[科普中國(guó)]-埃布爾姆定律

埃布爾姆定律，英文為Abrams' law，又稱(chēng)艾布拉姆斯定律，即為著名的“水灰比定律”。1918年，由美國(guó)波特蘭水泥協(xié)會(huì)( PCA ) 創(chuàng)建初期的混凝土專(zhuān)家阿伯拉姆氏（Abrams）提出的。基本內(nèi)容為：“在一定的材料和試驗(yàn)條件下, 只要混凝土混合物是塑性的, 混凝土的強(qiáng)度則取決于拌和水的數(shù)量?！?2

簡(jiǎn)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(gè)主要技術(shù)參數(shù)，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(duì)塑性混凝土強(qiáng)度發(fā)展起著決定作用。這一著名的水灰比定律是由美國(guó)混凝土專(zhuān)家艾布拉姆斯(D．A．Dabrams)提出來(lái)的，他提出：在其他材料給定的情況下，塑性混凝土的強(qiáng)度取決于拌合水的用量，即水灰比越大，混凝土強(qiáng)度越低1。

發(fā)展1934年波特蘭水泥協(xié)會(huì)重申水灰比定律應(yīng)是:“在一定的工作條件下，集料品質(zhì)和配合比不變時(shí)，塑性混凝土的強(qiáng)度與其它性質(zhì)，都可由水灰比決定”。而后又將水灰比值從體積比改為重量比。3

主要評(píng)價(jià)盡管如此，在實(shí)際應(yīng)用中，阿伯拉姆氏的水灰比定律提出以后，還是比水泥空隙學(xué)說(shuō)能為較多的人所接受。這既非阿伯拉姆氏的僥幸，也非當(dāng)年確有國(guó)際學(xué)術(shù)交流隔閡，識(shí)傳送遲緩等客觀情況?，F(xiàn)在看來(lái)，要還是個(gè)“適應(yīng)技術(shù)”的問(wèn)題，這可從大量有關(guān)資料的查考中，見(jiàn)不少的端倪。

嚴(yán)格地說(shuō)，阿伯拉姆氏的水灰比定提出時(shí)，已有足夠多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并制成系統(tǒng)的曲線，導(dǎo)出可以定量的公式，但與其它自然科學(xué)一般的定律比較，容易發(fā)現(xiàn)它的破綻，似乎還不足以達(dá)到稱(chēng)之為定律的程度。比如，當(dāng)時(shí)阿伯拉姆氏認(rèn)為混凝土強(qiáng)度與集料的粒徑和用量都無(wú)關(guān)系，只有當(dāng)集料的性質(zhì)影響到混凝土的需水量時(shí)，才能間接地影響混凝土的強(qiáng)度；后來(lái)有人就從這一點(diǎn)出發(fā)，指出在水灰比定律中過(guò)于簡(jiǎn)化了影響混凝土強(qiáng)度的各項(xiàng)因素的關(guān)系，特別是忽視了集料的作用。

其實(shí)，對(duì)水灰比定律提出的種種指責(zé)，都還沒(méi)有從根本上撼動(dòng)這個(gè)定律在實(shí)用中的地位。但看水灰比定律的形成過(guò)程:阿伯拉姆氏是為混凝土配合設(shè)計(jì)的要而提出來(lái)的，有人評(píng)論當(dāng)時(shí)阿伯拉姆氏對(duì)混凝土技術(shù)一舉作出三大貢獻(xiàn)，一是水灰比定律，二是細(xì)度模數(shù)配合設(shè)計(jì)法，三是坍落度試驗(yàn)法；但是比較成功的只有兩個(gè)半。其中水灰比定律和坍落度試驗(yàn)兩者一直被沿用，當(dāng)然是屬于成功的，但是細(xì)度模數(shù)配合設(shè)計(jì)法卻嫌不夠簡(jiǎn)捷，而用細(xì)度模數(shù)估計(jì)細(xì)集料的粗細(xì)程度，大家還認(rèn)為有一定的實(shí)用價(jià)值，只能算半個(gè)。因此說(shuō)多少年來(lái)實(shí)踐考驗(yàn)證實(shí)，用水灰比定律的公式，估算混凝土強(qiáng)度，用水灰比最大限值，保證混凝土耐久性，確是簡(jiǎn)單而有實(shí)際效益的。

再?gòu)慕碚撋险f(shuō)，水泥漿體的強(qiáng)度取決于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(qiáng)度就主要取決于水灰比。至于混凝土的強(qiáng)度，固然是取決于水泥漿體的強(qiáng)度，還有漿體和集料界面的結(jié)合強(qiáng)度，也還有集料的影響。漿體強(qiáng)度既取決于水灰比，同時(shí)水灰比也對(duì)界面強(qiáng)度起決定性的作用，因此說(shuō)，若不考慮集料的影響，那么混凝土的強(qiáng)度還是主要取決于水灰比。再說(shuō)一般集料的強(qiáng)度總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水泥漿體的強(qiáng)度，于是在普通混凝土中集料對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的程度是有限的，所以對(duì)于集料最大粒徑在一定范圍內(nèi)(10~30毫米)的普通混凝土的強(qiáng)度而言，水灰比仍是主要的影響因素。當(dāng)然，采用粒徑較大的粗集料或者應(yīng)用輕集料時(shí)，水灰比與強(qiáng)度的關(guān)系式中，常數(shù)A和B，就要加以修正了。

這樣，從實(shí)效來(lái)看，可以認(rèn)為阿伯拉姆氏獨(dú)具慧眼，是首先識(shí)別水灰比實(shí)用價(jià)值的重要?dú)v史人。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

黃倫先 - 副教授 - 西南大學(xué)