算理论是当前混凝土业发展的一个重要课题我们于2000年开始本项目的研究。总体思路 在四组分混凝土生产和应用的基础上将国内外学者和专家提出的微集料填充效应、密实度等在设计时实现量化 。将混凝土的工作性、耐久性、强度与各种原材料技术参数之间建立对应的

2、量化关系。fC28=Af Ce（C/W）- Bmu ff410fcu.o55.0nu-胶凝材料填充强度贡献率nu = ( u1C+ u2F+ u3K+u4Si)/ (C+F+K+Si)cccc1S/ SuccFF2S/ Succkk3S/ SuccSSi4S/ Sui m =(W0/W-0.27) m-硬化砂浆的密实度； W0=0.23C W0 -胶凝材料水化理论用水量; W=0.23C+0.5T W-胶凝材料拌合用水量； 27. 015 . 023. 023. 0aE20nTccccufiiiii 这一公式是当今多组份混凝土强度计算和配合比设计的通用公式，当混凝土原材料只使用水泥、砂、石和水

3、四组份时，该公式简化为： f =f(0.23C /W-0.27) 即符合水灰比决定强度的统计及经验计算公式。C10-C25 C30-C55 C60-C100 值 4MPa 5MPa 6MPa 27. 015 . 023. 023. 0aE20nTccccufiiiii水泥用量、粉煤灰用量、矿粉用量、硅粉用量C= B=1C+2F+3K+4SiC = u1C+ u2F+ u3K+4Si300 C+ F+ K+ Si600 （1 1）外加剂掺量的确定）外加剂掺量的确定x(f/50)（2 2）用水量的确定）用水量的确定 W= W(1-n) 2 2、多组分混凝土配合比设计方法的特点、多组分混凝土配合比设

4、计方法的特点 （1）具有较宽的适应范围。 （2）充分体现了矿物掺合料和化学外加剂的作用。 （3）保持较稳定的浆体体积率。 结构 混凝土经过一次抹压，在表面形成上部弯曲的毛细管，水分沿毛细管上升至表面，由于表面张力的作用以很小的液滴存在，当温度较高或有风时，水滴掉下或蒸发，水分沿毛细管上升，补充到原位置。 依次循环，毛细管就象一个微型水泵一样，将水份源源不断地带走,导致塑性混凝土开裂，即毛细管微泵开裂机理。根据以上机理，在施工工艺方面提出了切断塑性混凝土毛细管进行二次抹压的最佳时间计算公式，实现有效控制塑性混凝土开裂。2.22.2、混凝土即使抹压时间的确定、混凝土即使抹压时间的确定 在正常施工养

5、护的条件下，寻找最佳的抹压时间，破坏毛细管微泵，阻止水分上升，防止水分蒸发，预防由于内部水分迁移引起的内应力产生，是预防混凝土自收缩形成裂缝的关键。抹压的主要作用：1、消除混凝土的表面缺陷2、提高混凝土表层的密实度3、破坏毛细管微泵，阻止混凝土内水分上升，减缓了混凝土内水分迁移蒸发的速度，预防混凝土的开裂。 根据以上的机理，建立了水泥初凝时间、环境温度和混凝土出机时间等因素与抹压破坏毛细管微泵防止裂缝最佳时间之间的数学是关式。 Tm=Tco+(TsTm=Tco+(TsTco) Tco) （t t0 0-t-t）/t/t0 0 建委专家鉴定结论n组织单位：北京市建委n专家组主任：中国工程院孙伟院

6、士n鉴定时间：2006年10月23日n技术水平：属国内首创，国际先进。（1）建立了多组份混凝土强度理论数学模型，该模型综合考虑了原材料技术参数对混凝土的工作性、强度和耐久性的影响，满足了多组份混凝土配合比设计的要求。（2）通过大量试验提出了：当粗集料压碎值8%时，混凝土的强度主要取决于砂浆强度、胶凝材料填充强度贡献率及密实度的新观点。（3）上述模型及新观点适用于各种多组份混凝土配合比设计和强度计算，经过数学推导得到混凝土配合比设计中水泥、掺和料、砂、石、外加剂和拌合用水量等组成材料的准确计算公式,确定了混凝土各组份与设计参数之间的定量关系，提高了多组份混凝土配合比设计的合理性与科学性。（4）提出了混凝土塑性阶段毛细管微泵