问答

C100混凝土配合比设计研究（二）

2023.03.10
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　　随着现代人们空间意识的增强，对结构的简洁化提出更高要求；同时，由于土地资源的匮乏，建筑正向着高层、超高层发展。因此，对于高强混凝土的需求就越来越大。本着绿色环保的发展方向，节能已成为一个世界性问题，高强混凝土的低能耗优势更显露无疑。随着矿物掺合料的掺入，使得混凝土的工作性和强度均有提高，但同时，也使得混凝土组份变得越来越复杂，强度己不再满足简单的水胶比定则。免费咨询免费咨询

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　　针对上述问题，本文以普通混凝土配合比设计为基础，对照全计算法，并对其进行胶凝材料砂浆强度修正和水胶比修正。将配合比进行对比分析，最终获得一个综合表征高强混凝土配比计算的方法。

2配合比设计

2.1普通混凝土配合比设计高强混凝土

　　由《普通混凝土配合比设计规程》乜3(以下简称《规程》)前言中修订的部分技术内容：修订了普通混凝土试配强度的计算公式和强度标准差；修订了混凝土水胶比计算公式中的胶砂强度取值及回归系数αa和αb；增加了高强混凝土试配强度计算公式；增加了高强混凝土水胶比、胶凝材料用量和砂率推荐表。现根据修订内容，依照规程进行混凝土配合比设计：

(1)配制强度

　　在JGJ/T55—2000中，混凝土配制强度公式为：

　　fcu,0≥fcu,k+1.645σ

　　JGJ/T55—2011中，混凝土配制强度公式修订如下：

　　①当设计强度小于C60时，配制强度按下式计算：

　　fcu,0≥fcu,k+1.645σ

　　②当设计强度不小于C60时，配制强度应按下式计算：

　　fcu,0≥1.15fcu,k

　　fcu,0——混凝土配制强度(MPa)；

　　fcu,k——混凝土抗压强度标准差，取混凝土的设计强度等级值(MPa)；

　　σ——混凝土强度标准差(MPa)。

　　根据修订内容可知，在高强度混凝土配合比设计中，已不再沿用强度标准差，而是直接取定1.15作为富裕系数。此种修订的意义在于，将普通混凝土与高强混凝土配合比设计区分开来，更加科学、更具有针对性。

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(2)水胶比计算公式中的胶砂强度取值及回归系数

　　《规程》阐述，当胶凝材料28d胶砂抗压强度值(fb)无实测值时，可按下式计算：

　　fb=γfγsfce

　　式中：γfγs——粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数。

　　当水泥28d胶砂抗压强度(fce)无实测值时，可按下式计算：

　　fce=γcfceg

　　式中：γc——水泥强度等级值的富裕系数；

　　fceg——水泥强度等级值(MPa)。

　　上述供述相关系数均可在《规程》中查阅，此处不予复述。经对比观察，表中系数实与矿物掺合料活性指数指标意义相同，只是掺量比例由0～50％，且数值较各矿物掺合料I级指标偏低。

　　在高强混凝土中，硅灰掺入是非常必要而且有益强度增长的。参考陈建奎教授在全计算法中引入的HPC计算配合比与美国HPC配合比对比表格中数据，故因此确定硅灰掺量为胶凝材料总量的7％。但在《规程》中并未引入硅灰的影响系数(γsi)，这对于依照《规程》进行高强混凝土配合比设计是一大缺陷。根据硅灰活性指数的检验数据，得其活性指数为119％。此值的取得为硅灰掺量为10％情况，以硅灰对强度的119％贡献率进行插值计算，可得在硅灰掺量为7％时，其抗压强度比约为113％。

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　　同样，参考陈建奎教授相关文献，将粉煤灰掺量定为胶凝材料总量的10％。该粉煤灰为I级灰，故粉煤灰影响系数1，r取规范上限0.95。

　　因此胶凝材料28d胶砂抗压强度值(fb)公式可修正为：

　　fb=γfγsifce

　　经计算得fb的值为(0.95×1.13×42.5×1.16)=53.1MPa。

　　在JGJ/T55-2000的前言中，关于回归系数修订内容阐述如下：“3.在全国六个大区进行了大量的水泥和混凝土试验的基础上，与实施的水泥新标准相适应，修改混凝土强度公式中的回归系数αa(A)和αb(B)。”由此可见，回归系数是随着水泥生产工艺、砂石的开采工艺及混凝土现场的施工水平等相结合的变动数据，具体数值详见表3。

　　根据已获得的砂浆强度和与之对应的回归系数，结合如下水胶比公式：

　　经计算得水胶比为0.233。

(3)混凝土的单位用水量和砂率

　　《规程》指出当水胶比在0.4～0.8范围时，可按表5.2.1-1和表5.2.1-2选取；当水胶比小于0.40时，可通过试验确定。本文按表5.2.1-2中90mm坍落度的用水量为基础，按每增大20mm坍落度相应增加5kg/m3用水量来计算，当坍落度增大到180m以上时，随坍落度相应增加的用水量可减少，本文取4kg/m3。

　　假定目标坍落度为220mm，则未掺加减水剂的单位用水量为247kg/m3。因高胶凝材料总量，根据实际应用，减水剂掺量定为3％，通过计算，用水量为148kg/m3。

　　砂率可在《规程》表5.4.2的基础上，按坍落度每增大20m、砂率增大1％的幅度予以调整。因表中水胶比最小为0.4，且观察到碎石最大公称粒径20mm数据，随水胶比每降低0.1，砂率的上下限均降低3％，故在此做大胆插值拟合，当水胶比为0.2时，砂率取值范围为23％～28％。假定拌合物的目标坍落度为220mm，则其砂率中值为(25.5+(220—60)/20)=33.5％。采用内插值法，可得水胶比为0.233时，其对应的砂率为34.5％。