空氣含量對混凝土配合比設計的影響

于麗波

(南京航空航天大學 金城學院,江蘇 南京 211156)

空氣含量對混凝土配合比設計的影響

于麗波

(南京航空航天大學 金城學院,江蘇 南京 211156)

混凝土配合比設計方法并不統一，我國的配合比設計認為新拌普通混凝土中空氣含量的值是固定的，美國的配合比設計認為這一值與粗骨料的最大粒徑相關。含氣量的不同將直接影響混凝土配合比的確定，因此，采用兩種方法計算配合比，并分別測定空氣含量及28 d強度，結果表明，新拌混凝土中空氣含量隨著粗骨料最大粒徑的增加而減小，這一變化較明顯，不能被忽略。

骨料；含氣量；配合比設計

混凝土配合比設計的本質是根據組成材料的性質，確定既能達到設計要求又經濟的各種材料的單位用量?；炷僚浜媳仍O計是土木工程專業最基本也是最重要的內容之一[1-3]。然而，混凝土配合比設計方法并不是統一的，在不同國家或地區間也存在一定的差異。以我國和美國混凝土配合比規范為例，我國混凝土配合比設計主要按照文獻[4]進行計算，美國主要按照文獻[5]進行計算，兩種規范中對于配合比設計中空氣含量所占體積的認定就存在差別。

1 問題的提出

單位體積混凝土中空氣含量如何確定，兩個規范有較大差異。對于普通混凝土而言，文獻[4]采用固定空氣含量，認為單位體積混凝土中空氣含量占總體積的1%。文獻[5]中空氣含量是根據骨料最大粒徑和坍落度值查表確定的，含量從0.2%～3%不等，趨勢是空氣含量隨著骨料最大粒徑的增加而減少。當最大粒徑為40 mm時，空氣含量為1%。加氣混凝土的空氣含量更高，從3%～8%[6-7]。因此，骨料粒徑對于空氣含量的認定是否有影響，影響的程度如何，需要通過具體的實驗進行驗證。

2 實驗原材料

實驗采用中聯復合硅酸鹽水泥，強度等級為PC32.5，混凝土設計強度等級為C30，水灰比0.38，碎石的最大粒徑分別是10 mm、16 mm、20 mm、25 mm、40 mm，碎石含水率1.7%，砂子的細度模數2.16，屬細砂，砂子含水率5.3%。坍落度設計值為30～50 mm。通過使用排水法測得試驗所用的碎石干表觀密度為2.34 g/ m3,砂的干表觀密度為1.90 g/m3。采用體積法計算混凝土中砂石用量,即

(1)

(2)

其中,α為混凝土含氣量百分數(%)，該實驗中文獻[4]方法計算時各種粒徑粗骨料的含氣量統一為1%，文獻[5]方法計算的粒徑為10 mm、16 mm、20 mm、25 mm、40 mm時所對應的含氣量分別為3%、2.5%、2%、1.5%、1%。

3 實驗方案及配合比

根據普通混凝土配合比計算公式，計算粗骨料最大粒徑分別為10 mm，16 mm，20 mm，25 mm，40 mm時所對應的各種原材料用量，計算方法按照文獻[4]進行，空氣含量分別按照文獻[4]和文獻[5]進行計算，共得出10組配合比，見表1、表2所列。

表1 JGJ混凝土配合比設計表

表2 ACI混凝土配合比設計表

4 實驗結果及數據分析

按照上述配合比進行混凝土的拌制，并采用AHC-7L型混凝土含氣量測定儀對上述10組新拌混凝土的空氣含量進行測定，結果見表3、表4所列。

表3 各粒徑JGJ混凝土的含氣量數值表

表4 各粒徑ACI混凝土的含氣量數值表

由表1可以發現，盡管在進行配合比計算過程中空氣含量的取值都為1%，但實測結果顯示，隨著粗骨料最大粒徑的不同，空氣含量的占比是會發生變化的，且變化的趨勢是粗骨料的粒徑越大，空氣含量越小，當最大粒徑達到40 mm時，空氣含量才是1%。這一結果與ACI的規程相一致，只是數值略有不同，這一點從表2也可以得到驗證，表2中的空氣含量的占比也是隨著骨料最大粒徑的增大而減小，且數值比計算值略小，但與JGJ相比與實際情況更接近，圖1可以更清晰的顯示不同計算方法下，新拌混凝土中空氣含量的實際情況及變化趨勢，由此可見，無論是實驗研究還是結構工程中，混凝土空氣含量的數值是隨著粗骨料最大粒徑的變化而變化的，這種變化值較大，不能被忽略。

圖1 JGJ與ACI新拌混凝土空氣含量對比折線圖

將拌和物制成100 mm×100m m×100 mm的立方體試塊，經過標準養護28 d后進行立方體抗壓強度實驗，得到結果見表5、表6所列。

表5 JGJ配合比混凝土抗壓強度

表6 ACI配合比混凝土抗壓強度

從圖2實驗結果可知，兩種方法配制的混凝土28 d抗壓強度都達到了設計要求，強度都超過30 MPa。從數值上看，ACI的抗壓強度值略高于JGJ混凝土，但總體上相差不大。

圖2 JGJ與ACI混凝土立方體抗壓強度對比柱狀圖

5 結束語

通過試驗發現，新拌混凝土中空氣含量并不是固定的，而是隨著粗骨料最大粒徑的增加而減少，含氣量的變化直接影響到單位體積混凝土中各組成材料的用量，影響混凝土后期的強度及耐久性[8-11]，因此， 這一變化不能被忽略，還需要從業人員通過大量細致的實驗最終確定新拌混凝土中空氣含量的變化規律，為實際工程服務。

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[4] JGJ 55-2011,普通混凝土配合比設計規程[S].

[5] ACI 318-2011,結構混凝土建筑規范要求[S].

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2016-07-19；修改日期：2016-07-21

于麗波(1981-)，女，黑龍江哈爾濱人，碩士，南京航空航天大學金城學院講師．

TU528.1；TU525.062

A

1673-5781(2016)04-0488-02