淺談機壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計方法

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1、淺談機壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計方法 ——無錫路橋工程有限公司中心試驗室 安鳴曉 陸益 錢小玲 一、概述 近幾年在制作小型預(yù)制塊（如路緣石）時，有好多單位采用了利用壓機和定制的模具進行靜壓成型的制作工藝，此工藝操作簡單，設(shè)備簡單，生產(chǎn)速度快，成本低，所以被許多生產(chǎn)單位采用，對成品質(zhì)量檢測方面國家已制訂了JC899-2002《混凝土路緣石》行業(yè)標(biāo)準等相關(guān)標(biāo)準，但用此工藝制作的小型預(yù)制塊，其所有混凝土為干硬性混凝土，并且其成型方法為靜壓法，其所用混凝土和成型方法與以往傳統(tǒng)方法不同。然而現(xiàn)行規(guī)范對其混凝土配合比設(shè)計的方法沒有明確和詳細的方法，如

2、用相關(guān)的JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》來設(shè)計此混凝土配合比，因為此方法在制作試件時采用的是振動和插搗的方法成型試件的，但用機壓成型的小型預(yù)制塊所用的混凝土為干硬性的，用振動和插搗的方法無法成型試件，所以筆者參考相關(guān)規(guī)范和經(jīng)過大量的試驗總結(jié)了以下一套機壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計方法，供大家參考和交流。 二、設(shè)計方法構(gòu)思 1、根據(jù)此機壓混凝土預(yù)制塊的制作工藝和國家現(xiàn)行規(guī)范要求以及設(shè)計圖紙要求確定此混凝土的試配要求，試配要求如下： 1.1 混凝土的強度應(yīng)符合設(shè)計要求； 1.2 混凝土的工作性應(yīng)符合施工要求； 1.3 混凝土的經(jīng)濟性應(yīng)符合

3、施工實際情況； 1.4 混凝土的耐久性應(yīng)符合規(guī)范要求。 2、根據(jù)試配要求確定試驗步驟： 2.1為了要達到混凝土的設(shè)計強度，主要應(yīng)先確定此混凝土的試配強度和水灰比，此二個指標(biāo)筆者采用JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的方法來確定。 2.2在初步確定上述二個指標(biāo)的基礎(chǔ)上，再來確定此混凝土的工作性，要確定此混凝土的工作性，主要應(yīng)先確定此混凝土的砂率（或粗細集料的比例）和單位用水量，因為混凝土的砂率與混凝土的和易性和密度有關(guān)，并且此混凝土為干硬性混凝土缺乏流動性，為了能使此混凝土達到比較好的和易性和密度，筆者參考了JTG F30-2003《公路水

4、泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》中的碾壓混凝土配合比設(shè)計方法，覺得他采用“粒子干涉理論”合成的混凝土粗細集料合成級配范圍比較適合此機壓混凝土預(yù)制塊混凝土的粗細集料合成級配范圍，因此混凝土的砂率確定要基于滿足《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》中的面層碾壓混凝土粗細集料合成級配范圍。另外在干硬性混凝土的水灰比、砂率和材料相同的情況下，單位用水量與干硬性混凝土的密度有關(guān)系，單位用水量的增加會增加干硬性混凝土中的水泥漿，水泥漿的增多會增加混凝土中集料間的滑動使混凝土容易達到密實，但當(dāng)單位用水量的增加過多以致干硬性混凝土中的水泥漿過多，在利用壓實工藝致使混凝土密實的前提下，水泥漿過多會導(dǎo)致混凝土逐漸失去可塑性

5、使混凝土不容易達到密實，所以根據(jù)此關(guān)系筆者采用擊實試驗的方法來確定，當(dāng)干硬性混凝土達到最大密度時的最佳單位用水量作為此混凝土的單位用水量。 2.3為了要達到混凝土的經(jīng)濟性和最佳配合比，筆者采用了3種不同水灰比的配合比進行對比，為了與制作工藝相同，筆者采用無側(cè)限抗壓強度試驗方法來制作試件和進行相關(guān)強度試驗，從而來確定最佳配合比。 2.4對采用無側(cè)限抗壓強度試驗方法來制作的試件進行耐久性試驗，確定其耐久性。 三、設(shè)計方法 以設(shè)計強度C25的路緣石配合比設(shè)計為例簡述機壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計方法： 1. 設(shè)計參考依據(jù) 1.1 JGJ55-2000

6、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》 1.2 JTG F30-2003《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》（碾壓混凝土配合比設(shè)計） 1.3 JC899-2002《混凝土路緣石》 1.3 設(shè)計圖紙 2. 試配要求 2.1 混凝土的強度應(yīng)符合設(shè)計要求：機壓混凝土預(yù)制塊設(shè)計強度為C25。 2.2 混凝土的工作性應(yīng)符合施工要求：以擊實試驗試件達到最大密度并制作試件的壓力滿足現(xiàn)場制作的要求為依據(jù)。 2.3 混凝土的經(jīng)濟性應(yīng)符合施工實際情況。 2.4 混凝土的耐久性應(yīng)符合規(guī)范

