混凝土配合比：掌控关键参数|水泥|混凝土|粗骨料|耐久性|胶凝

美国泰勒教授给大家讲解：混凝土配比设计概述

https://www.youtube.com/watch?v=rv-JwoRfV0E

以下是根据视频录音翻译整理的文字，希望给大家提供一定的方便。

欢迎来到混凝土超级怪兽的世界。今天，我们将讨论混凝土配合比设计的入门知识。配合比设计是当前的一个巨大挑战，它相当复杂，就像尝试制作一种汤，但你不知道你有哪些配料。你知道你想要它尝起来怎样，也知道你不希望它尝起来怎样，但你不知道如何将所有这些不同的部分和碎片组合在一起，最终创造出令人高兴的东西。

是的，就是这样，我们开始吧。当你设计混凝土配合比时，你必须确切决定你想要获得哪些具体属性。这些属性有时是你想要的吗？例如，你可能有兴趣制作非常高强度的混凝土。有时你可能需要这样的混凝土。有时，你可能想要一个非常低强度的混凝土，你可能会问，为什么我会想要低强度的混凝土，这听起来并不好。为什么我会想要一个不是很坚固的东西？有时你可能想要制作混凝土，然后进行挖掘，之后你可能想要做一些事情，例如：如果你正在地下埋设管道，你可能需要修复区域，这就是所谓的低强度控制材料，通常是用贫混凝土混合。

也许你希望它能快速凝结，快速增强强度，也许你希望它凝结得很慢。也许你希望它能走很远的路，比如24小时内不凝结，然后突然凝结，哇，是的，你可能想要这样做。你可能想要控制其他属性，比如蠕变。什么是蠕变？蠕变是材料在恒定载荷下变形的程度。所以，对于非常高的建筑物，你不希望有蠕变，它可能会随着时间改变变形。30年后，它可能会导致窗户破裂，哦，是的，那太可怕了。

也许，你想改变弹性模量。什么是弹性模量？弹性模量通常是根据胡克定律来定义的，即弹性模量等于应力除以应变。好的，这与某物的可变形性有关，这是弹性模量，即在一定载荷下它的伸长量。

还有什么呢？也许你希望它有非常低的收缩率。我们之前讨论过干燥收缩和测试方法，也许你希望它极低。也许，你希望它有低裂缝率，这听起来不错。如果我们能制作出低裂缝的混凝土，我们将在后面讨论这个问题。也许，你希望它易于泵送，这可能很重要。也许，你希望它易于完成，或者也许，易于铺设，能够用于滑模摊铺机来放置混凝土。

我只展示了一些例子，还有更多你可能希望你的混凝土具备的特性。你可以，你可以让它成为这些特性中的任何一种，但要小心，真的要小心，你只能选择你真正想要的属性，只选择你真正需要的属性。所以，正如我在这里所说，虽然控制所有这些属性是可能的，但同时控制所有这些属性是不可能的。例如，制作轻质、高强度、低裂缝、易泵送的混凝土是一个巨大的挑战。

具有高弹性模量的混凝土是一个很大的要求。我们必须谨慎，只要求你真正、真正需要的东西。不要担心其他事情，作为工程师，我们喜欢要求一切，我们说：我们可以最大化，我们可以优化，我们可以让它发生，也许我们也能做到，但如果你只选择你真正想要发生的事情，你的生活会更容易，当然，你真的需要专注于这些工作。

你要求混凝土做的事情越多，它就会越昂贵，你成功的可能性就会越小，如果你不成功，那就不好了，因为混凝土通常会硬化，当它硬化而不正确时，你必须将其移除，这不好。然而，通常所有的混凝土混合物都有一些我们总是寻找的特定标准，我们总是希望它们是可操作的，这是考虑可建造性的一种方式，这取决于你正在建造什么。所以，如果你的混凝土要被泵送到建筑物的顶部，或者你正在建造一堵墙，或者是一块板、桥梁或铺路，每种不同的建造方式都有不同的可建造性或可操作性，你必须理解这一点并适应你的混凝土。

