文摘

workability-dispersion-cohesion方法是一种新的方法对普通混凝土混合料的设计。该方法使用特殊系数称为workability-dispersion和workability-cohesion因素。这些系数与工作性混凝土混合物的流动性和稳定性。系数是获得特别图表根据混合需求和总体性能。方法是可行的,因为它涵盖了各种类型的总量可能不是在标准规范,不同的水灰比和不同程度的可加工性。简单线性关系发展中遇到的变量组合设计和以图形化的形式提出。方法可用于国家分级或细度可用的材料不同于常见的国际规范(如ASTM或BS)。结果与ACI和英国的混合料配合比设计方法。该方法可以扩展到覆盖所有类型的混凝土。

1。介绍

混凝土混合料配合比设计的过程组成材料的比例是合适的选择,以生产混凝土满足所需的所有属性的最小成本。已经进行了很多尝试开发一种可靠的方法对普通混凝土混合料配合比设计在世界的各个部分自从开始使用混凝土作为一种结构材料(1- - - - - -12]。在所有可用的方法中,ACI 211.1 [13),英国道路注意4号,和英国能源部(14,15)混合料配合比设计的方法是使用最广泛的在中东地区。许多中东国家适应这些方法的一个或多个作为其混凝土配合比的基础(例如科威特,沙特,约旦规范(16- - - - - -18])。因为可用的材料的变化(在许多国家)从美国或英国规格,使用美国或英国的混合料配合比设计方法需要特别注意,个人的经验,和特殊判断为了到达最优设计。因此,调整混合比例可能会变得缓慢而冗长。最常见的变化可用材料的总评分,形状,细度和质地。这些变化直接影响混凝土的和易性和最终的属性(11]。据默多克和小溪19),内维尔(14],El-Rayyes [10),两种最必要和重要条件达到经济混合设计过程中使用本地可用的材料和限制较少的采用规范的要求。一些研究已经出版强调可用的混合料配合比设计方法的修改(比如ACI 211.1)为了适应当地材料(20.- - - - - -25]。为了达到一个更好的关系比和强度,一些研究人员使用了特殊的情节EN和BS水泥26,27]。因此,ACI的使用或b方法未必会得到最优混合设计。因此,需要一种新的方法,该方法考虑了材料的变化,就成为必要。

除了上述问题,另一个困难,通常有经验的网站和遇到的组合设计,可使用性的评估。和易性已经使用定性描述的具体可以混合,运输,,压实,完成。因此,和易性是相当难以精确定义,因为它是密切相关的,其中,如下:(一)移动:该属性决定了如何轻松地周围的混凝土可以流入模具和强化,(b)稳定性:该属性决定了混凝土的能力保持稳定和连贯在混凝土生产质量,(c)压实性:该属性的具体决定如何压实混凝土容易消除气孔,和(d)精加工性:该属性用于描述容易产生指定的表面(28,29日]。

在网站中,通常使用特殊的经历和衰退测试结果一起评估和易性。虽然坍落试验不足以测量和描述混凝土的和易性,它是测试广泛用于世界各地的网站工作。然而,它与其他和易性措施,从而建立的关系程度的可加工性和发表在《文学。这里提到的一些参考资料描述这样的关系是(8,9,13- - - - - -15,29日,30.]。因为和易性测量和评估中遇到的问题,作者提到(研究)和易性的程度,而不是描述的绝对值。因此有必要获得因素直接与和易性的程度,可用于混合比例的估计。当然,这比混合设计一些测试相关的值,这可能代表的实际程度和易性或可能不实用或无法使用网站。

混凝土混合料配合比设计的另一个问题是水/水泥比的选择,以满足所需的属性。自从艾布拉姆斯在1918年制定了水/水泥比法律[1),众所周知,在普通条件下的接触和使用波特兰水泥、水/水泥比率主要是由强度的要求(13- - - - - -15]。因此,图中所示的关系1可以用来估计所需的水/水泥比一定的强度。图1是改建的图出现在能源部组合设计方法(15),但水泥/水比例绘制与抗压强度而不是传统的水/水泥比率。的使用比,而不是比率将导致曲线的线性化,进而会导致更好的估计结果。ACI 211.1中给出的值也绘制。再一次,使用比结果直线关系。值得注意的是,使用美国能源部的情节要求混凝土的抗压强度的测定用免费的水泥/水混合比例2当使用当地材料。这个值可以很容易地获得在任何国家或地区使用自己的当地材料。

