全計(jì)算法HPC配合比設(shè)計(jì)

1、全計(jì)算法 HPC 砼設(shè)計(jì)Hpc 配合比設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)為王棟民、陳建奎教授研究發(fā)展的hpc配合比設(shè)計(jì)全計(jì)算法。2.1Hpc 配合比設(shè)計(jì)的基本原則滿足工作性的情況下，用水量要小滿足強(qiáng)度的情況下，水泥用量小，細(xì)摻量多材料組成及用量合理，滿足耐久性及特殊性能要求摻加新型高效減水劑，改善與提高砼的多種性能。2.2 全計(jì)算法配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)砼各種組成材料（包括固、液、氣三相）具有體積加和性；石子的空隙由干砂漿來(lái)填充；干砂漿由水泥、細(xì)摻料、砂和空氣所組成。該模型假定砼總體積為1m3（ 1000L ），由水、水泥、細(xì)摻料、空氣、砂、石部分組成， 對(duì)應(yīng)的體積分別為vw. Vc. Vf. , 漿體體積 （ V

2、e）=Vw+vc+vf+va ，vs+vg （骨料體積） =1000-ve ；干砂漿體積（ ves） =vc+vf+va+vs. 在 HPC 配合比計(jì)算時(shí)，式中 ve 和 ves 應(yīng)根據(jù)原材料及施工現(xiàn)場(chǎng)具體確定，理論值可作為參考。 C50HPC 配合比設(shè)計(jì)實(shí)例我們假定 ve=350； ves=460，砼含氣量4%。原材料采用，細(xì)集料采用渭河區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，粗集料為二級(jí)級(jí)配碎石，最大粒徑25mm；外加劑為聚羥酸高效減水劑，試驗(yàn)減水率 26%，摻量（ 1.0%×膠體材料用量） ；各原材料經(jīng)檢驗(yàn)符合 （客運(yùn)專線高性能砼暫行技術(shù)條件）要求。3.1 配制強(qiáng)度 =50+1.645*6=6

3、0MPafcu。 p砼試配強(qiáng)度（fcu 。 0砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度（mpa）；ó強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（ mpa）；3.2 水膠比 =1/ （ 60/0.48*42.5*1.09）+0.52 ） =0.31mpa）；A B回歸系數(shù);回歸系數(shù) AB 資料顯示以下取值都有人用過(guò)，而且更傾向于后者，實(shí)際上水膠比很大程度上已經(jīng)驗(yàn)確定， 因此讀者可以根據(jù)具體情況及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算選取更合理的水膠比。表 1回歸系數(shù)選用表3.3 用水量3（ 350-40 ） /（ 1+0.335/0.31 ） 149kg/m3其中 0.335 為體積摻量有關(guān)。 計(jì)算表明體積摻量的變化對(duì)摻量系數(shù)影響不大，見(jiàn)下表。在一般計(jì)算中采用0.335 就可

4、以，當(dāng)細(xì)集料的密度與設(shè)計(jì)值相差較大時(shí)，可用下表系數(shù)進(jìn)行精確用水量計(jì)算。表 2 細(xì)集料的體積摻量對(duì)系數(shù)的影響（注：括號(hào)內(nèi)為質(zhì)量摻量（ %）3.4 膠凝材料用量Mb=mc+mf+mk=w/ （w/b ） =149/0.31=481kg取 mf=mk=100kgmc=281kgw/b- 氺膠比；mb、 mc、 mf 、 mk 、分別為每立方米膠凝材料、水泥、粉煤灰、礦粉用量（ kg ）；3.5 砂率及集料用量-4=（ 460-350+149 ） /（ 1000-350）=40容重取2380kg/m3可得ms=700kg/m3mg=kg/m3Sp-砼砂率；Ms 、 mg-砂、石每方用量（kg）；3.6

