混凝土是將碎石或卵石與砂混拌，用以水泥漿為主的膠結(jié)材料粘接在一起的人造石。它可以塑造成梁、柱、板、基礎(chǔ)等各種結(jié)構(gòu)形狀，可以配制符合結(jié)構(gòu)性能要求的不同強(qiáng)度等級(jí)與性能，而且可以與鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋、增強(qiáng)纖維等結(jié)合成工程結(jié)構(gòu)，因此它已成為當(dāng)代建筑工程不可缺的最主要結(jié)構(gòu)材料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，在出現(xiàn)高效減水劑后，配制高強(qiáng)混凝土成為現(xiàn)實(shí)，混凝土日益向高強(qiáng)度高性能方向發(fā)展;進(jìn)入20世紀(jì)90年代，人們認(rèn)識(shí)到磨細(xì)摻合料的作用，逐漸重視結(jié)構(gòu)物的耐久性和壽命，導(dǎo)致混凝土向高性能的方向發(fā)展，在施工技術(shù)方面，則向大流動(dòng)性泵送的方向發(fā)展?；炷潦撬嗷嘣獜?fù)合材料，在配制混凝土?xí)r，諸元之間的增減、比例，對(duì)混凝土各種性能的影響，存在著一定的內(nèi)在規(guī)律性，如水灰比與強(qiáng)度的規(guī)律，以及散見(jiàn)于其他文獻(xiàn)中的骨灰比、包蓋系數(shù)等的論述。
在混凝土技術(shù)發(fā)展到向高強(qiáng)、高性能、大流動(dòng)性泵送施工方向發(fā)展的今天，有必要對(duì)混凝土配合比中諸元之間的配合與混凝土施工性、強(qiáng)度及長(zhǎng)期性能之間關(guān)系的規(guī)律性進(jìn)行探討。
1骨灰比關(guān)系
骨灰比，顧名思義為混凝土中集料與水泥之比。在20世紀(jì)50年代以前，按重量計(jì)算的骨灰比多在7：1～10：1之間，隨著混凝土向高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展，現(xiàn)在混凝土的骨灰比多在7：1 3.5：1之間。由于混凝土主要是由水泥加摻合料加水配成的漿體將散落的砂石混拌粘結(jié)在一起的，而且漿體的多少、稀稠，是否能包裹住砂、石，包裹砂、石后有多少余量，對(duì)混凝土拌合物性能及后期性能都有著密切的關(guān)系，因此稱(chēng)之為漿骨比較合適。漿骨比的關(guān)鍵在于漿體量多少，配制某種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，首先要選定水泥，確定水灰比和單方用水量，自然就得出每立方米混凝土的漿體量。一般不摻引氣劑的混凝土含氣量約為1%，則9901減去漿體體積即為每立方米混凝土的集料體積。
2砂漿與粗集料之間的關(guān)系
配制混凝土有一個(gè)概念，即砂漿在填滿(mǎn)粗集料的空隙后應(yīng)有一定的富余量，以利于混凝土的流動(dòng)性。砂漿體積與粗集料空隙體積之比稱(chēng)為砂漿富余系數(shù)。有的文獻(xiàn)稱(chēng)為包蓋系數(shù)或撥開(kāi)系數(shù)，如下式所示：a=Vm/Vg式中，a一砂漿富余系數(shù);vm一為砂漿體積(L);Vg—一為粗集料空隙體積(L)。
砂漿富余系數(shù)越大，混凝土坍落度越大，流動(dòng)性越好。干硬性混凝土的砂漿富余系數(shù)僅為1.1左右，坍落度為10~30mm的低塑性混凝土的砂漿富余系數(shù)為1.3左右，坍落度為70 90mm的塑性混凝土的砂漿富余系數(shù)為1.5左右，坍落度為130 150mm的流動(dòng)性混凝土的砂漿富余系數(shù)為1.7左右，而坍落度為180～200mm的高流動(dòng)性混凝土的砂漿富余系數(shù)為2.0左右。
3粗集料與砂率的關(guān)系