从上述审查,它被认为是多么重要推荐一个实际的混合料配合比设计方法的实际属性可用的本地材料和可使用性的评估是在混合料配合比设计阶段考虑。

这项工作中描述的方法涵盖了普通混凝土混合,其中包括那些正常体重的骨料,正常强度范围(15 - 45 MPa, ACI 211.1),不含特殊材料如纤维,有一个正常的和易性程度从低到高(25 - 175毫米衰退,ACI 211.1),总是包含粗和细骨料(如罚款混凝土除外),不包含特殊外加剂。换句话说,任何特殊的混凝土是排除在外。

2。一般原则

这项工作描述的混合料配合比设计的方法使用如下的原则和假设。

(1)绝对体积的原则理论(ACI 211.1)被认为是适用的。理论指出,所有成分的绝对数量的总和,包括气孔,等于混凝土的体积的最后阶段。在数学形式,给出了如下: 在哪里体积混凝土处于最后阶段,在混凝土孔隙的体积,是体积固体颗粒的粗骨料,是砂浆的体积等于两个砂颗粒的体积的总和()和粘贴的体积(),。此外,粘贴的体积等于水的量的总和()和水泥的体积():。

单位体积的混凝土(紫外线= 1.0立方米或27立方英尺),方程可以写成的

(2)压实之前,砂浆层的总体积粗骨料颗粒,填充粒子之间的空隙,分散他们分开。基于这样的假设,(3)可以派生和书面形式 在哪里是一个因素相关的总体积砂浆固的砂浆颗粒,是一个因素允许粗骨料颗粒的分散,这基本上是影响程度的和易性和压实前后体积的变化,是干的总体积宽松的粗骨料颗粒,然后呢是宽松的粗骨料的孔隙率相对表达形式。

方程(3)可以改写形式 的因素WD的比率和,叫做(这项工作)“workability-dispersion”因素。从WD的定义和相应的因素和因素,它可以很容易地吸引因素WD考虑骨料的性质,其中包括(a)的最大大小,(b)细度(c)评分,(d)的形状和纹理,(e)的比重(压实与重粒子更容易),和(f)和易性的程度。柯玛[7)提出了一个因素混合设计,基于一个类似的原则。

在这个研究中,通过测量上述因素考虑骨料的孔隙率,测量细集料的细度模数,并获得骨料的级配一个简单的筛分分析测试。因素" WD "代表mobility-compactability原则,出现在和易性定义的介绍。

(3)另一个假设(考虑水泥砂矩阵)指出,水泥颗粒外套细骨料颗粒和分散它们分开但保持凝聚力和稳定。基于这样的假设,(5可以派生)。在数学形式(如用(4)),可以减少在其最终形式的关系 类似于粗骨料的因素,,,因素有关细骨料的总体积。WC,之间的比例和,被称为“workability-cohesion因素。”的总体积是干燥松散细骨料和细骨料的孔隙率的相对宽松的国家表示形式。

它可以很容易地绘制WC预计将影响因素(a)细集料的细度,表示为细度模数,(b)的形状,质地,和分级的微粒影响空洞,(c)和易性的程度,(d)总量的比重,并(e)所需的属性等硬化混凝土的强度、耐久性和不渗透性主要由水/水泥比控制和水泥的内容。

因素“WC”表示workability-stability-compactability原则,它出现在介绍。

(4)所示的值211.1 ACI卷裹入气的普通混凝土混合被认为是适用于第一估计混合设计。

(5)强度关系图所示1(一)被认为是适用的。图是一个繁殖的情节由美国能源部提供的使用方法比,而不是比率。也显示了ACI 211.1中给出的值(国际标准单位)。得到一个线性关系比所取代比率。使用修改后的DoE情节,必须获得由水/水泥混凝土的强度比为0.5(2)水泥/水比使用本地材料(DoE方法)。ACI 211.1可以直接用于获取力量。此外,不同的关系(类似于ACI 211.1)之间比和汽缸强度的混凝土可以获得实验和混合设计过程中使用,而不是使用图1(10,31日]。这样的情节所示的比较结果,之后将会出现在图5。在欧洲,Ujhelyi [32)提供了一个阴谋使用水泥强度符合EN 197 - 1规格,常见的组合、规范和合格标准水泥(CEM 52.5, 42.5和32.5)。根据Erdelyi [26这些值是0.92乘以EN 206 - 1水泥。这些情节是如图1 (b)和给定的值相比ACI 211.1。

