新型高性能混凝土数字量化应用技术001

数字量化计算的内容1.水泥应用技术指标的数字量化计算2.粉煤灰应用技术指标的数字量化计算3.矿渣粉应用技术指标的数字量化计算4.硅粉应用技术指标的数字量化计算5.混凝土实用配合比设计数字量化计算6泵送剂应用技术指标的数字量化计算7.砂石调整技术指标的数字量化计算多组分混凝土理论σ——标准稠度水泥浆体的强度（MPa）；u——胶凝材料填充强度贡献率；m——单方混凝土中硬化密实浆体的体积。预湿骨料技术理论砂石最佳用量的计算原理和方法混凝土用水量的准确区分计算预湿骨料技术的生产工艺及设备水泥必须检测的技术指标1.抗压强度2.密度3.比表面积4.需水量5.水泥中SO3的含量技术思路为了解决配制混凝土时水泥用量与混凝土强度之间对应关系，特别是使用同一强度等级的水泥配制某强度等级的混凝土时水泥用量差别很大，水泥与外加剂的适应性不好的难题，实现提高混凝土企业产品质量、控制成本的目的。建立配制单位强度（为混凝土贡献1MPa强度对应的水泥的质量）混凝土所用水泥量的计算公式。标准稠度水泥浆强度的计算方法砼商网水泥水化形成的纯浆体的强度与标准水泥胶砂的强度不同。水泥水化形成的纯水泥浆体的强度用标准水泥胶砂的强度除以标准胶砂中水泥的体积比例求得。水灰比与强度的关系水泥的强度与水灰比的关系满足这样的规律，从0开始，随着水灰比的增加，水泥的强度增加，当水灰比达到标准稠度用水量对应的水灰比时强度最高，超过这一水灰比时，随着水灰比的增加，水泥的强度降低。若水灰比过小，水泥水化反应所需水量不足，会延缓反应进行；由于没有足够孔隙来容纳水化产物而阻碍未水化部分进一步水化，也会降低水化速度，强度降低，因此水灰比也不宜太小。在使用水泥前先检测水泥标准稠度用水量对应的水灰比，此水灰比既是水泥胶砂检测的合理水灰比。当水灰比在标准稠度对应的水灰比范围上下变化时，适当增大水灰比，可以增大水化反应的接触面积，使水化速度加快，早期强度提高，但水灰比过大，会使水泥石结构中孔隙太多，此时水灰比越大水泥强度越低，故水灰比不宜太大。根据以上原理和思路我们建立水泥化学反应形成的桨体强度的数字量化计算公式。0C0C0000C0S0W0CρVCSWρρρ水泥在标准胶砂中体积比的计算标准胶砂中体积比的计算公式：符号的意义:VC0--------标准胶砂中水泥的体积比C0---------标准胶砂中水泥的用量（450g）ρC0-------水泥的密度（2300—3100kg/m3）S0---------标准胶砂中砂的用量（1350g）ρS0-------砂的密度（2700kg/m3）W---------标准胶砂中水的用量（225g）ρW0-------水的密度（1000kg/m3）名称P·II水泥普通水泥矿渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥复合水泥密度305030002950230026502450体积比0.1690.1710.1740.2130.1900.202表1水泥的密度与水泥的体积比对照水泥水化形成的强度计算标准稠度水泥浆硬化形成的浆体强度计算公式：280C0Rσ=V符号的意义:σ0----标准稠度水泥浆的强度R28----标准胶砂的强度VC0----标准胶砂中水泥的体积比名称P·II水泥普通水泥矿渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥复合水泥R28605548353840VC00.1690.1710.1740.2130.1900.202σ0297322276164200198表2水泥标准胶砂的强度、水泥的体积比与纯浆体的强度对照0C000C0Wρ1100ρW1ρ100000标准稠度水泥浆表观密度计算公式标准稠度水泥浆硬化形成的浆体的表观密度计算公式：符号的意义:ρ0---------标准稠度水泥浆的密度W0----------水泥的标准稠度用水量ρC0--------水泥的密度名称P·II水泥普通水泥矿渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥复合水泥W0252729333231ρC0305030002950230026502450ρ0212421052051173918931824表3水泥的标准稠度用水量、水泥的密度与水泥浆的密度对照贡献1MPa强度所需水泥用量计算由于标准稠度的硬化水泥浆折算为1m3时对应的强度值正好是水泥水化形成浆体的强度值，1m3浆体对应的质量数值正好和ρ0的数值相等，因此水泥浆中水泥对强度的贡献可以用标准稠度水泥浆的密度数值除以标准稠度水泥浆的强度计算求得，其单位为kg/MPa，定义为质量强度比。具体计算公式如下：00ρCσ贡献1MPa强度所需水泥浆用量计算公式：符号的意义:C------提供1MPa强度所需水泥浆的用量ρ0------标准稠度水泥浆的密度σ0------标准稠度水泥浆体的强度名称P·II水泥普通水泥矿渣水泥粉煤灰水泥火山灰水泥复合水泥强度等级52.552.542.532.532.532.5R28605548353840σ0297322276164200198ρ0212421052051173918931824C(kg/MPa)7.26.57.410.69.59.2C20（25MPa）180163185265238230C30（35MPa）252228259371333322C40（46MPa）331299340488437423C50(58MPa）418377429615551534表4胶砂强度、纯浆体强度、纯浆体密度、1MPa强度水泥用量对照表4解释了同样强度等级的水泥配制混凝土时水泥用量差别很大的原因。粉煤灰必须检测的技术指标1.对比强度2.密度3.比表面积4.需水量比5.粉煤灰中SO3的含量掺合料活性的计算掺合料在混凝土中的作用主要考虑反应活性和填充效应。反应活性用活性系数表示，活性系数指同样质量的掺合料产生的强度与对比试验水泥强度的比值。填充效应用填充系数表示，填充系数指矿物掺合料的比表面积与表观密度的乘积除以对比试验水泥的比表面积与表观密度的乘积的二次方根。粉煤灰的填充效应粉煤灰的填充效应是指粉煤灰的微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中，就像微细的集料。微集料的存在有利于增加混凝土的强度。粉煤灰的表观密度与比表面积的乘积除以对比试验用水泥的表观密度与比表面积的乘积所得的商开二次方所得数值即是粉煤灰的填充系数。CC1CCρSuρS粉煤灰填充系数的计算作为基准水泥的填充系数:u1------水泥的填充系数(基准数据)ρC------水泥的密度SC------水泥的比表面积符号的意义:FF2CCρSuρS粉煤灰的填充系数:u2-----------粉煤灰的填充系数ρF-----------粉煤灰的密度SF-----------粉煤灰的比表面积其物理意义为1千克的粉煤灰填充效应产生的强度相当于u2千克的水泥产生的强度。符号的意义:活性指数测定试验测定试验胶砂和对比胶砂的抗压强度，以二者抗压强度之比确定粉煤灰试样的活性指数。试验胶砂和对比胶砂材料用量见表5表5试验胶砂和对比胶砂材料用量胶砂种类水泥（g）粉煤灰（g）标准砂（g）水（ml）28d强度（MPa）对比胶砂450——1350225R0=50试验胶砂3151351350225R1=45活性指数的国家标准计算方法：1280RH100R结果计算H28----活性指数（%）；R1------试验胶砂28d抗压强度（MPa）；R0------对比胶砂28d抗压强度（MPa）。符号的意义:活性系数的准确计算方法根据对比胶砂可知，450克水泥提供强度50MPa，则315克水泥提供的强度为0.7R0=35MPa，135克水泥提供的强度为0.3R0=15MPa；那么，掺粉煤灰的试验胶砂提供的强度包括315克水泥提供的强度（即0.7R0=35MPa）与135克粉煤灰提供的强度（即R1-0.7R0=10MPa）。