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全国中文核心期刊 新鬼 建婊 船 中 国 科 技 核 心 期 刊 关于 承重墙用再生混凝土空心砌块的配合 比设计 中混凝土配制强度公式的商榷 李海彬， 李庆繁 ( 抚 顺市新型墙体材料 建筑节 能办公 室， 辽 宁 抚顺1 1 3 0 0 6 ) 摘要 ： 介绍了 承重墙用再生混凝土空心砌块的配合比设计 中的混凝土配制强度经验公式， 进而说明该公式存在的问题， 讨 论该公式是否能够用于计算空心砌块“ 混凝 土配制 强度 ” ， 而以此 为依据进行配合 比设计值得商榷， 最后提 出建议 。 关键 词： 砌块； 混凝土； 配制强度； 公式； 商榷 中图分类号： T U 5 2 2 3 + 4 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 0 7 0 0 2 9 0 3 Di s c us s i o n o n t h e f o r mul a o f c o nc r e t e s t r e ng t h pr e pa r atio n i n “ Ra t i o d e s i g n o f r e c y c l e d c o n c r e t e h o l l o w b l o c k f o r l o a d - b e a r i n g wa l l s ” L I H a i b i n ， L 1 Q i n g f a n ( Fu s h u n C i t y Ne w Wa l l Ma t e r i a l s En e r g y Co n s e r v a t i o n O f f i c e ， F us h u n 1 1 3 0 0 6， Li a o n i n g ， C h i n a ) 0 前言 1 在经广泛调查研究， 认真总结实践经验， 参考有关国外先 进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订的行业标准J G J 5 5 2 0 l 1 普通混凝土配合比设计规程 ( 以下简称 觇 程 ) 已 于2 0 1 1 年 1 2 月 1日 实施， 新 规程 对以粉煤灰为掺合料的 普通混凝土的配合比设计， 提出了有别于 盼 煤灰混凝土应用 技术规范规定的全新的设计理念。恰在笔者学习和研讨新 规程 及其这一全新的设计理念， 并考虑用于以粉煤灰为掺 合料的普通混凝土小型空心砌块配合比的设计之时，看到了 新型建筑材料) 2 0 1 2 年第 1 期刊登的 承重墙用再生混凝土 空心砌块的配合比设 ( 以下简称 配合比设 ) 一文， 并进 行了认真的学习和研究，希望能对以粉煤灰为掺合料的普通 混凝土小型空心砌块配合比设计有所帮助和借鉴。然而却感 到该文中， 用于计算空心砌块母体混凝土配料强度， 即混凝土 配制强度的经验公式【， J 见式( 1 ) 存在一些问题： 一是计算的 混凝土配制强度值过高， 与实际需要出入较大； 二是公式不尽 合理。因此， 式( 1 ) 能否用于计算空心砌块混凝土配制强度值 得探讨。本文拟就此进行讨论， 以求共同商榷。 收稿 日期： 2 0 1 2 0 2 1 5 作 者简 介： 李海彬 ， 男， 1 9 7 5年 生， 黑龙江鸡 东人 ， 工程师 。地址： 辽宁 省抚顺 市顺城 区隆城街 1 4方块 1号楼 1 单元 5 0 1 。 配合比设计 一文给出的混凝土配制 强度经验公式 配合比设计 一文及参考文献【 2 给出的空心砌块母体 混凝土配料强度 。 经验公式见式( 1 ) ： 0 = R o D H M K ( 1 - E ) + 6 6 ( 1 ) 式中： 。 _ 一 _ 一空心砌块母体混凝土配料强度， M P a ： R L空心砌块设计强度， M P a ； 一 成型工艺系数； 养护条件系数； 一 空心率影响强度的调整系数； K 体形系数； 一 空心砌块空心率。 