2.1基本要求
(1)强度等级。混凝土结构设计要求的强度等级。
(2)和易性。施工方面要求的混凝土拌合物的和易性。
(3)耐久性。保证在自然环境和使用条件下的耐久性(如,抗冻等级、抗渗等级和抗化学侵蚀性)。
(4)在保证以上3项材料性质的前提下,尽量做到节约水泥和降低成本,符合经济原则。
2.2主要控制参数
(1)水灰比。水与水泥之间的比例关系。
(2)单位用水量。1m3混凝土的用水量。
(3)砂率。砂与石的比例关系。
这3个参数与混凝土配合比设计基本要求密切相关,水灰比的大小直接影响混凝土的强度和耐久性;用水量的多少是控制混凝土拌合物流动性大小的重要参数;砂率反应砂石的配合关系,砂率对混凝土的影响主要体现在和易性。
2.3外加剂掺量的确定
外加剂的最佳掺量是获得最好技术经济效果的重要因素。规范中建议确定外加剂掺量的原则是:在满足混凝土性能要求的前提下,采用最低掺量。对这一原则的理解,最重要的是首先满足混凝土性能要求这一前提,而不是外加剂推荐掺量的低限。
在进行混凝土配合比设计以及试配时,首先选择外加剂的品种,了解外加剂的基本性能,然后通过混凝土试拌选定外加剂的合适掺量。外加剂掺量的选择主要取决于减水剂的合理用量,每种减水剂都存在最佳掺量,此时才可能产生相应的效果,从而达到所需的性能和经济技术指标。
2.4掺合料的选择与掺量
不同的掺合料具有不同的性质,活性掺合料的使用不仅可改善混凝土的性能,对混凝土成本的控制亦有不可忽视的影响。以常用的II级粉煤灰、矿粉为例,II级粉煤灰的需水量比一般为105%,矿粉的需水量比一般为95%,因此,使用不同的掺合料和不同的掺加比例对混凝土的用水量将产生不同的影响。另外,不同的掺合料品种、掺加量对混凝土的和易性、强度等产生不同的影响,使用时应根据对混凝土的质量要求和经济指标加以选择。
2.5用水量的选用
用水量是混凝土配合比设计中的一个重要参数,决定混凝土用水量大小的往往是混凝土的工作性而不是水泥水化的需要。理论上,达到水泥完全水化时的最小水灰比为0.23左右,而对绝大部分混凝土来讲,其用水量远比理论值要高。多余的水分一部分作为毛细水存在于毛细孔内,而其他的水蒸发后在混凝土内留下孔隙,对混凝土的性能产生不利影响。
在相同的工作性前提下,混凝土用水量的大小取决于外加剂的性能与掺量、胶凝材料的需水量、砂子的细度模数、石子的最大粒径、掺合料的品种及掺量等。
2.6水灰比法则的局限性
随着水泥技术的发展、外加剂水平的提高以及活性掺合料的普及使用,包罗米公式的适用性越来越表现出其局限性。有人用32.5级与42.5级水泥,也有人用42.5与52.5级水泥分别配制高强混凝土,得到的结果均显示不出差异;用42.5级水泥能配制出28天强度为125~130MPa的高强混凝土,而62.5级水泥反而不行。其原因是低水灰比时,水泥强度(水化活性)与配制混凝土强度的关系发生了变化。因此,在混凝土技术快速发展的今天,要想同时满足混凝土技术和经济性能,就必须了解混凝土组成材料的基本性质和各种材料之间的相互影响,以及合理使用材料,综合、全面地对混凝土配合比进行优化设计。