含掺合料因素的混凝土强度公式及其应用
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建 筑 科 学
Ｓ¨Ｃ ＆ ｆ ＿ 【０ Ｊ０ＭＯＮ ＣＮｌ ｌ １ ０ＹＮ０ ＾ｌ Ｎ Ｃ ０ ２ｌＮＯ ｆ６ １ ０ ｛ ３ ０
含掺合料 因素 的混凝 土强度公 式及其应 用
梁剑 涛 （ 深圳市宝安 区工程质量检监督检验站 ５ １ １ １ ） ８０
长 。过去矿物 质掺 合料 （ 天然火 山灰材料 和工 业副产 品） 主要 出于经济和环保 的考虑 ， 作为 水 泥混 合材使 用 ，成为 水泥的组 成部 分 。因 此 ，在混凝土 配比设计中 ，我国采 用的 强度公 式 一直 只反映 强 度与水 灰比以 及水 泥实 际强 度的关 系 ，而没 有考虑 掺合料 的影 响 。事实 上，第六组 分对混凝土强度影响重 大。在 固定 水 灰比时 ， 些高活性掺 合料 的掺入。可提高 一 混凝 土强 度 １ — Ｏ ２ Ｍｐａ以上 。 ０ 由于普通 强 度公式 没有 体现掺 合料 的 因 素 ，所 以对 于掺 合料 品种不 同 、甚 至掺 量不 同的混凝 土 ，都 必须试 配 出其对 应的 系数 同的强度方程 ， 因而效率 低下。当前掺 加矿物 质掺合料 已成 为混 凝土改性的 重要措施之一 ， 变换 掺合料 品种 和掺量 是商 品混凝 土搅 拌站 和预制件厂常 见的工作。在这种情况下 ，普通 强度 公式 对生产 实践很 难起 到应有 的指导 作 用。因而 ， 迫切 需要发展出适合含掺 合料 混凝 土 配比设计 用的强 度公式 。
１掺合料 的强度效应
掺 合料 可对水 泥混 凝土 材料 产生较 大的 强度效 应 。为阐 明这种 强度 效应的 根源 和本 质 ，可 用 另一类 外加齐Ｊ ｌ 作对 比加以 ｉ 论 。 众 寸 所周 知 ，外加剂 也会 对水泥 混凝土 产生 强烈 强度效 应 ，但仔 细分析 ，这 两种 强度效 应是 有区别 的。 （）外加 剂是高分子量的 阴离子表面活性 １ 剂 ，掺 入水 泥材料 后 ，其阴 离子 吸附 水泥 颗粒表 面 ，使 电位负 值升 高 ，水 泥颗 粒之 间
摘 要 ：本 文阐 述混 凝土 厌水 比强 度 公式可 用于混 凝 土的 配 比设 计 ， 由 目标强 度推 算 出主 要的 比 参数 ， 也可 用十预 测 ，由混 凝
十的组成和配比 ，预测 其 ２ ｄ强度 。 ８ 关键 字 ：混凝 土 鲍 罗米 公式 掺合料 中图分类 号 ：Ｔｕ ５２ ８ 文献标识码 ：Ａ
当掺 合料 为粉煤 灰等 对需 水量 影响 较大 的材
料时 ， 水反比差异会很大 （ 可达 １％以上 ） 这 ５ 。 时 ，水灰 比的 变化成 为影 响胶 砂强 度的 重要 因素 。可 见胶结 料的 标准 胶砂 强度 事实 上综 合 了（ 或者说混 淆 ｒ 两个因素影响 ：一是掺 合 ） 料 火 …厌活性 的影 响 ； 是 水灰 比变 化带 来
文章编号 ： ６ ２ ７ １２ ０ ）Ｏｃ ０ ９ ２ １ ７ ３ ９ （ ０ ６ １ （ ）０ ６ ０