。在J G J 5 5 2 0 l 1 中表示的是混凝土配制强度， 因此， 暂且认为式( 1 ) 中所说“ 空心砌块母体混凝土配料强度” ， 就 是生产空心砌块用混凝土配制强度 依据J G J 5 5 2 0 1 1 的规定， 混凝土配制强度 。 是混凝土应满足设计强度要求 应达到的大于设计强度的强度值，此值是以混凝土立方体 抗压强度表征的，以 此作为混凝土配合比 设计的最基本参 数。 从参考文献 2 、 3 】 中不难看出， 公式的推导者对该公式 的推导下了很大功夫，充分考虑了各种因素对混凝土配制强 度的影响， 确实做了大量的试验研究工作， 这一点值得肯定。 N E W BUI L DI NG MATE RI AL S 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李海彬 ， 等： 关于泺 重墙用再生混凝土空心砌块的配合比设计 中混凝土配制强度公式的商榷 2 经验公式存在的问题 2 1 计算的混凝土配制强度值过高 配合比设计 一文中， 利用式( 1 ) 计算设计强度R = 1 0 M P a 、 空心率为4 3 5 的混凝土空心砌块混凝土配制强度f o o = 3 9 2 M P a 。 表明生产空心砌块所用混凝土配制强度， 约为空心 砌块抗压强度的4倍，砌块的设计强度与混凝土配制强度之 比为R b f o = 0 2 5 5 ， 超出了实际需要。 又如， 在参考文献 3 】 中， 利 用式( 1 ) ， 进行强度等级为M U 7 5 、 空心率为4 7 的空心砌块混 凝土配制强度计算的结果是 Il。 = 2 9 7 8 M P a ，砌块的设计强度 与混凝土配制强度之比为R b f - 0 2 5 2 。 在参考文献 4 中， 利用 式( 1 ) 的变形， 进行强度等级为M U 5 0 、 空心率为4 5 5 的空心 砌块混凝土配制强度计算的结果是f o = 2 6 1 M P a ，砌块的设 计强度与混凝土配制强度之比只有R =0 1 9 。 四川等6 省有关建工、 建材科研单位， 对不同原材料组成 的混凝土试件抗压强度与混凝土小砌块抗压强度进行了9 9 5 个试件的对比试验， 取得大量的试验数据5 - 6 ， 现摘录部分数 据， 见 表 1 。 表 1 混凝土立方体试件强度与砌块 强度 的关系 从表 1 可知， 空心率的大小对砌块抗压强度有一定影响， 但空心率在一定范围内对强度的影响并不十分显著。这可能 3 0 新型建筑材料 2 0 1 2 7 是由于砌块的组成材料、生产工艺及成型机功能不同等原因 而引起的。据统计， 混凝土立方体试件抗压强度在2 9 4 5 8 8 M P a 时， 不考虑空心率的影响， 砌块强度与混凝土立方体抗压 强度( 实测平均值) 比值R 的加权平均值， 随着空心率的提 高而下降： 空心率为4 3 时， R l = 0 4 6 ； 空心率为4 5 2 时， R 1 = 0 4 3 ； 空心率为 5 0 时， k l： 0 4 0 。 显然， 砌块设计强度与由式( 1 ) 确定的 “ 混凝土配制强度” 之比， 远远超过在相同空心率条件下的实测强度比值， 即表明 由式( 1 ) 确定的空心砌块“ 混凝土配制强度” 过高， 远远超出实 际的需要， 而会提高设计配合比的水泥用量。 根据前述的试验数据， 按数理统计方法， 求得砌块空心率 与尺 】 之间的经验公式5 - 63 ： R l = f k f c u = 0 9 5 7 7 1 1 2 9 K ( 2 ) 式中： 混凝土砌块的设计强度， 即混凝土砌块2 8 d 抗压 强度， M P a ； 一 混凝土立方体试件2 8 d 抗压强度， M P a ； 卜砌块空心率( 以小数计) 。 