每个人都需要足够的强度，但是需要足够的强度，过多的强度对你没有帮助，额外的强度并不意味着更好的混凝土。现在就把这个想法放在你的脑海中，你需要的是所需的足够强度。耐久性是混凝土在其使用寿命期间的表现，在我看来，耐久性比强度更重要，你需要足够的耐久性。我们需要让它持久，我们需要让它存在，以至于我们孩子的孩子都能使用它。经济性是盈利能力，如果你设计并尝试做不经济的事情，它们将不会被使用，或者不会做任何事情，这是一个巨大的挑战。

控制所有这些关键要求的是什么？首先，我们从可操作性开始。可操作性由糊浆的数量和粘度控制。什么是粘度？粘度是流动的阻力。像蜂蜜这样的东西非常抗流动，具有高粘度。因此，糊浆越多，骨料在混合物中移动就越容易，糊浆的粘度也是我们可以用来控制我们确切想要的东西的另一个杠杆，粘度通常由不同的东西控制，其中之一是水含量，这是一个非常重要的参数，可能是混合设计中最重要的参数之一，水/水泥比或水/胶凝材料比，因为我们得到越来越多的异国情调和不同的水泥和粘合剂，我们通常改变胶凝材料的世界，这正是水的质量除以水泥的质量。这非常重要，非常有用，而且当这个数字上升时，它会使混凝土更流动，降低粘度。添加剂是另一个非常有用、非常强大的杠杆，它可以帮助我们改变混凝土的粘度，而不改变我们从水/水泥比中看到的效果，这对许多事情都很重要。

抗压强度对混凝土的耐久性至关重要，我们不应该为了好玩而改变这一点，我们必须小心。另一个对混凝土可操作性很重要的因素是骨料的级配，即骨料的尺寸分布、形状和纹理，这些都非常重要。

抗压强度通常由水泥比控制，水泥比越低，抗压强度就越高。骨料也很重要，它们占混凝土混合物的很大体积，如果骨料质量差，混凝土的抗压强度也会受影响。此外，如果骨料呈条状，它们会在混凝土内部产生应力集中，导致混凝土过早开裂，从而降低混凝土的抗压强度。因此，骨料对混凝土的抗压强度非常重要。此外，水泥浆如何粘结或附着于骨料也非常重要。

耐久性非常重要，水泥比是一个重要因素，空气孔隙系统也很重要，水泥浆的化学抗性也非常非常重要。次要胶凝材料，如粉煤灰、高炉矿渣、硅灰和天然火山灰，通常是其他工业的副产品，或者是我们从地球上开采并煅烧的材料，我们将它们添加到混凝土中以改善混凝土，使其与波特兰水泥发生更好的反应。这些都对混凝土的耐久性、抗裂性和抵抗外部化学物质渗透的能力至关重要。

经济性方面，水泥是混凝土中最昂贵的成分。如果能减少混凝土中的水泥用量，通常可以节省成本，但这也取决于其他成分的价格。但通常，减少水泥用量是降低混凝土成本的有效方法。如果能最大化利用次要胶凝材料，这些副产品的使用量越多，水泥的使用量就越少，通常这是节省成本的方法。如果能减少人工，即减少放置和完成混凝土所需的努力，如果能最小化对混凝土的干预次数，就能节省金钱。如果能减少特殊设备的使用，这些设备可能需要特殊的地方来处理这种混凝土，可能需要特殊的泵来泵送，如果这些设备只能在远处获得，那就不好了。你希望开发出适合日常工具和设备使用的通用混凝土。此外，如果使用特殊骨料，而这些骨料只能在远处的不同州获得，你将无法节省任何金钱，也不会使你的混凝土经济实惠。