混 凝土 灰水 比强 度 公 式 （ 罗米 公式 ） 产生 斥 力而 大大 增进 系统 的流动性 。在 系统 鲍 是混凝 土 ＿ 程最 重要 、最 常用 的公 式。 一方 中 ，外加剂 只是 吸附 在水 泥颗粒 的 外表 或残 Ｉ ： ｔ 面， 它可用于混凝土 的配比设计 ，由 目 强度 留在 大孔和 毛细 孔内 ，而 没有参 与 水ｆ 物生 标 ｔ学 推算 出丰要 的 配比参数 （ ／ ；另一 方面 ， 成的 ｆ 反应 。由 于阴离子 非常 大 ，它们 也 ｗ ｃ） 它可用于预测 ，由混 凝十的组成 和配比 ，预测 未 能进 入 Ｃ—Ｓ Ｈ 的层状 Ｌ 。因而外加 剂 隙 对水 泥 材料 的 固 相 本征性 质是 没有 影 响的 。 其 ２８ 强 度 。 ｄ 传统 的混凝 由水 泥 、精 骨料 ，细 骨料 而掺 合料具 有 火 山灰性 （ 对矿渣 而 言具 有潜 和水 ４ 个组分所组 成。鲍 罗米强度 公式很好地 在水硬性 ，下同 ） ，它们会 与水泥水化后 产生 反映 了这 ４ 个组 分及其比例对强 度的影响 ， 成 的 ＣａＯＨ） 发生火 山灰ｆ 反应 ，生 成水化 （ ， ｔ学 为混 凝土 配 比 计算 的 一个 极 为有 效 的 Ｉ具 。 产 物 Ｃ Ｈ ，政 变 水 泥 浆 体 的 组 成 。 ： Ｓ （）外加 剂 对 强 度 的 影 响 是 通 过 降 低 水 灰 ２ ６ Ｏ年 代外加 剂发 明并 成为混 凝土的 第血组分 后 ，混 凝土进 入 了高 强与高 流态 的阶段 。 这 比而 间接 作用的。力学性 质的提 高，一般与水 时 ，外加剂 的因素 在 ｗ ／Ｃ这 个参数 里完全 灰比的减 小相当。水灰比一定时 ，掺与 不掺外 得到 反映 ， 罗米强 度公式 仍然 适 用。 鲍 加剂的 水泥材料 ，其水化 产物在 形态 、组 成 、
的影响 。正 如 ｌ面讨论过的 ，ｇ 加剂通过水灰 ： ｌ 、 比 变ｆ 来的 强度效 应 不应 该体现 在强 度公 ｔ带 式 一样 ，掺 合料 通过 水 灰比 变ｆ 来的 强度 ｔ带 效应 亦 ／ 应体现 公式 中 ， 则等 于在 强度 『 公式 中重复考虑 ＿ 厌比的因素 ，因此 ，用胶 ｒ 水 结料 标准 胶砂强 度作 ＲＢ值是 不 合理的 。 合理的ＲＢ（ 包括ＲＣ 应是在某 个固定的水 ） 灰 比下测 定的 胶结料 胶 砂强 度值 。为 与 国标 结构上 并无变化 ， 因而 ２ ｄ ８ 的强度 无明显的不 相衔接 ，可定义 Ｒ （ Ｂ 包括 ＲＣ 为，由掺合料和 ） 同。而掺合料参 与了生成水化物 的化学反应 ， 水 泥组成的胶结料 水灰 比固定为 ０．４时的 ４ 使 硬ｆ ｔ浆体 中 Ｃａ（ Ｉ 的 数量 、粒度 、结 ２ ｄ胶砂强度 （ ＯＩ ） ８ 按国标测定 ， 可用非 引气型 并 晶度 、 晶取 向以及 ｃ 结 ｓ Ｈ的数量 、 ａ Ｓ 、 的 ｇ 加剂将 胶砂流动度 调整至 １ ０± ５ ｍ） Ｃ ／ｉ ｌ 、 ３ ａ ｒ 。 硅酸 根聚 合 度等重要 参数 发生 变ｆ ，改 变 了 ｔ 这样 ，含掺 合料 因素的 灰水 比强 度 公式 水泥材 料固相的本 征性 质 。