考虑到各企业设备的差异及在试配过程中可能出现的偏 差， 为了确保新试制的小砌块达到预定的强度， 应使小砌块混 凝土的试配强度比 值提高1 5 ， 即： 厶D = 1 1 ( 3 ) 由式 ( 2 ) 和式( 3 ) 计算设计强度为 1 0 M P a 、 空心率为 4 3 5 、 空心砌块混凝土配制强度f o = 2 4 6 M P a 。 这里需要说明的是， 上述试验统计数据和式( 2 ) 是2 0 世纪 8 0 年代末、 9 0 年代初， 由国家建材局组织进行的， 当时砌块成 型机的生产能力和技术水平尚较落后，还在推广移动式成型 机。 进入2 1 世纪以 来， 尤其是近年来国 家淘汰落后产能的力度 不断加大， 国家发改委为加快转变经济发展方式， 推动产业结 构调整，完善和发展现代产业体系，发布了2 0 1 1 年第9 号令 产业结构调整指导目 录( 2 0 1 1 年本) ， 进一步明确限制“ 单班 年生产能力小于2 5 万IT I 混凝土小型空心砌块生产线” ，明令 淘汰“ 简易移动式砼砌块成型机、 附着式震动成型台 口 单班 1 万m 3 年以 下的混凝土砌块固定成型机” 。 使我国 砌块成型机的 生产能力和技术水平， 在不断引进和消化国外先进装备和生产 技术的基础上有了大幅提高， 而使砌块的成型质量( 包括强度) 得以提高， 从而在相同的砌块空心率的条件下， 空心砌块与混 凝土强度平均值( 实测值) 比 值R 撇 得以提高 因此， 利用 式( 2 ) 和式( 3 ) 计算空心砌块混凝土配制强度是可靠的。 2 2 式 ( 1 ) 存在的问题 式( 1 ) 对所采用的符号含义均作出了明确说明， 然而没有 对常数项“ 6 6 ” 的由来和单位加以介绍。为了解其含义， 翻阅 了参考文献【 2 】 、 4 ， 对此作出的说明是“ 由于砌块的设计强度 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李海彬， 等： 关于(儇 重墙用再生混凝土空心砌块的配合比设计 中混凝土配制强度公式的商榷 一 般不超过2 0 M P a ， 所以均方差 取4 M P a ， 1 6 4 5 x 4 = 6 6 ， 故 将此值直接写入了式中。” 其中“ 1 6 4 5 ” 是保证混凝土配制强 度具有G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 混凝土强度检验评定标准 所要 求的混凝土强度保证率P = 9 5 时， 对应的保证率系数t ( 又称 概率度系数) 。而 为强度标准差即均方差。 J G J 5 5 2 0 0 0 普通混凝土配合比设计规程 规定： “ 当无 资料计算混凝土强度标准差时，其值应按现行国家标准 G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 混凝土结构施工及验收规范 的规定取用” 。 式( 1 ) 中 取为 4 M P a ， 完全符合 J G J 5 5 2 0 0 0和G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2的规定。由此表明式( 1 ) 是由J G J 5 5 2 o 0 0 给 出的混凝土配制强度 。 计算公式( 4 ) 演变而来。 0 k 十 1 6 4 5 or ( 4 ) 式( 4 ) 中 。 表示的混凝土配制强度( 混凝土立方体抗压 强度平均值) ， 为混凝土的设计强度即混凝土立方体抗压强度 标准值 ( 等于混凝土强度等级值) ，与混凝土强度保证率 P = 9 5 时的保证率系数t = 1 6 4 5同混凝土强度标准差 的乘 积 1 6 4 5 o 之和。 式( 1 ) 中的 表示空心砌块的设计强度( 等于强度等级 值) 。1 7 b D H M K ( 1 一 E ) 则表示， 由空心砌块设计强度R 考 虑各种影响因素后折算的实心砌块设计强度，将其等同于式 ( 4 ) 中混凝土的设计强度 ， 而将 D M g ( 1 一 D取代 放在式( 1 ) 右侧第 1 项的位置上， 即由式( 4 ) 演变为式( 1 ) 。 