(6)混凝土和易性主要分为三度:低,中,高。这包括在最具体的作品最实用的和易性的要求。

(7)因为workability-cohesion依赖周围的水泥浆量及其凝聚力包装内的细骨料颗粒和粗骨料的空隙,这取决于的总量在单位体积混凝土细骨料。因此可以得出结论,WD和WC的因素是相互依存的。占,右边的5)乘以校正因子。因此,一个新的(见方程(6)派生并写在表单 在哪里是干燥松散细骨料和单位重量吗细集料的重量。一个特殊的情节是获得的因素的细节都将在接下来的部分解释。

3所示。研究项目和程序

研究的基本步骤(1)决定的因素和情节“WC”和“WD”一节所讨论的考虑影响的变量,(2)获得不同的混凝土强度之间的关系使用当地材料和水泥/水比例的圆柱形标本(类似于ACI 211.1),(3)获得的强度与水泥混凝土立方体投/水比2 (0.5)使用本地材料(类似于英国能源部混合料配合比设计方法)。之后的过程包括以下步骤。

(I)各种混凝土混合成比例的,准备在实验室条件下使用ACI 211.1绝对体积法或英国能源部混合料配合比设计方法。然后这些混合仔细调整到所需的可加工性和最终的混合比例。

(2)因子" WD "是通过求解推导方程计算(2)和(4)如下: 在哪里调整重量是混合使用的粗骨料,的比重是粗骨料乘以单位重量的水,然后呢粗集料的干燥松散的单位重量。紫外线为1.0立方米,水的单位重量为1000公斤/立方米。kg-meter单位使用的所有单位。

的决心" WD "因素,以下变量被考虑:(a)粗骨料的比重,(b)骨料的最大大小,(c)的细度细骨料(表示为细度模数),(d)大部分单位重量和相应的孔隙比,和(e)和易性的程度。

(3)在理论配合比,裹入含气率的值()是第一个假设根据ACI的值出现在211.1混合料配合比设计方法。之后,这个值测定实验的最终调整后的比例混合。

“WC”(IV)的因素是决定使用(2),(4)和(5)。方程(8)可以派生和书面形式 在哪里的比重是细骨料乘以单位重量的水和是干的松散容重细骨料。

“WC”因素是首先计算(调整后最终混合)使用(8)并输入相应的值,,。作为取决于粗骨料的比重,比重的变化将导致的变化因此,校正系数,介绍了。

(V)为了获得“WC”因素之间的关系因素WC首次发现,恒定值的比重(被假定为粗骨料的比重= 2.8 = 1.0,最高的价值遇到的研究)。之间的关系比重得到和策划。

(VI)从步骤(IV)和(V),得到了两个情节:一个WC的因素和其他因素。考虑的变量因素获得了WC (a)时粘贴的体积的影响程度的可加工性和水/水泥比率,(b)的细骨料、细度模数(c)比重,(d)的松散细骨料的体积单位体积和相应的相对骨料颗粒之间的孔隙率。

(七)最终调整每个组合的混合比例是为了满足期望的程度的可加工性。空气含量测定,然后150毫米的立方体或/ 150×300毫米气缸准备根据程序中描述相应的标准(ASTM和BS)。立方体和圆柱体准备组3或更多,在标准条件下固化,然后进行强度测试28岁的天。

(八)的特殊混合水泥/水比2被分配,然后调整到所需的程度的可加工性。150毫米的立方体是根据英国标准,治愈在标准养护条件下,然后测试强度28岁的天。

(IX)毕竟得到了情节,特殊混合被新的“cohesion-dispersion”方法和分配与ACI 211.1和英国能源部混合料配合比设计方法

(X)的研究分两个阶段进行。

阶段1。这一阶段从1988年开始在科威特大学。在实验室条件下混合都准备。初步得到使用当地材料的关系。

第二阶段。这个阶段完成在约旦的方法应用于现场条件。网站是在Murhib和广达电脑项目水务局作者做材料和质量控制工程师。进行进一步的测试也在应用科学大学的实验室和哈桑王族的大学最后的情节在哪里检查。