在水灰比一定 时 ， 可 写 戍 ： 掺 合料仍 强烈影响 着材料的 强度 。 ｆ，８ Ｋ１ ｃ ２＝ ＲＢ（ Ｂ／Ｗ Ｋ２ ） 从以 上分析 可知 ，ｇ 加剂 强度 效应 的根 ｌ 、 Ｋ１ （ ／Ｒｃ ＲｃＢ ＲＢ ） （ ／ｗ — ） Ｋ２ （） ２ 源 在于 水灰 比的改 变 ，因而 ｇ 加剂 的 因素在 ｌ 、 式（ 中 的 ＲＢ／ＲＣ 具 有 明确的 意义 ： ２） 混 凝土 强度 公式 中不直接 体现 ，强度 公式中 ＲＣ、ＲＢ是水泥 Ｃ在加入 掺合料前 后所测 得 的 水 灰 比 因素 即 包 含 了 外加 剂 对 强 度 的 影 的 强度 ；ＲＢ与 ＲＣ是在 同一水灰 比下（ ４ ） ０． ４ 响。而 掺 合料主要 不是 通过 水灰 比变ｆ ｔ来影 测定的结果 ， 未受水 灰比变化的影 响。 因此ＲＢ 响水 泥材料 强度 的 ，它的强 度效 应根源 在于 与ＲＣ之 比实 际上纯 粹地代表 了掺合料火 【灰 ． Ｌ Ｊ 材料 固相本 征性 质的改 变。 因此 ，掺 合料的 活性 （ 或潜 在水 硬性 ）引起的 强度效应 。 因素 应直 接体 现在 混 凝土 强度 公式 中 。 当配 制混 凝土 的水 泥品 种稳 定 ，水灰 比 变化不太 大时 ，ＲＢ／ＲＣ主要 与掺 合料的 品 ２含掺合料 因素的灰水比强度公式 种 、质量和 掺量 有关 。对 于某一 特定 的掺 合 ＲＢ Ｐ的 Ｐ）ＲＢ ／ 从 水 泥 组 成 的 观 点 看 ，混 凝 土掺 合料 料 ， ／ＲＣ是掺量（ ） 幽数 。记 （ （ ） 视作 为水泥 的组 成部分 水泥混 合 Ｒ ｃ ，并称 之为 掺 合料 强 度效 应 函数 。 Ｍ 可 材。 这样 ， 六组 分的混凝土系统可视作五 组分 至此 ，含掺 合料 因素的 灰水 比强 度 公式 的混凝 土系 统 ，其中水 泥组 分由原 来的 纯水 为 ： 泥（ 转换 为 另一种 水泥 Ｂ（ Ｃ） Ｂ＝Ｃ＋Ｍ ） 。在这 ｆ ， ８ ｃ ２ ＝Ｋ １－ （ Ｐ）・ ＲＣ（ Ｂ／Ｗ Ｋ２ （ ） ） ３ 种情 形 下 。鲍 罗米 强 度 公式对 此 系统 适 用 ， Ｋ１ 、Ｋ２为系数 ，主要 与骨科 有关 ，而 目Ｊ 『 与水泥 、掺 合料 无关 ，可通 过 试验 由回 归分 ｆ，８ ｃ ２ ＝Ｋ１ （ ＲＢ Ｂ／Ｗ Ｋ２ ） （） 于品 种 质 最 稳 定 的 水 泥 、 骨 料 ， 用 量 ： Ｋ１ 、Ｋ ２、Ｒ ｃ 为常数 ，于 是 ＲＢ 为 Ｂ 水 泥 ，即胶结 料的 实际 强度 。 ｆ ， ８ （ （ Ｂ ｃ２＝ Ｐ）ａ ／Ｗ ｂ） （） ４ 与普通 鲍 罗米强度公式相 比 ，式 （ ） １将结 ａ，ｂ 为系 数 ，与 水泥 、骨 ��
９ ０年 代 后 ，随 着 高强 、高 性 能混 凝土 的发展 ， 高活性掺 合料 迅速崛起 ， 正逐渐 成为 高强 、高性能混凝土 的第六组分 。第六组 分的 引入 ， 不仅出于对 经济和环保的考虑 ，更重要 的是 ，对混 凝土 的性能 （ 别是 耐久性 ）有 特
