1、概述
由于市場環(huán)境和文化的不同，中美兩國在常態(tài)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法等方面也存在很大不同，本文就該問題進(jìn)行比較，希望可以給國外施工技術(shù)人員帶來一定的幫助。
2、配合比設(shè)計(jì)的前期工作
在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)收集相關(guān)工程設(shè)計(jì)資料，明確以下設(shè)計(jì)要求：
1)混凝土強(qiáng)度及保證率；
2)混凝土的抗?jié)B等級、抗凍等級及其他性能指標(biāo)；
3)混凝土的工作性；
4)骨料最大粒徑。
3、配合比選擇步驟中的異同
從上圖可以看出，中美規(guī)范在配合比選擇的步驟中，最大差別是中國規(guī)范中引入了砂率的概念，以確定粗細(xì)骨料用量；而美國規(guī)范則沒有砂率這個(gè)概念，在下文的配合比設(shè)計(jì)的基本參數(shù)中再進(jìn)行詳細(xì)的比較。
4、配合比設(shè)計(jì)的主要參數(shù)
4.1水膠比的選擇
水膠比不僅由強(qiáng)度決定，還決定于其他因素如耐久性。因?yàn)椴煌墓橇?，水泥和膠凝材料在同樣水膠比情況下一般獲得不同強(qiáng)度，所以針對實(shí)際所使用的材料建立強(qiáng)度與水膠比的關(guān)系非常必要。
4.1.1中國規(guī)范中水膠比的確定
水膠比應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)對混凝土強(qiáng)度的要求，通過試驗(yàn)確定。對于大中型工程，應(yīng)通過試驗(yàn)建立相應(yīng)的關(guān)系曲線，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求的水膠比。同時(shí)，水膠比還應(yīng)滿足耐久性要求。
水膠比計(jì)算公式：
4.1.2美國規(guī)范中水膠比的確定
當(dāng)無試驗(yàn)資料可用時(shí)，對于含有Type1波特蘭水泥(硅酸鹽水泥)的混凝土，可以在表1中得到近似和相對固定的數(shù)據(jù)。用有代表性的材料，在試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下試驗(yàn)28d的試塊，表1中的水膠比可以得到與之對應(yīng)的強(qiáng)度。
平均強(qiáng)度的選擇，應(yīng)該超出規(guī)定強(qiáng)度一定的幅度，以保證以后試驗(yàn)數(shù)據(jù)在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
4.2用水量的選擇
用水量與下列因素有關(guān)：骨料最大粒徑，顆粒形狀，骨料級配；混凝土溫度；氣體引入量；外加劑的運(yùn)用等。
4.2.1中國規(guī)范中用水量的選定
水膠比在0.40～0.70范圍，當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，其初選用水量可按表2選取。
4.2.2美國規(guī)范中用水量的選定
表3提供了用不同的骨料最大粒徑，有無引氣情況下混凝土用水量的預(yù)估。根據(jù)骨料的特征和形狀，用水量可能會(huì)高于或低于表中數(shù)據(jù)，但對初步預(yù)估這些數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠精確。
4.3骨料的選定
對于良好級配的骨料，公稱最大粒徑大一些的骨料要比小粒徑的所含空隙少。因此，對于單位體積的混凝土而言，大粒徑骨料的混凝土需要更少的砂漿。一般的，骨料最大粒徑應(yīng)該在滿足建筑物尺寸要求的同時(shí)選擇最大的。
4.3.1中國規(guī)范中骨料的選定
我國用砂率(砂與粗細(xì)骨料的重量比)這一概念來表征砂石用量之間的關(guān)系。在配合比設(shè)計(jì)中，先求出單位體積混凝土中骨料的總重量，再用砂率求出砂、石各自的用量。砂率的取值如表4所示。
同時(shí)，規(guī)范還指出：對于細(xì)砂和粗砂需相應(yīng)減小或增大砂率；對于坍落度不在10mm～60mm之間的混凝土及摻用外加劑和摻合料的混凝土，其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。
4.3.2美國規(guī)范中骨料的選定
ACI的混凝土配比設(shè)計(jì)方法中并未提出砂率這一概念。其基本思路是通過規(guī)定單位體積混凝土中粗骨料所占的體積(用搗實(shí)容重表征)確定粗骨料的用量(見表5)，然后用質(zhì)量法或絕對體積法求出砂的用量(其中粗骨料的體積通過表中的搗實(shí)體積和搗實(shí)容重及其密度求得)。
以上體積是以配制出工作性適于一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為依據(jù)的，對于工作性較小的混凝土，如混凝土路面工程所要求的粗骨料體積可增加10%左右，而工作性較大的，例如用泵送法澆筑時(shí)，可減少10%。
4.3.3中美規(guī)范骨料確定方法對比
對于粗骨料，我國規(guī)范考慮了卵石與碎石的區(qū)別，對于粗骨料的級配則認(rèn)為其符合規(guī)范要求，并指出若為單粒級則砂率應(yīng)適當(dāng)增大。這些規(guī)定過于籠統(tǒng)，廣泛。事實(shí)上，砂率取值的大小還與粒形和級配有關(guān)。
粗骨料粒形和級配對砂率的影響最終可歸結(jié)為一個(gè)性質(zhì)：空隙率。無論是粒形還是級配，都是因?yàn)槠鋵障堵实挠绊懚g接對砂率產(chǎn)生影響。把粗骨料的搗實(shí)容重與其表觀密度相比較我們就可以求得粗骨料的空隙率，從而繞開紛繁復(fù)雜的種種細(xì)節(jié)表征出粗骨料的性質(zhì)對砂率總的影響。
ACI的方法正是以簡單易行的測搗實(shí)容重的試驗(yàn)取代了種種復(fù)雜而又無法囊括一切的表格和規(guī)定，對于粗骨料的各種粒形，好抑或不好的級配均能起到指導(dǎo)作用。
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