4所示。材料

OPC来自两个来源中使用所有的混合。科威特OPC在阶段1和约旦OPC是用于第二阶段。介绍了自然和碎料的混合。表1和2总结聚合使用的属性。高范围介绍了骨料的级配的混合为了测试方法的适用性为各种各类的不是,有时候,接受ACI或英国标准。

5。结果与讨论

5.1。空气含量

表3显示测量结果的裹入气混凝土。裹入气是衡量使用ASTM C231方法中所描述的压力。很明显,测试结果接近ACI 211.1所示的值。因此,围捕的平均数据到最近的整数(第一估计混合比例)导致值的1%,2%,和3%裹入气聚集的最大大小40岁,20日和10毫米。这些值与假设裹入气值,它出现在ACI 211.1,适用于混合配比。

5.2。和易性

在网站,和易性是评估使用实践经验除了根据ASTM C143坍落试验结果。

在实验室里,和易性是评估使用衰退的结果,Vebe,和压实系数测试根据BS 1881年,101年、102年和103年,和ASTM C143。特殊的实践经验在评估混凝土和易性的程度也使用。没有明显的关系中获得的结果。这是归因于高可变性的混合和混合比例。因此没有情节了,结果没有显示。杜瓦高1964显示结果的差异以及不同聚合/水泥比率。尽管一些作者显示良好的压实系数之间的相关性或Vebe和可加工性9,10,13,14),这些测试通常不使用网站,从而保持实验室控制测试。然而,出现在引用的表可以作为准则来评估测试混凝土的和易性的程度但不能替代实际经验。

5.3。Workability-Dispersion因素" WD "

图2显示了砂的细度模数之间的关系和“WD”因子乘以因子归一化的结果。这是发现,对于相同的总大小," WD "增加细度模数的增加或总比重的增加。然而它是观察到,实际上,和易性程度从低到高的变化导致轻微的变化" WD "的价值因素。+ 4% - 3%不等的区别。因此,得出结论,为实际的可接受程度的和易性正常工作,主要影响因素中的粗骨料混合砂的细度和骨料的最大大小。这些结论和观察配合提供的表ACI 211.1。

" WD "之间的关系因素和细集料的细度模数被发现同样的比重是线性的(范围从0.9665到0.9931)。

5.4。Workability-Cohesion因素

图3显示之间的关系“WC”乘以workability-cohesion因素因素,不同的细度模数细骨料比率和不同程度的可加工性。很明显的情节为同一程度的可加工性“WC”因素减少细度模数的增加或减少比率。同时,同样的细度模数和相同的比例因子“WC”增加的增加混凝土的和易性。这可以归因于所需的更高的粘贴体积更高程度的和易性(15]。常数的值出现在情节粗骨料的比重。为简单起见,“WC”的值绘制的比重2.8(研究)中使用的最高价值。对于其他的比重值,校正因子()是通过使用情节。很明显从图4校正因子()增加比重下降。比重之间的线性关系获得了““因素””的形式与。

5.5。强度

5.5.1。阶段1

由于能源部组合设计方法是基于150毫米的立方体用的力量比率为0.50,立方体的强度由OPC的科威特和水泥/水的比例2测量和发现39.6 MPa时28天。标准偏差为2.43 MPa和5%的缺陷的范围是42.04到37.18 MPa。最小值是35,最大是44 MPa。使用多维数据集而不是为美国能源部圆筒混合设计方法需要得到更好的比较。混合设计根据ACI 150×300毫米气缸准备和测试。无论立方体的比较和汽缸强度是必要的,气缸强度被假定为0.80立方的强度(15]。这样的推荐值是在约旦和科威特的规范。

水泥和水之间的关系比和混凝土的强度如图5。关系是线性模式类似于图中所示1。ACI 211.1绘制的值进行比较。见过,比率为1.8及以上,ACI的价值往往高于那些作者的。ACI值接近的作者获得的值低比率。因此,可以得出结论,ACI的使用211.1方法会导致较低的强度值比预期的混合有点高比率。因此,可以得出结论,略低比例必须达到相同的强度结果如果ACI方法用于设计。作者建议值为0.02。作者发现这里El-Rayyes相媲美,1982年,在同样的条件下。之间的所有情节比和强度是线性的,如图5。