利。
混凝 土 第 六 组 分 的 概 念 出 现 的 时 间 不
建 筑 科 学
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含掺合料 因素 的混凝 土强度公 式及其应 用
梁剑 涛 （ 深圳市宝安 区工程质量检监督检验站 ５ １ １ １ ） ８０
长 。过去矿物 质掺 合料 （ 天然火 山灰材料 和工 业副产 品） 主要 出于经济和环保 的考虑 ， 作为 水 泥混 合材使 用 ，成为 水泥的组 成部 分 。因 此 ，在混凝土 配比设计中 ，我国采 用的 强度公 式 一直 只反映 强 度与水 灰比以 及水 泥实 际强 度的关 系 ，而没 有考虑 掺合料 的影 响 。事实 上，第六组 分对混凝土强度影响重 大。在 固定 水 灰比时 ， 些高活性掺 合料 的掺入。可提高 一 混凝 土强 度 １ — Ｏ ２ Ｍｐａ以上 。 ０ 由于普通 强 度公式 没有 体现掺 合料 的 因 素 ，所 以对 于掺 合料 品种不 同 、甚 至掺 量不 同的混凝 土 ，都 必须试 配 出其对 应的 系数 同的强度方程 ， 因而效率 低下。当前掺 加矿物 质掺合料 已成 为混 凝土改性的 重要措施之一 ， 变换 掺合料 品种 和掺量 是商 品混凝 土搅 拌站 和预制件厂常 见的工作。在这种情况下 ，普通 强度 公式 对生产 实践很 难起 到应有 的指导 作 用。因而 ， 迫切 需要发展出适合含掺 合料 混凝 土 配比设计 用的强 度公式 。
１掺合料 的强度效应
掺 合料 可对水 泥混 凝土 材料 产生较 大的 强度效 应 。为阐 明这种 强度 效应的 根源 和本 质 ，可 用 另一类 外加齐Ｊ ｌ 作对 比加以 ｉ 论 。 众 寸 所周 知 ，外加剂 也会 对水泥 混凝土 产生 强烈 强度效 应 ，但仔 细分析 ，这 两种 强度效 应是 有区别 的。 （）外加 剂是高分子量的 阴离子表面活性 １ 剂 ，掺 入水 泥材料 后 ，其阴 离子 吸附 水泥 颗粒表 面 ，使 电位负 值升 高 ，水 泥颗 粒之 间
摘 要 ：本 文阐 述混 凝土 厌水 比强 度 公式可 用于混 凝 土的 配 比设 计 ， 由 目标强 度推 算 出主 要的 比 参数 ， 也可 用十预 测 ，由混 凝
十的组成和配比 ，预测 其 ２ ｄ强度 。 ８ 关键 字 ：混凝 土 鲍 罗米 公式 掺合料 中图分类 号 ：Ｔｕ ５２ ８ 文献标识码 ：Ａ
当掺 合料 为粉煤 灰等 对需 水量 影响 较大 的材
料时 ， 水反比差异会很大 （ 可达 １％以上 ） 这 ５ 。 时 ，水灰 比的 变化成 为影 响胶 砂强 度的 重要 因素 。可 见胶结 料的 标准 胶砂 强度 事实 上综 合 了（ 或者说混 淆 ｒ 两个因素影响 ：一是掺 合 ） 料 火 …厌活性 的影 响 ； 是 水灰 比变 化带 来
文章编号 ： ６ ２ ７ １２ ０ ）Ｏｃ ０ ９ ２ １ ７ ３ ９ （ ０ ６ １ （ ）０ ６ ０