因此， 式( 1 ) 中 。 表示的 “ 混凝土配制强度” ， 是由空心 砌块设计强度尺 折算的实心砌块设计强度( 即砌块抗压强度 平均值) R D M K ( 1 一 ) ， 与混凝土强度保证率P = 9 5 时 的保证率系数t = 1 6 4 5 同混凝土强度标准差 的乘积之和。 显然， 式( 1 ) 中A。 和式( 4 ) 中 。的含义截然不同， 前者 为由空心砌块设计强度，考虑各种影响因素后折算的实心砌 块应达到的抗压强度平均值R D H M K ( 1 一 E )与 1 6 4 5 之和， 即平均值与1 6 4 5 之和； 而后者为混凝土立方体抗压 强度标准值 与 1 6 4 5 o 之和， 即标准值与1 6 4 5 之和。 因此， 式( 1 ) 存在如下问题： ( 1 ) 式( 1 ) 中采用的符号、 术语欠规范。 式( 1 ) 中的符号， 既有早已废止的旧标准 ， 如T J 1 o _ _ 7 4 混凝土结构设计规范规定的用以表示混凝土标号的符号 R ； 又有新标准所采用的混凝土配制强度的符号 。 。所使用 术语亦不规范， 如“ 空心砌块母体混凝土配料强度” ， 实际要表 示的是用于生产空心砌块的“ 混凝土配制强度” 。 ( 2 ) 式( 1 ) 的推导者和使用者对于混凝土的强度等级( 设 计强度) 与混凝土空心砌块的强度等级( 设计强度) 有何区别 不甚了解， 将两者混为一谈。 混凝土的强度等级是由混凝土立方体抗压强度平均值， 减去混凝土强度保证率为P =- 9 5 J 保证率系数 1 6 4 5 与强度 标准差 的乘积，所得的混凝土立方体抗压强度标准值确 定； 而空心砌块的强度等级是由砌块的抗压强度平均值确定。 显然， 它们强度等级的确定有着显著的区别， 一个是以强度标 准值确定， 另一个则是以强度平均值确定。 正由于推导者和使用者对它们之问的区别不甚了解， 而 在式( 1 ) 中， 将 J G J 5 5 2 0 1 1 明确规定的应由混凝土强度等 级， 即混凝土立方体抗压强度标准值为依据， 确定的强度标准 差 ，却以空心砌块设计强度即空心砌块的抗压强度平均值 ( 砌块的强度等级值) 按照J G J 5 5 2 0 1 1 的规定取值， 而认为 “ 由于砌块的设计强度 ( 抗压强度平均值)一般不超过2 O M P a ， 所以均方差( 即标准差) 取4 M P a 然是错误的。 ( 3 ) 由式( 1 ) 所求“ 空心砌块母体混凝土配料强度” ， 并非 是J G J 5 5 2 0 1 1 规定的空心砌块用“ 混凝土配制强度” 。 混凝 土的配制强度是以混凝土立方体抗压强度平均值表征的， 由 J G J 5 5 2 O 1 1 给出的混凝土的配制强度计算公式可知，其是 由混凝土立方体抗压强度标准值加上强度保证率系数与标准 差之积 1 6 4 5 or求得。 然而式( 1 ) 所求的空心砌块母体混凝土配料强度 。 ，是 由空心砌块的设计强度即抗压强度平均值R ( 砌块的强度等 级值)折算成的实心砌块设计强度即应达到的抗压强度平均 值 D M K ( 1 一 E ) 加上强度保证率系数与强度标准差之 积 1 6 4 5 or求得。 由于式( 1 ) 中的 “ 空心砌块设计强度 及由其换算得 到的实心砌块设计强度 M K ( 1 一 D， 即式( 1 ) 右侧第 一 项， 既不是混凝土立方体的抗压强度平均值， 更不是混凝土 立方体抗压强度标准值。 因此， 式( 1 ) 所求“ 空心砌块母体混凝 土配料强度” ， 并不是混凝土立方体抗压强度平均值， 即非空 心砌块所用“ 混凝土配制强度” 。 3 结语 ( 1 ) 由于由式( 1 ) 求得的 “ 混凝土配制强度” 远远超出实际 需要， 以及由式( 1 ) 求得的 “ 空心砌块母体配料强度” 并非空心 砌块用混凝土配制强度， 因此， 由式( 1 ) 计算的“ 空心砌块母体 混凝土配料强度”能否作为空心砌块混凝土配合比设计的依 据， 值得商榷。 ( 2 ) 建议进行空心砌块混凝土配合比设计时采用式( 2 ) 和 式( 3 ) ， 求取空心砌块混凝土的配制强度。 为了能够正确地进行空心砌块混凝土配合比设计，避免 或减少错误发生， 冒昧提出以上意见， 以求共同商榷， 不当之 处敬请批评指正。 ( 下转第 4 8页) NE W BUI L DI NG M AT ER I AL S 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 范丽龙， 等： 泡沫混凝土凝结时间的实验研究 从图3 可见， 5 种不同水胶比泡沫混凝土的贯入阻力曲 线靠得很近， 说明在贯入阻力一定时， 所对应的时间很接近， 即不同水胶比情况下， 初凝和终凝时间都较接近。 从图4 可以 更清楚地看出， 泡沫混凝土凝结时间随着水胶比的增大， 凝结 时间有所延长， 但影响程度不如高铝水泥掺量显著。 当水胶比 从0 3 5 增至O 5 5 时， 初凝时间从 1 1 4 1 h 延长到 1 4 4 8 h ， 延长 了2 6 9 ； 终凝时间从2 0 0 3 h 延长到2 5 0 2 h ， 延长了2 4 9 。 一 般而言， 随水胶比提高， 单位泡沫混凝土中用水量增加， 水泥颗粒相对浓度下降， 水泥熟料水化反应产物需较长时间在 浆体中累计达到一定浓度，从而导致泡沫混凝土凝结时间延 长。 本研究中由 于加入C A ， 与其对泡沫混凝土凝结时间的显著 促进作用相比， 水胶比对凝结时间影响则退至较次要的地位。 2 4 F P掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响 水胶比( 0 4 ) 和C A ( 1 8 ) 掺量一定， 改变F P掺量， 泡沫混 凝土的贯入阻力曲线和凝结时间曲线分别如图5 和图6 所示。 1 60 1 4 0 1 2 0 皇1 0 0 8 0 6 0 幅4 0 2 0 0 曲线 曲线 曲线 曲线 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 O 时间 h 图 5 F P掺量对泡沫混凝土贯入阻力影响 图 6 F P掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响 从图5 可见， 随F P掺量的增加， 贯入阻力曲线的偏离程 度越大， 表明泡沫混凝土的凝结时间发生了变化。 从图6 可以 看出，相对于F P 掺量为0 8 时的凝结时间， F P 掺量为1 4 时泡沫混凝土的初凝时间延长了近 1 6 0 1 h ，其推迟程度达 1 4 0 1 ： 终凝时间延长了近 1 6 7 5 h ， 其推迟程度达7 9 8 ， 说 明泡沫混凝土的凝结时间受F P 掺量的影响很大。 其原因可能 是引入的泡沫剂掺量较大时， 浆体不仅稀而且孔隙率很大， 导 致浆体抗试针沉入的能力太小， 故而使凝结时间延长。 3 结语 ( 1 ) 考虑泡沫混凝土的特点， 结合水泥凝结时间测试中的 维卡仪和混凝土凝结时间测试的贯入阻力方法，提出了适合 泡沫混凝土凝结时间测试与评价的方法。 ( 2 ) 由普通硅酸盐水泥制备的泡沫混凝土中掺入高铝水 泥， 可以明显缩短凝结时间。随着高铝水泥掺量增加， 凝结时间 逐渐缩短； 在一定的高铝水泥和泡沫剂掺量下， 泡沫混凝土的 凝结时间随水胶比增大， 凝结时间延长， 但延长的幅度不显著； 在一定水胶比和高铝水泥掺量下， 随泡沫剂用量的增大， 泡沫 混凝土凝结时间显著延长。发泡剂对凝结时间影响最大， 其次 为高铝水泥掺量， 水胶比对泡沫混凝土凝结时间的影响最小。 参考文献： 【 1 】 王善拔 ， 贾怀锋 水泥 和缓凝剂 对混凝 土凝结 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t u t u .c o m