5.5.2。第二阶段

重复相同的步骤,在阶段1中,多维数据集用的力量比2和测试在28天使用OPC约旦被发现41.8 MPa,标准差为5.09 MPa。5%的缺陷范围从33.45到50.15 MPa。混凝土的强度和样品比率图所示5。ACI的结果相比211.1和修改Abdul-Jawad改建的,1984年,使用代替传统的比率比率。很明显从情节,Abdul-Jawed获得的值是最高的。这可以归因于Abdul-Jawad使用选择性材料在实验室条件下,作者提出了各种网站的条件下获得实际数据使用可用的材料。同时,作者的价值观有些低于ACI的值211.1。此外,之间的关系比和强度对所有阴谋被发现是线性的。

6。混合设计的步骤

以下是主要的设计步骤,设计中必须遵循普通混凝土混合的“cohesion-dispersion”方法在这些文章中讨论。

步骤0(识别和分类使用的骨料混合)。骨料的性质之前应该学习和了解设计混凝土混合物。以下测试必须完成:(1)筛分分析。(2)单位重量和骨料的孔隙率。(3)特定的重力和吸收。

以下变量必须获得或估计:(1)骨料的级配和偏离标准如果任何偏差存在于结果。(2)骨料的最大大小。(3)细集料的细度模数。(4)所有成分的比重和吸收,将用于混合。(5)干燥松散容重细和粗骨料。(6)孔隙率在干燥松散聚合计算使用的关系(15]:

步骤1(选择目标设计强度)。选择目标设计强度使用正常的程序:

步骤2(选择目标水泥/水比例)。选择水泥/水比例,满足强度、耐久性、或不渗透性。数据1和5可用于水泥/水比的估计满足强度要求。水泥/水比需要满足耐久性要求,可以通过使用任何公认的规范如ACI或BS。

步骤3(选择和易性)。如果没有指定和易性,使用当地规范来估计所需的程度的可加工性。表的使用在文献中出现的如在ACI 211.1和英国的DoE方法的混合设计有利于经验的个人。

步骤4(估计" WD "因素)。“WD”因素是获得使用图2。从图中,因素是获得。然后因素" WD " =从图中获取的值除以,在那里

第五步(计算粗骨料内容)。粗骨料的重量计算使用的关系 的价值可以认为1%、2%、3%,最大大小40的聚合,20日和10毫米。是粗骨料的比重。

步骤6(估计“WC”因素)。“WC”因素是使用图估计4。水泥/水比例从第2步而获得从步骤3得到工作性的程度。从图中获取的值3然后除以价值获得“WC”的价值因素,

步骤7(估计校正因子” ”)。从图得到校正因子4。

步骤8(计算细集料的重量)。细集料的重量计算使用公式 的值,,从步骤5、6和7,分别。细骨料的比重。的因素计算使用以下关系。

步骤9(计算的体积粘贴)。粘贴的体积计算使用(6)。

步骤10(计算水泥和水的内容)。水泥和水的含量计算使用的关系 然后 而且,。

请注意,从第9步了吗从步骤2比。水泥的比重可以认为如果不知道3.14或3.15。

第11步(修改和调整初始混合比例)。从前面的步骤中获得的值应该修改如果有任何限制(例如,限制水泥含量)指定。值被修改时,水泥/水比应该保持不变,其他值应该被修改,单位体积的原则是适用的。

步骤12(测试和调整最终的混合)。试应该混合和测试所需的属性。任何调整。稳定的混合可以调整,如果隔离观察,通过选择一个较低的价值WD或更高价值的WC。相反的如果可以做粘性混合。然而,ACI 211.1中描述的经验法则是非常有助于调整混合比例。

7所示。重复性和再现性的结果

最终值的混合比例混合测试的重复性和再现性。结果表明,获得的值都是重要和统计上接受。为了减少大量的计算和简化的读者,最后的结果在表4。在这张桌子,比、含水量、水泥含量、细和粗骨料内容获得使用方法都假定为100%。220混合得到的结果在24年的研究给出了表4。

