埃布爾姆定律

埃布爾姆定律

埃布爾姆定律,英文為Abrams' law,又稱艾布拉姆斯定律,即為著名的“水灰比定律”。1918年,由美國波特蘭水泥協會( PCA ) 創建初期的混凝土專家阿伯拉姆氏(Abrams)提出的。基本內容為:“在一定的材料和試驗條件下, 只要混凝土混合物是塑性的, 混凝土的強度則取決於拌和水的數量。”

簡介

普通混凝土是由水、水泥、砂、石和外加劑等主要材料組成,材料用量之間存在著三個主要技術參數,即水灰比(W/C)、砂率和單位用水量。水灰比(W/C)是指單位混凝土拌合物中,水與水泥的重量之比。它對塑性混凝土強度發展起著決定作用。這一著名的水灰比定律是由美國混凝土專家艾布拉姆斯(D.A.Dabrams)提出來的,他提出:在其他材料給定的情況下,塑性混凝土的強度取決於拌合水的用量,即水灰比越大,混凝土強度越低。

發展

1934年波特蘭水泥協會重申水灰比定律應是:“在一定的工作條件下,集料品質和配合比不變時,塑性混凝土的強度與其它性質,都可由水灰比決定”。而後又將水灰比值從體積比改為重量比。

主要評價

儘管如此,在實際套用中,阿伯拉姆氏的水灰比定律提出以後,還是比水泥空隙學說能為較多的人所接受。這既非阿伯拉姆氏的僥倖,也非當年確有國際學術交流隔閡,識傳送遲緩等客觀情況。現在看來,要還是個“適應技術”的問題,這可從大量有關資料的查考中,見不少的端倪。

嚴格地說,阿伯拉姆氏的水灰比定提出時,已有足夠多的實驗數據,並製成系統的曲線,導出可以定量的公式,但與其它自然科學一般的定律比較,容易發現它的破綻,似乎還不足以達到稱之為定律的程度。比如,當時阿伯拉姆氏認為混凝土強度與集料的粒徑和用量都無關係,只有當集料的性質影響到混凝土的需水量時,才能間接地影響混凝土的強度;後來有人就從這一點出發,指出在水灰比定律中過於簡化了影響混凝土強度的各項因素的關係,特別是忽視了集料的作用。

其實,對水灰比定律提出的種種指責,都還沒有從根本上撼動這個定律在實用中的地位。但看水灰比定律的形成過程:阿伯拉姆氏是為混凝土配合設計的要而提出來的,有人評論當時阿伯拉姆氏對混凝土技術一舉作出三大貢獻,一是水灰比定律,二是細度模數配合設計法,三是坍落度試驗法;但是比較成功的只有兩個半。其中水灰比定律和坍落度試驗兩者一直被沿用,當然是屬於成功的,但是細度模數配合設計法卻嫌不夠簡捷,而用細度模數估計細集料的粗細程度,大家還認為有一定的實用價值,只能算半個。因此說多少年來實踐考驗證實,用水灰比定律的公式,估算混凝土強度,用水灰比最大限值,保證混凝土耐久性,確是簡單而有實際效益的。

再從近代理論上說,水泥漿體的強度取決於水灰比和水泥的水化程度,但水化程度相同的水泥漿體,其強度就主要取決於水灰比。至於混凝土的強度,固然是取決於水泥漿體的強度,還有漿體和集料界面的結合強度,也還有集料的影響。漿體強度既取決於水灰比,同時水灰比也對界面強度起決定性的作用,因此說,若不考慮集料的影響,那么混凝土的強度還是主要取決於水灰比。再說一般集料的強度總是遠遠超過水泥漿體的強度,於是在普通混凝土中集料對混凝土強度影響的程度是有限的,所以對於集料最大粒徑在一定範圍內(10~30毫米)的普通混凝土的強度而言,水灰比仍是主要的影響因素。當然,採用粒徑較大的粗集料或者套用輕集料時,水灰比與強度的關係式中,常數A和B,就要加以修正了。

這樣,從實效來看,可以認為阿伯拉姆氏獨具慧眼,是首先識別水灰比實用價值的重要歷史人。

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