空气含量对混凝土配合比设计的影响

于丽波

(南京航空航天大学 金城学院,江苏 南京 211156)

空气含量对混凝土配合比设计的影响

于丽波

(南京航空航天大学 金城学院,江苏 南京 211156)

混凝土配合比设计方法并不统一，我国的配合比设计认为新拌普通混凝土中空气含量的值是固定的，美国的配合比设计认为这一值与粗骨料的最大粒径相关。含气量的不同将直接影响混凝土配合比的确定，因此，采用两种方法计算配合比，并分别测定空气含量及28 d强度，结果表明，新拌混凝土中空气含量随着粗骨料最大粒径的增加而减小，这一变化较明显，不能被忽略。

骨料；含气量；配合比设计

混凝土配合比设计的本质是根据组成材料的性质，确定既能达到设计要求又经济的各种材料的单位用量。混凝土配合比设计是土木工程专业最基本也是最重要的内容之一[1-3]。然而，混凝土配合比设计方法并不是统一的，在不同国家或地区间也存在一定的差异。以我国和美国混凝土配合比规范为例，我国混凝土配合比设计主要按照文献[4]进行计算，美国主要按照文献[5]进行计算，两种规范中对于配合比设计中空气含量所占体积的认定就存在差别。

1 问题的提出

单位体积混凝土中空气含量如何确定，两个规范有较大差异。对于普通混凝土而言，文献[4]采用固定空气含量，认为单位体积混凝土中空气含量占总体积的1%。文献[5]中空气含量是根据骨料最大粒径和坍落度值查表确定的，含量从0.2%～3%不等，趋势是空气含量随着骨料最大粒径的增加而减少。当最大粒径为40 mm时，空气含量为1%。加气混凝土的空气含量更高，从3%～8%[6-7]。因此，骨料粒径对于空气含量的认定是否有影响，影响的程度如何，需要通过具体的实验进行验证。

2 实验原材料

实验采用中联复合硅酸盐水泥，强度等级为PC32.5，混凝土设计强度等级为C30，水灰比0.38，碎石的最大粒径分别是10 mm、16 mm、20 mm、25 mm、40 mm，碎石含水率1.7%，砂子的细度模数2.16，属细砂，砂子含水率5.3%。坍落度设计值为30～50 mm。通过使用排水法测得试验所用的碎石干表观密度为2.34 g/ m3,砂的干表观密度为1.90 g/m3。采用体积法计算混凝土中砂石用量,即

(1)

(2)

其中,α为混凝土含气量百分数(%)，该实验中文献[4]方法计算时各种粒径粗骨料的含气量统一为1%，文献[5]方法计算的粒径为10 mm、16 mm、20 mm、25 mm、40 mm时所对应的含气量分别为3%、2.5%、2%、1.5%、1%。

3 实验方案及配合比

根据普通混凝土配合比计算公式，计算粗骨料最大粒径分别为10 mm，16 mm，20 mm，25 mm，40 mm时所对应的各种原材料用量，计算方法按照文献[4]进行，空气含量分别按照文献[4]和文献[5]进行计算，共得出10组配合比，见表1、表2所列。

表1 JGJ混凝土配合比设计表

表2 ACI混凝土配合比设计表

4 实验结果及数据分析

按照上述配合比进行混凝土的拌制，并采用AHC-7L型混凝土含气量测定仪对上述10组新拌混凝土的空气含量进行测定，结果见表3、表4所列。

表3 各粒径JGJ混凝土的含气量数值表

表4 各粒径ACI混凝土的含气量数值表

由表1可以发现，尽管在进行配合比计算过程中空气含量的取值都为1%，但实测结果显示，随着粗骨料最大粒径的不同，空气含量的占比是会发生变化的，且变化的趋势是粗骨料的粒径越大，空气含量越小，当最大粒径达到40 mm时，空气含量才是1%。这一结果与ACI的规程相一致，只是数值略有不同，这一点从表2也可以得到验证，表2中的空气含量的占比也是随着骨料最大粒径的增大而减小，且数值比计算值略小，但与JGJ相比与实际情况更接近，图1可以更清晰的显示不同计算方法下，新拌混凝土中空气含量的实际情况及变化趋势，由此可见，无论是实验研究还是结构工程中，混凝土空气含量的数值是随着粗骨料最大粒径的变化而变化的，这种变化值较大，不能被忽略。

图1 JGJ与ACI新拌混凝土空气含量对比折线图

将拌和物制成100 mm×100m m×100 mm的立方体试块，经过标准养护28 d后进行立方体抗压强度实验，得到结果见表5、表6所列。

表5 JGJ配合比混凝土抗压强度

表6 ACI配合比混凝土抗压强度

从图2实验结果可知，两种方法配制的混凝土28 d抗压强度都达到了设计要求，强度都超过30 MPa。从数值上看，ACI的抗压强度值略高于JGJ混凝土，但总体上相差不大。

图2 JGJ与ACI混凝土立方体抗压强度对比柱状图

5 结束语

通过试验发现，新拌混凝土中空气含量并不是固定的，而是随着粗骨料最大粒径的增加而减少，含气量的变化直接影响到单位体积混凝土中各组成材料的用量，影响混凝土后期的强度及耐久性[8-11]，因此， 这一变化不能被忽略，还需要从业人员通过大量细致的实验最终确定新拌混凝土中空气含量的变化规律，为实际工程服务。

[1] 蒋林华.土木工程材料[M].北京：科学出版社,2014.

[2] 湖南大学，天津大学，同济大学,等.土木工程材料(第2版) [M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3] 张 雄．建筑功能材料[M]．北京：中国建筑工业出版社，1994.

[6] 汤兆纬，陈冠红，张朝顺.土木材料[M].台北：培生教育出版集团,2005.

[7] 黄荣吾.土木材料[M].台北：三民书局,1995.

[4] JGJ 55-2011,普通混凝土配合比设计规程[S].

[5] ACI 318-2011,结构混凝土建筑规范要求[S].

[8] 张 凯，王起才，王庆石，等.含气量对混凝土早期强度的研究[J].混凝土,2015(3)：27～30.

[9] 李雪峰，付 智，罗 翥，等.高原低气压环境对新拌混凝土含气量的影响[J].东南大学学报(自然科学版),2014(5)：1046～1051.

[10] 张德思，成秀珍.硬化混凝土气孔参数的研究[J].西北工业大学学报，2002，20(1)：10～13.

[11] Neville A.Properties of Concrete Third Edition[M]. Pitman Punlishing Limited. London,1998.

2016-07-19；修改日期：2016-07-21

于丽波(1981-)，女，黑龙江哈尔滨人，硕士，南京航空航天大学金城学院讲师．

TU528.1；TU525.062

A

1673-5781(2016)04-0488-02