我们要寻找的是什么？混凝土配合比设计是一种平衡行为。

当我们过分强调某一方面时，可能会导致另一个问题，我们必须理解所有这些因素如何结合在一起制作出优质的混凝土，这是非常具有挑战性的，但当做得好时，效果是非常令人印象深刻的。现在，我们将讨论混凝土混合物的典型比例，不用担心，我们将学习非常精细的方法来计算混凝土混合物的比例。但是你得到的结果通常会落在这些范围内，这是一个重要的秘密，如果不在这些范围内，那么你需要思考为什么，是否有特殊的骨料或特殊的属性，或者你是否在尝试做一些疯狂或不同的事情。因为，否则，如果你正在制作典型的混凝土，它们通常会符合我即将展示给你的标准。

所以，我有一个表格，显示了典型的混凝土混合物的体积，我在这里谈论的是体积，而不是重量。如果我们有这些成分，我们有粗骨料、细骨料、浆料（即水加水泥）、空气（即混凝土中稳定的气泡），这些加起来总共是100%。如果你想要一个低可操作性的混合物，也许像3英寸的坍落度，我们为什么需要这个？好吧，也许是为了铺路，也许是为了墙壁，也许是为了不需要太多流动性的东西，大约3到4英寸的坍落度，你通常会寻求获得大约42%的粗骨料和28%的细骨料，24%的浆料和6%的空气。现在，这并不意味着这些值是精确的，因为这种方法是一种估算值的方式，这些可能会在任何类型上变化1%到3%。

现在，如果你想要一个高可操作性的混凝土，也许是6到8英寸的坍落度，有时候，这些是你通常想要在你的混合物中使用的值。现在让我们看看这两者之间的区别，注意粗骨料有所下降，细骨料也有所下降，而浆料有所上升，这就像我一开始说的，如果你想要更流动的混凝土，通常需要更多的浆料。变化大约是6%，你注意到我在这里确切地取出了3%的粗骨料和3%的细骨料。现在，关于最佳方法有很多争论，我们将不时地讨论更多。总之，有时这些不重要，有时很重要。这取决于情况，但请注意，我从骨料中取出了一定量，并将其放入了浆料中，这是改变可操作性的典型方式。现在，另一件事是，如果你看总量，它接近70%的混合物，大约70%的混凝土混合物的体积是骨料，是的，这很多，这很重要，因为这很重要，以理解你的骨料如何影响你的混凝土混合物，这是未来的视频内容。

现在，得到一个比例尺是更好地看待这些事情的方式，我有一个堆叠的条形图，它显示了粗骨料、细骨料、浆料和空气的量，并且一切都按比例绘制。你可以看到浆料和细骨料非常相似，而粗骨料是最大的部分。

这是一些堆叠的条形图，你可以很容易地进行比较。再次强调，浆料和细骨料非常相似，而粗骨料是最大的部分，下面是空气的量。关于空气，大多数人认为添加空气只是为了耐久性，但实际上，添加空气对混凝土的许多属性都有好处，它可以使混凝土更易于操作。如果你在混凝土中添加空气，你实际上是在向客户出售空气，而空气是免费的，我们一直在呼吸它，它就在我们周围，这真的很酷。

正如我之前所说，这些是典型的数字，但你会惊讶于你计算或在日常混凝土生产中使用的实际值是多么接近这些典型值。使用骨料时，典型的比例是60%的体积是粗骨料，40%的体积是细骨料。许多现代混凝土混合物会使用两种粗骨料，就像大多数当前的混凝土一样，大多数创新工作实际上至少使用两倍的粗骨料来改善颗粒大小分布。例如，如果不是使用60%的粗骨料，你可能会使用两种粗骨料，其中一个约占40%，另一个约占20%，这将根据骨料的级配而变化。但是，细骨料的比例仍然接近40%。这就是对接下来内容的介绍，包括骨料以及它们如何影响混凝土混合物等等。谢谢。