高性能混凝土的混凝土外加剂掺量

几乎所有的外加剂都存在一个最佳掺量的范围，高性能混凝土外加剂也不例外。混凝土外加剂的掺量处于最佳范围内，可获得所需要的优异混凝土性能，从性价比来考虑，也是最经济的。外加剂掺量低了，达不到应有的应用效果;外加剂掺量高了，不仅不经济，而且会对混凝土性能产生不利影响。最常见的是：

①增大了混凝土的含气量，给混凝土引入了许多大气泡，导致混凝土强度和耐久性降低;

②增大混凝土的泌水，导致混凝土分层离析，施工性能降低，不均匀性增大;

③当缓凝型外加剂掺量超得太多时，会出现混凝土长时间不凝，引气剂超量时，会导致混凝土强度大幅度下降。

下面介绍两种确定混凝土外加剂掺量的方法

(1)用优选法优化混凝土外加剂掺量以优选法相似性与对称性原理为理论基础的优选法适用于高性能混凝土外加剂最佳掺量的确定。

设  T(u)=u-m/n-m

式中 u——外加剂掺量;

m——外加剂掺量下限;

n——外加剂掺量上限。

m、n值可根据生产厂家的推荐掺量或根据经验确定。

根据相似性与对称性原理，进行如下优化试验。

①以T(u)等于0.618为基点，在T(u)等于0~0.618之间和T(u)等子0.618~1之间重新进行黄金分割，这样便得到0.236、0.382、0.618、0.764、0.854五点，取上述五点所对应的外加剂掺量进行对比试验，并将试验结果进行比较，按下列原则确定最优区间：

a.若0.236点最佳，则最优区间为(0.0.382);

b.若0.382点最佳，则最优区间为(0.236.0.618);

c.若0.618点最佳，则最优区间为(0.382.0.764);

d.若0.764点最佳，则最优区间为(0.618.0.854);

e.若0.854点最佳，则最优区间为(0.764.1)。

②取第一轮确定的最优区间中0.618点和0.382点，继续进行优化对比。此时m、n取值为新区间的下限值和上限值，并将试验结果与第一轮得到的最优方案进行综合比较。通常情况下，进行两轮优选法试验，便足够准确。如果需要，可继续进行优化试验。

(2)数值分析法在优化混凝土外加剂掺量中的应用研究表明，混凝土强度与外加剂掺量之间存在着函数关系，且多数情况下呈非线性关系，少数情况下(在低掺量，水泥活性高时)呈线性关系。随着外加剂掺量增加，外加剂对水泥的增强作用和抑制作用同时存在，若二者配合得当，就存在一个最高的混凝土强度值，即存在一个最佳掺量，此时混凝土强度对外加剂掺量的一阶导数为零。

可利用五点公式对外加剂掺量进行优化，步骤如下

取等距节点u1=u0+ih(i=0、1、2、3、4;h为外加剂掺量差值),进行混凝土强度试验，并根据试验结果按下列五点公式计算各节点一阶导数近似值m;

m0=[-25f(u0)+48f(u1)-36f(u2)+16f(u3)-3f(u4)]/(12h)

m1=[-3f(u0)-10f(u1)+18f(u2)-6f(u3)+f(u4)]/(12h)

m2=[f(u0)-8f(u1)+8f(u3)-f(u4)]/(12h)

m3=[-f(u0)+6f(u1)-18f(u2)+10f(u3)+3f(u4)]/(12h)

m4=[3f(u0)-16f(u1)+36f(u2)-48f(u3)+25f(u4)]/(12h)

式中，f(u1)是外加剂掺量为u1时的混凝土强度值。

根据m值，用图解法或数值分析法求得一阶导数为零时的外加剂掺量。该法适用于调凝剂及调凝减水剂、引气剂及引气减水剂和大多数减水剂。