混 凝土 灰水 比强 度 公 式 （ 罗米 公式 ） 产生 斥 力而 大大 增进 系统 的流动性 。在 系统 鲍 是混凝 土 ＿ 程最 重要 、最 常用 的公 式。 一方 中 ，外加剂 只是 吸附 在水 泥颗粒 的 外表 或残 Ｉ ： ｔ 面， 它可用于混凝土 的配比设计 ，由 目 强度 留在 大孔和 毛细 孔内 ，而 没有参 与 水ｆ 物生 标 ｔ学 推算 出丰要 的 配比参数 （ ／ ；另一 方面 ， 成的 ｆ 反应 。由 于阴离子 非常 大 ，它们 也 ｗ ｃ） 它可用于预测 ，由混 凝十的组成 和配比 ，预测 未 能进 入 Ｃ—Ｓ Ｈ 的层状 Ｌ 。因而外加 剂 隙 对水 泥 材料 的 固 相 本征性 质是 没有 影 响的 。 其 ２８ 强 度 。 ｄ 传统 的混凝 由水 泥 、精 骨料 ，细 骨料 而掺 合料具 有 火 山灰性 （ 对矿渣 而 言具 有潜 和水 ４ 个组分所组 成。鲍 罗米强度 公式很好地 在水硬性 ，下同 ） ，它们会 与水泥水化后 产生 反映 了这 ４ 个组 分及其比例对强 度的影响 ， 成 的 ＣａＯＨ） 发生火 山灰ｆ 反应 ，生 成水化 （ ， ｔ学 为混 凝土 配 比 计算 的 一个 极 为有 效 的 Ｉ具 。 产 物 Ｃ Ｈ ，政 变 水 泥 浆 体 的 组 成 。 ： Ｓ （）外加 剂 对 强 度 的 影 响 是 通 过 降 低 水 灰 ２ ６ Ｏ年 代外加 剂发 明并 成为混 凝土的 第血组分 后 ，混 凝土进 入 了高 强与高 流态 的阶段 。 这 比而 间接 作用的。力学性 质的提 高，一般与水 时 ，外加剂 的因素 在 ｗ ／Ｃ这 个参数 里完全 灰比的减 小相当。水灰比一定时 ，掺与 不掺外 得到 反映 ， 罗米强 度公式 仍然 适 用。 鲍 加剂的 水泥材料 ，其水化 产物在 形态 、组 成 、
的影响 。正 如 ｌ面讨论过的 ，ｇ 加剂通过水灰 ： ｌ 、 比 变ｆ 来的 强度效 应 不应 该体现 在强 度公 ｔ带 式 一样 ，掺 合料 通过 水 灰比 变ｆ 来的 强度 ｔ带 效应 亦 ／ 应体现 公式 中 ， 则等 于在 强度 『 公式 中重复考虑 ＿ 厌比的因素 ，因此 ，用胶 ｒ 水 结料 标准 胶砂强 度作 ＲＢ值是 不 合理的 。 合理的ＲＢ（ 包括ＲＣ 应是在某 个固定的水 ） 灰 比下测 定的 胶结料 胶 砂强 度值 。为 与 国标 结构上 并无变化 ， 因而 ２ ｄ ８ 的强度 无明显的不 相衔接 ，可定义 Ｒ （ Ｂ 包括 ＲＣ 为，由掺合料和 ） 同。而掺合料参 与了生成水化物 的化学反应 ， 水 泥组成的胶结料 水灰 比固定为 ０．４时的 ４ 使 硬ｆ ｔ浆体 中 Ｃａ（ Ｉ 的 数量 、粒度 、结 ２ ｄ胶砂强度 （ ＯＩ ） ８ 按国标测定 ， 可用非 引气型 并 晶度 、 晶取 向以及 ｃ 结 ｓ Ｈ的数量 、 ａ Ｓ 、 的 ｇ 加剂将 胶砂流动度 调整至 １ ０± ５ ｍ） Ｃ ／ｉ ｌ 、 ３ ａ ｒ 。 硅酸 根聚 合 度等重要 参数 发生 变ｆ ，改 变 了 ｔ 这样 ，含掺 合料 因素的 灰水 比强 度 公式 水泥材 料固相的本 征性 质 。