一、根據(jù)混凝土配制強(qiáng)度確定水膠比
（一）利用規(guī)范計(jì)算水(膠)比
《普通配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2011)給出混凝土水膠比的計(jì)算公式：
W/B=(αa·fb)/(fcu,0+αa·αb·fb)
式中：W/B——混凝土水膠比;
αa,αb——回歸系數(shù);
fb——膠凝材料28d抗壓強(qiáng)度，MPa;
fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度，MPa。
根據(jù)《普通配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2011)所給出的水膠比計(jì)算公式，再結(jié)合規(guī)范中關(guān)于水膠比公式中各參數(shù)確定的方法，逐步確定各參數(shù)，就可以計(jì)算出混凝土配制強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的水膠比。雖然很多專家認(rèn)為混凝土水膠比不是算出來的，而是試驗(yàn)出來的，但規(guī)范給定的公式可以計(jì)算出所配制混凝土的大致水膠比范圍，便于初學(xué)者試驗(yàn)。
（二）建立水(膠)比的一元回歸方程
在混凝土的生產(chǎn)過程中，根據(jù)所使用的原材料，根據(jù)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)實(shí)際，建立“膠水比——混凝土強(qiáng)度”的回歸方程。從生產(chǎn)和試驗(yàn)中隨機(jī)選取C10～C60的W/B與R28關(guān)系對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，使用電腦建立兩者的關(guān)系，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)直接利用兩者的關(guān)系確立水膠比。建立膠水比為x，對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度值為y，建立如下關(guān)系式：
y=ax+b
在混凝土配合比試驗(yàn)時(shí)，直接利用根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐所建立的關(guān)系式，直接確定混凝土配制強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的膠水比，然后取其倒數(shù)即為水膠比。
生產(chǎn)中產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)是不可避免的，只能使波動(dòng)減至最小，控制在許可范圍。所謂控制，實(shí)際上是在生產(chǎn)過程中對(duì)混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量控制，即按要求R28的預(yù)期平均值在要求的置信度范圍內(nèi)﹙Y1,Y2﹚內(nèi)取值時(shí)，相應(yīng)的X值應(yīng)控制的范圍，才能滿足在預(yù)定的置信度范圍內(nèi)合格，盡早發(fā)現(xiàn)問題，做到預(yù)防在先。因此，在選定混凝土的水膠比時(shí)，不是選定某一個(gè)確定的數(shù)值，而是選定一個(gè)水膠比區(qū)間。礦物摻合料摻量的選擇應(yīng)根據(jù)工程部位的強(qiáng)度、耐久性以及工作性確定礦物摻合料的摻量范圍，見表1。
表1各強(qiáng)度等級(jí)礦物摻合料摻量與水膠比推薦選用表 | ||||
強(qiáng)度等級(jí) | 粉煤灰單摻 | 粉煤灰、礦粉雙摻 | ||
水膠比 | 摻量 | 水膠比 | 摻量 | |
C10 | 0.70~0.66 | 30%~40% | 0.68~0.64 | 40%~50% |
C15 | 0.66~0.63 | 0.63~0.60 | ||
C10 | 0.68~0.64 | 40%~50% | 0.66~0.62 | 50%~60% |
C15 | 0.63~0.60 | 0.61~0.58 | ||
C20 | 0.62~0.57 | 20%~30% | 0.60~0.58 | 30%~40% |
C25 | 0.56~0.52 | 0.55~0.52 | ||
C20 | 0.59~0.54 | 30%~40% | 0.57~0.53 | 40%~50% |
C25 | 0.53~0.50 | 0.51~0.49 | ||
C20 | 0.57~0.53 | 35%~45% | 0.55~0.52 | 45%~55% |
C25 | 0.51~0.48 | 0.49~0.47 | ||
C30 | 0.49~0.46 | 20%~30% | 0.48~0.45 | 30%~40% |
C35 | 0.44~0.41 | 0.43~0.40 | ||
C30 | 0.47~0.44 | 30%~40% | 0.47~0.43 | 35%~45% |
C35 | 0.42~0.39 | 0.42~0.38 | ||
C40 | 0.41~0.38 | 15%~25% | 0.40~0.37 | 20%~30% |
C45 | 0.38~0.36 | 0.38~0.35 | ||
C40 | 0.40~0.37 | 20%~30% | 0.39~0.36 | 30%~40% |
C45 | 0.36~0.34 | 0.35~0.33 | ||
C50 | 0.34~0.32 | ≤15% | 0.34~0.32 | ≤20% |
C55 | 0.32~0.30 | 0.32~0.30 | ||
C60 | 0.31~0.29 | 0.31~0.29 | ||
C50 | 0.33~0.31 | 15%~25% | 0.33~0.31 | 20%~30% |
C55 | 0.32~0.29 | 0.32~0.29 | ||
C60 | 0.31~0.28 | 0.31~0.28 | ||
＞C60，＜C80 | 0.28～0.33 | —— | —— | —— |
≥C80，＜C80 | 0.26～0.28 | —— | —— | —— |
C100 | 0.24～0.26 | —— | —— | —— |
注： | ①所用水泥為P·O42.5，礦物摻合料為：Ⅱ級(jí)粉煤，S95級(jí)礦渣粉； | |||
②礦物摻合料的摻量根據(jù)氣溫變化，可以調(diào)整幅度±5%左右，即夏季比春秋季、比冬期摻量逐步增多； | ||||
③單摻要比復(fù)摻的摻量低10%左右； | ||||
④使用P.O52.5水泥時(shí)，水膠比可以增加0.03左右； | ||||
⑤高強(qiáng)混凝土使用S105級(jí)礦粉，適當(dāng)加入硅灰。 | ||||
二、根據(jù)混凝土耐久性修正水膠比
在混凝土配合比設(shè)計(jì)工作中，混凝土耐久性是根據(jù)工程環(huán)境的特點(diǎn)，在滿足混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。混凝土強(qiáng)度是各項(xiàng)指標(biāo)中最容易檢測的，在某種程度上混凝土強(qiáng)度可以反映混凝土的耐久性指標(biāo)。但為了滿足工程實(shí)際對(duì)耐久性的需求，應(yīng)有一個(gè)最大水膠比和最小膠凝材料總量的限制。
水膠比：(W/B)≤(W/B0)max=0.75-0.05H[1]
膠凝材料總量：C0≥Cmin=275+25(H+I)
式中：H——耐久性環(huán)境作用等級(jí);
I——配筋情況。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50746-2008)標(biāo)準(zhǔn)，把耐久性所要求的環(huán)境類別分為：一般環(huán)境、凍融環(huán)境、海洋氯化物環(huán)境、除冰鹽等其他氯化物環(huán)境、化學(xué)腐蝕環(huán)境，并把這些環(huán)境類別等級(jí)分為A(輕微)、B(輕度)、C(中度)、D(嚴(yán)重)、E(非常嚴(yán)重)、F(極端嚴(yán)重)六個(gè)等級(jí)，其H分別取1、2、3、4、5、6;對(duì)于I的取值，有配筋要求取I=1，無配筋取I=0。
當(dāng)耐久性確定的最大水膠比，小于依據(jù)強(qiáng)度確立的水膠比時(shí)，取依耐久性確定的水膠比進(jìn)行試配。如果強(qiáng)度超出配制強(qiáng)度的要求，調(diào)整礦物摻合料摻量，對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。最終找到一個(gè)既滿足混凝土耐久性要求，有符合混凝土強(qiáng)度要求，經(jīng)濟(jì)合理的水膠比。
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