统计分析的所有情节中出现的数字2- - - - - -6显示,高于0.90,95%置信区间是否在可接受范围之内。因为大量的情节,结果没有显示的情节点避免拥挤导致误读。

8。减水外加剂的影响

增塑剂的使用,水的还原剂,强塑剂、高档水还原剂将减少水的数量,同时保持和易性。一般来说,塑化和水外加剂可以减少含水量减少5 10%,而superplasticizing和高量程减水外加剂可以减少含水量15至30% (ACI 212.3 r)。取决于类型的掺合料,减少用量,混凝土的和易性。

为了研究混凝土外加剂对水减少的影响,几本已经准备,在实验室里进行了测试。十一个商业应用类型的增塑剂和其他七强塑剂被用于混合。图6显示了水减少混凝土外加剂时混合。所有的结果都在预期范围内报道在ACI 212.3 r。

9。耐久性要求

ACI 211.1需求达到耐久性对硫酸盐的攻击和海水可以安全地使用。正确的选择比和水泥的类型会导致安全耐久的混凝土。此外,工程师可以按照BS 8110的要求。

10。摘要和结论

这里介绍的workability-dispersion-cohesion混凝土混合料配合比设计的方法将是一个更好的选择对于地区本地的材料可能不遵循一定的规范允许使用大范围的总等级和属性。

第一个因子(workability-dispersion)代表混凝土生产的流动性和从容,包括它的紧实性,而第二个因素(workability-cohesion)代表稳定、凝聚力,和同质性,混凝土的混合。这里的方法确保了移动和稳定的混凝土混合料配合比设计。

的使用而不是传统的比例比例会更容易在评估所需的比例混合设计的简单线性插入。很明显,所有情节的关系呈现线性关系,使的使用方法简单和简单的可编程。因为workability-cohesion和workability-dispersion因素的存在,workability-cohesion-dispersion方法可以扩展到包括各种混凝土混合,如混凝土外加剂构成和自密实混凝土。

11。正在进行的研究

这项工作提出了一个广泛研究的第一阶段,覆盖各种类型的混凝土。作者调查的应用方法介绍了各种类型的外加剂。他们将于未来一旦统计测试和批准。

此外,应用程序的特殊类型的具体方法,如自密实混凝土,正在调查中。

附录

例子

假设一个中等的强度要求和易性混合了1.67(比),粗、细骨料的比重是2.65和2.60,分别。粗骨料的马克斯。20毫米大小。粗和细骨料的宽松的单位重量是1.45和1.4吨/立方米,分别。砂的细度模数= 2.20。考虑 从图2使用粗骨料的比重和砂的细度模数;因此WD = 0.495×1.45/0.453 = 1.58。

假设马克斯。20毫米大小。然后 从图4使用值、中和易性情节,细度模数为2.20,将1.12。也值=。同时从图3,值是1.076。然后。

细集料的重量,然后计算如下: 一旦估计细集料的重量,粘贴的体积计算= 1.404×0.462×656/1400 = 0.304立方米,等于。然后,是332公斤。和是199公斤。

因此水泥所需的重量是332公斤,199公斤的水,粗骨料的1123公斤,656公斤的沙子。

符号

:	体积含气率的混凝土
:	相关的因素的总体积砂浆固的砂浆颗粒
:	因素允许粗骨料颗粒的分散
:	相关的因素的总体积粘贴粘贴的固体量粒子
:	因素允许细骨料颗粒的凝聚力
:	干燥松散容重的粗骨料
:	干燥松散细骨料的单位重量
能源部:	部门的环境
:	粗集料的比重×单位重量的水
:	比重的细骨料×单位重量的水
:	校正因子
:	孔隙率在宽松的粗骨料
:	在松散细集料孔隙率
:	散装干宽松的粗骨料的体积
:	大部分干燥松散细骨料的体积
:	水泥的体积
:	粗集料的体积
:	体积混凝土的最后阶段
:	砂浆的体积
:	体积的粘贴
:	的砂量
:	体积的水
厕所:	Workability-cohesion因素
WD:	Workability-dispersion因素
:	细集料的重量
:	粗集料的重量
:	图表的因素。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。