在水灰比一定 时 ， 可 写 戍 ： 掺 合料仍 强烈影响 着材料的 强度 。 ｆ，８ Ｋ１ ｃ ２＝ ＲＢ（ Ｂ／Ｗ Ｋ２ ） 从以 上分析 可知 ，ｇ 加剂 强度 效应 的根 ｌ 、 Ｋ１ （ ／Ｒｃ ＲｃＢ ＲＢ ） （ ／ｗ — ） Ｋ２ （） ２ 源 在于 水灰 比的改 变 ，因而 ｇ 加剂 的 因素在 ｌ 、 式（ 中 的 ＲＢ／ＲＣ 具 有 明确的 意义 ： ２） 混 凝土 强度 公式 中不直接 体现 ，强度 公式中 ＲＣ、ＲＢ是水泥 Ｃ在加入 掺合料前 后所测 得 的 水 灰 比 因素 即 包 含 了 外加 剂 对 强 度 的 影 的 强度 ；ＲＢ与 ＲＣ是在 同一水灰 比下（ ４ ） ０． ４ 响。而 掺 合料主要 不是 通过 水灰 比变ｆ ｔ来影 测定的结果 ， 未受水 灰比变化的影 响。 因此ＲＢ 响水 泥材料 强度 的 ，它的强 度效 应根源 在于 与ＲＣ之 比实 际上纯 粹地代表 了掺合料火 【灰 ． Ｌ Ｊ 材料 固相本 征性 质的改 变。 因此 ，掺 合料的 活性 （ 或潜 在水 硬性 ）引起的 强度效应 。 因素 应直 接体 现在 混 凝土 强度 公式 中 。 当配 制混 凝土 的水 泥品 种稳 定 ，水灰 比 变化不太 大时 ，ＲＢ／ＲＣ主要 与掺 合料的 品 ２含掺合料 因素的灰水比强度公式 种 、质量和 掺量 有关 。对 于某一 特定 的掺 合 ＲＢ Ｐ的 Ｐ）ＲＢ ／ 从 水 泥 组 成 的 观 点 看 ，混 凝 土掺 合料 料 ， ／ＲＣ是掺量（ ） 幽数 。记 （ （ ） 视作 为水泥 的组 成部分 水泥混 合 Ｒ ｃ ，并称 之为 掺 合料 强 度效 应 函数 。 Ｍ 可 材。 这样 ， 六组 分的混凝土系统可视作五 组分 至此 ，含掺 合料 因素的 灰水 比强 度 公式 的混凝 土系 统 ，其中水 泥组 分由原 来的 纯水 为 ： 泥（ 转换 为 另一种 水泥 Ｂ（ Ｃ） Ｂ＝Ｃ＋Ｍ ） 。在这 ｆ ， ８ ｃ ２ ＝Ｋ １－ （ Ｐ）・ ＲＣ（ Ｂ／Ｗ Ｋ２ （ ） ） ３ 种情 形 下 。鲍 罗米 强 度 公式对 此 系统 适 用 ， Ｋ１ 、Ｋ２为系数 ，主要 与骨科 有关 ，而 目Ｊ 『 与水泥 、掺 合料 无关 ，可通 过 试验 由回 归分 ｆ，８ ｃ ２ ＝Ｋ１ （ ＲＢ Ｂ／Ｗ Ｋ２ ） （） 于品 种 质 最 稳 定 的 水 泥 、 骨 料 ， 用 量 ： Ｋ１ 、Ｋ ２、Ｒ ｃ 为常数 ，于 是 ＲＢ 为 Ｂ 水 泥 ，即胶结 料的 实际 强度 。 ｆ ， ８ （ （ Ｂ ｃ２＝ Ｐ）ａ ／Ｗ ｂ） （） ４ 与普通 鲍 罗米强度公式相 比 ，式 （ ） １将结 ａ，ｂ 为系 数 ，与 水泥 、骨 ��
９ ０年 代 后 ，随 着 高强 、高 性 能混 凝土 的发展 ， 高活性掺 合料 迅速崛起 ， 正逐渐 成为 高强 、高性能混凝土 的第六组分 。第六组 分的 引入 ， 不仅出于对 经济和环保的考虑 ，更重要 的是 ，对混 凝土 的性能 （ 别是 耐久性 ）有 特
利。
混凝 土 第 六 组 分 的 概 念 出 现 的 时 间 不