5、 配合比計(jì)算結(jié)果匯總表 3C50HPC 的配合比計(jì)算結(jié)果3.7 砼拌合物性能根據(jù)以上計(jì)算的配合比設(shè)計(jì)值，試拌的砼拌合物性能如下表所示：表 4新辦砼拌合物性能3.8 砼耐久性指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果表 5砼各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果4 總結(jié)及體會(huì)4.1 關(guān)于 ve 及 ves通過(guò)對(duì) HPC 配合比的試配和調(diào)整工作，發(fā)現(xiàn)低標(biāo)號(hào)或低坍落度砼在ve 小于 350L 時(shí)，也具有很好的工作性和和易性，具體范圍見(jiàn)下表：標(biāo)號(hào)ve（L/M3)ves（L/m3）vs+vg（L/m3）c50（雙摻 F/K)345359441473651662c30（單摻粉煤299323431460664693灰）注：c30 砼分為墩身和灌注樁兩種，這兩個(gè)配

6、合比無(wú)論從坍落度、 容重，還是含氣量方面都有較大的差別，因此數(shù)據(jù)離散較大。F-粉煤灰；k-礦粉可以看出對(duì)于高強(qiáng)度的HPC由于膠凝材料用量大，漿體體積ve基本在350L左右，而對(duì)于c50以下標(biāo)號(hào)HPC,漿體體積ve基本處于300330 之間。另外，根據(jù)配合比全計(jì)算法理論，可由碎石最大粒徑，通過(guò)表觀密度和堆積密度得出空隙率，進(jìn)而計(jì)算出ves，表 7石子最大粒徑與ves 的關(guān)系碎石最大粒徑（ mm）192531.5ves計(jì)算值（ L/m3）444426412ves取用值（ L/m3）450430420但以上計(jì)算中未考慮砼含氣量大于其自然狀態(tài)下含氣量（約 1%）的情況，例如加入引氣成分。因此筆者建議v

7、es 的取值應(yīng)考慮到這部分額外含氣所增加的部分，可參考以下公式：Ves=（Q-1%）*1000+ves取用值-5Q-砼設(shè)計(jì)含氣量（%）這是砼配合比全計(jì)算法在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)問(wèn)題。這也是在例子中我們假定 ves=460 的原因。4.2 關(guān)于細(xì)摻料摻量問(wèn)題根據(jù)配合比全計(jì)算法理論，水泥和細(xì)摻料的體積比vc：vf=3 ：1，換算為細(xì)摻料質(zhì)量摻量為21% 時(shí)，滿足ve=vw+vc+va ，但試驗(yàn)研究證明：砼中粉煤灰摻量超過(guò)25%時(shí)，對(duì)砼的性能才會(huì)有明顯的改善；而另一主要礦物摻合料磨細(xì)礦渣通常在砼中的最佳摻量為30%50% 。因此經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的拌合調(diào)整，最終確定細(xì)摻料的摻量范圍見(jiàn)下表：表 8HPC 配合比

8、參數(shù)表 -2在用配合比全計(jì)算法進(jìn)行礦物細(xì)摻料的計(jì)算時(shí)，可結(jié)合水泥的性質(zhì)、細(xì)摻料的性質(zhì)權(quán)衡考慮，找到質(zhì)量與成本的平衡點(diǎn)，再結(jié)合工程上的特殊要求，確定合適摻量。4.3 關(guān)于容重計(jì)算選取問(wèn)題在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用配合比全計(jì)算法算出的砼容重普遍偏低，而且設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)越低越明顯，在上面所舉的例子中，砂石料通過(guò)計(jì)算所得如下：Ms= （ ves-ve+w）× ps-6=（ 460-350+149 ）× 2.65=686kg/m3Mg= （1000-ves-w ）× pg-7=（ 1000-460-149 ）× 2.70=1056kg/m3Ps、 pg- 砂、碎石的密度（g/cm3 ）；砼容重 =2371kg/m3此外隨著引氣成分的加入，砼含氣量增加，密度會(huì)隨之減少，根據(jù)密度與砼耐久性的關(guān)系，筆者認(rèn)為根據(jù)砼設(shè)計(jì)含氣量適當(dāng)提高砼的容重是合適的。在計(jì)算砂石料時(shí)我們?nèi)钥梢匝赜肑GJ55-2000 中的方法，先假定容重，根據(jù)砂率計(jì)算出砂石用量，效果較好， 此外因?yàn)檫@種方法經(jīng)驗(yàn)成熟，也是我們采用的原因之一。5 結(jié)束語(yǔ)由上論述可得出結(jié)論；全計(jì)算法建立了普遍適用的砼體積模型，由此推導(dǎo)出用水量公式和砂