所以，粉煤灰的活性系数由下式求得：10F0R0.7Rα0.3R式中：αF---------粉煤灰的活性系数；R1--------试验胶砂28d抗压强度（MPa）；R0--------对比胶砂28d抗压强度（MPa）。粉煤灰的取代系数用δc表示，其数值为活性系数的倒数，则代入以上数据可得本例中粉煤灰的活性系数αF=0.67，粉煤灰的取代系数δc=1.5。在混凝土配合比设计过程中可以用1千克粉煤灰取代0.67千克与对比试验相同的水泥，或者用1.5千克粉煤灰取代1千克与对比试验相同的水泥。这种设计思路在水泥和粉煤灰用量的计算方面实现了适量取代，比传统观念中粉煤灰等量取代和超量取代的观念更加科学，准确合理地使用了粉煤灰。取代系数的准确计算方法:δc=0.3R0/（R1-0.7R0）活性等级S75S75S95S95S105S105活性指数759096103106113活性系数0.170.670.871.11.21.43取代系数6.01.51.150.910.830.70表6粉煤灰活性等级、活性指数、活性系数与水泥取代系数的对照表6解释了同一强度等级的粉煤灰在取代水泥时用量差别很大的原因。矿渣粉必须检测的技术指标1.对比强度2.密度3.比表面积4.需水量比粒径大于45μm的矿渣颗粒很难参与水化反应，因此要求用于高性能混凝土的矿渣粉磨至比表面积超过400m2/kg，以较充分地发挥其活性，减小泌水性。比表面积为600m2/kg～1000m2/kg的矿渣粉用于配制高强混凝土时的最佳掺量为30%～50%。矿渣粉的填充系数可以用下式求得：KK3CCρSuρSu3--------矿渣粉的填充系数ρK--------矿渣粉的密度SK--------矿渣粉的比表面积计算求得的填充系数，其物理意义为1千克的矿渣粉填充效应产生的强度相当于u3千克的水泥填充效应产生的强度。粉磨矿渣要消耗能源，成本较高；矿渣粉磨得越细，掺量越大，则配制的高性能混凝土拌合物越黏稠。用于高性能混凝土的矿渣粉的细度一般要求比表面积达到400m2/kg以上。胶砂种类水泥（g）矿渣粉（g）标准砂（g）水（ml）28d强度对比胶砂450——1350225R0=50试验胶砂2252251350225R2=45表7测定矿渣粉活性指数试验中试验胶砂和对比胶砂材料用量活性指数的量化计算矿渣粉活性指数测定试验测定试验胶砂和对比胶砂的抗压强度，以二者抗压强度之比确定矿渣粉试样的活性指数。试验胶砂和对比胶砂材料用量见表7。活性指数的国家标准计算方法：矿渣粉活性指数按下式计算：20RA100R式中：A---------28d活性指数，%；R0--------对比砂浆28d抗压强度，MPa；R2--------试验砂浆28d抗压强度，MPa。结果计算活性系数的准确计算方法20K0R0.5Rα0.5R式中：αK--------矿渣粉的活性系数；R0-------对比砂浆28d抗压强度，MPa；R2-------试验砂浆28d抗压强度，MPa。根据对比胶砂可知，450克水泥提供强度50MPa，则225克水泥提供的强度为0.5R0=25MPa；那么，试验胶砂提供的强度包括225克水泥提供的强度（即0.5R0=25MPa）与225克矿渣粉提供的强度（即R2-0.50R0=20MPa）。所以，矿渣粉的活性系数由下式求得：矿渣粉的取代系数用δk表示，其数值为活性系数的倒数，则代入数据可得本例中矿渣粉的活性系数αK=0.8，矿渣粉的取代系数δc=1.25。在混凝土配合比设计过程中可以用1千克矿渣粉可以取代0.8千克与对比试验相同的水泥，或者用1.25千克矿渣粉取代1千克与对比试验相同的水泥。这种设计思路在水泥和矿渣粉用量的计算方面实现了适量取代，比传统观念中矿渣粉等量取代和超量取代水泥的观念更加科学，准确合理地使用了矿渣粉。取代系数的准确计算方法δc=0.5R0/(R2-0.50R0)表8矿渣粉活性等级、活性指数、活性系数与水泥取代系数的对照活性等级S75S75S95S95S105S105活性指数759096103106113活性系数0.50.80.921.061.121.26取代系数2.01．251.090.940.890.79表8解释了同一等级的矿