從現(xiàn)行的《普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程》中看出，砂率是水灰比的函數(shù)，是因?yàn)樗冶仍叫?，混凝土的?qiáng)度越高;水泥用量越多漿體量也越多，配置數(shù)量大體相同的砂漿所用的砂量就少的緣故。在具體工程中要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，施工和易性等需要，選定了水泥、摻合料、水膠比和單方用水量，這樣每立方混凝土的漿體體積就確定了。余下的就是粗細(xì)骨料的體積。如何正確選定工程混凝土的最合適砂率，則與砂石的粒徑、級(jí)配相關(guān)。
4粗集料物性與配合比的關(guān)系
如上所述，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，通過(guò)選定水泥、摻合料品種、水膠比及加水量，得出漿體量，又通過(guò)測(cè)試石子空隙率，選定單方石子用量和相應(yīng)的砂率，混凝土配合比就初步形成了。鑒于細(xì)集料一砂是混凝土的重要組成部分，砂的級(jí)配、空隙率和細(xì)度對(duì)于配制性能優(yōu)良的混凝土，同樣不可忽視。但是在混凝土配合比中，砂與漿體的關(guān)系和粗集料與砂漿的關(guān)系卻有著根本性的不同。由于天然砂的級(jí)配都比較好，空隙率基本在33%～38%之間，漿體在填充砂空隙以后，往往余量很多。而優(yōu)質(zhì)混凝土一方面要求漿體能充分包裹住砂，另一方面又不希望存在沒(méi)有細(xì)集料做支撐的多余漿體。由于砂的特點(diǎn)是細(xì)度細(xì)，比表面積大，細(xì)度模數(shù)低一些的砂較細(xì)度模數(shù)高一些的砂的比表面積明顯增大，所消耗的漿體量顯著增多，因此，對(duì)于一定量的漿體，砂粒細(xì)時(shí)，就需要減少砂用量，漿體才足以包裹住砂;砂粒粗時(shí)，必須增加砂率，砂粒才能充分占有漿體，避免出現(xiàn)沒(méi)有砂支撐的多余漿體。配置時(shí)要經(jīng)過(guò)反復(fù)多次試驗(yàn)，在配制混凝土?xí)r大體有以下規(guī)律：即用上述方法求出的砂率，基本上符合細(xì)度模數(shù)為2.5的中砂。砂子細(xì)度模數(shù)每減少0.1，在配制混凝土?xí)r宜減少1%的砂率，以利于漿體充分包裹住砂粒。反之砂細(xì)度模數(shù)每增加0.1，混凝土的砂率宜增加1%，以避免出現(xiàn)沒(méi)有細(xì)集料支撐的漿體。
如某工程混凝土設(shè)計(jì)的漿體量為330L，粗集料的空隙率為40%，要配置坍落度為180mm的大流動(dòng)性混凝土，采用石子每立方米量為1 150/千克，石子實(shí)體積為1 150/2.7=426L，則砂漿體積為1000—426=574L砂漿含氣12L，砂漿體積則是574—12—330=232L，重量為232～2.65=615kg/m。此時(shí)的砂率為615/(1 150+615)～100%=34.8%。所用砂的細(xì)度模數(shù)為2.7，這樣就需要將砂率提高到37%，砂用量應(yīng)改變成1770×37%=655kg/m3，石量調(diào)為1115kg/m3。
結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)從混凝土配合比相互關(guān)系中進(jìn)行探討分析，從這些規(guī)律性中可以初步得出配制優(yōu)質(zhì)混凝土應(yīng)遵循的原則。首先是盡可能降低漿骨比值，即在符合混凝土施工性和強(qiáng)度等各種設(shè)計(jì)性能的基礎(chǔ)上，盡可能減少漿體含量，增加集料含量。減少漿體量的主要方法是減少單方用水量，在水膠比不變的情況，水泥和摻合料的數(shù)量也隨之降低，從而達(dá)到減少漿體含量的效果。同時(shí)可采取減水性外加劑、減水性摻合料和增加粗集料含量的方法得以實(shí)現(xiàn)
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