7、要求。 3. 材料 3.1 水泥：無錫恒安P.O32.5級，ρc＝3100kg/m3，28天抗壓強度為38.2 MPa，抗折強度為6.7MPa。 3.2 黃砂：江西灨江中砂，級配良好，細度模數(shù)2.6，表觀密度ρs＝2650kg/m3。 3.3 碎石：宜興碎石，采用5－20mm的碎石，表觀密度ρg＝2740kg/m3。 3.4 原材料按GB/T14684-2001、GB/T14685-2001、GB/T17671－1999、GB/T1345-1991、 GB/T1346-2001進行試驗，試驗結(jié)果符合規(guī)范要求，資料附后。 4.

8、 按規(guī)程JGJ55/2000進行計算、調(diào)整和確定初步基準設(shè)計配合比 4.1 初步基準配合比的計算 4.1.1 確定試配強度： ?cu,0=?cu,k+1.645σ= 25+1.645×5=33.2（Mpa） 4.1.2 計算水灰比： W/C＝αa×?ce / ( ?cu,0＋αa×αb×?ce) =0.46×32.5×1.13/(33.2+0.46×0.07×32.5×1.13) =0.49（根據(jù)經(jīng)驗取0.47） 4.1.3 根據(jù)混凝土試配工作性的要求確定單位用水量：

9、 4.1.3.1 根據(jù)試配工作性要求按規(guī)范和經(jīng)驗選用單位用水量為125kg/m3； 4.1.4 計算單位水泥用量： mc0＝mw0/( W/C)=125/(0.47)=266(kg/m3)（根據(jù)砼耐久性要求、砼外觀要求和以往經(jīng)驗，此砼單位水泥用量取266kg/m3） 4.1.5 根據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)定、公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范中碾壓混凝土配合比設(shè)計規(guī)定和以往試驗經(jīng)驗，此普通混凝土的砂率采用βs＝37%，砂率的選取宜使粗、細集料合成級配符合下表。 機壓混凝土粗細集料合成級配范圍（應(yīng)用了面層碾壓混凝土粗細集料合成級配范

10、圍） 篩孔尺寸(mm) 19.0 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 通過百分率(%) 90-100 50-70 35-47 25-38 18-30 10-23 5-15 3-10 4.1.6 體積法計算初步基準配合比混凝土每立方混凝土中粗集料、細集料的用量： mc0/ρc＋mg0/ρg＋ms0/ρs＋mwa/ρw+mj0/ρj0＋0.01α=1 βs＝ms0/( ms0＋mg0) ×100% 經(jīng)以上公式計算求得： ms0＝780(kg/m3) mg0＝1328(k

11、g/m3) 4.1.7 保持水灰比和砂率不變，用五種不同用水量作為五組對比配合比為： 配比號 各材料名稱 水泥 黃砂 碎石 水 1＃ 各材料每立方米用量(kg) 213 822 1400 100.0 各材料重量比 1.00 3.86 6.57 0.47 2＃ 各材料每立方米用量(kg) 239 801 1364 112.5 各材料重量比 1.00 3.35 5.71 0.47 3＃ 各材料每立方米用量(kg) 266 780 1328 125.0 各材料重量比 1.00 2.93 4.99 0.47

12、 4＃ 各材料每立方米用量(kg) 293 759 1292 137.5 各材料重量比 1.00 2.59 4.41 0.47 5＃ 各材料每立方米用量(kg) 319 738 1257 150.0 各材料重量比 1.00 2.31 3.94 0.47 4.2 用擊實法（丙法）確定最佳用水量的配合比作為基準設(shè)計配合比： 4.2.1 用于擊實試驗的每個樣的各種材料用量為： 配比號 樣品總用量 (g) 水泥用量 (g) 黃砂用量

13、 (g) 碎石用量 (g) 水用量 (g) 1＃ 6000 504 1945 3313 236.8 2＃ 6000 570 1910 3253 267.9 3＃ 6000 639 1874 3190 300.3 4＃ 6000 708 1834 3122 332.7 5＃ 6000 777 1798 3062 365.1 4.2.2 根據(jù)上述測得的5個配合比的干密度（5個配合比的干密度列表如下）繪制單

14、位用水量與干密度關(guān)系曲線，并確定最佳用水量和最大干密度以及相對應(yīng)的最大濕密度： 配比號 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 各配合比的干密度(kg/m3) 2201 2211 2228 2210 2177 確定的最大干密度(kg/m3) 2228 相對應(yīng)的最大濕密度(kg/m3) 2363 相對應(yīng)的最佳用水量(kg/m3) 141 4.2.3 根據(jù)上述確定的最佳用水量確定基準設(shè)計配合比為： 各材料名稱 水泥 黃砂 碎石 水 修正前 配合比 各材料每立方米用量(kg) 300 753 1282 141 各材

15、料重量比 1.00 2.51 4.27 0.47 修正后 配合比 各材料每立方米用量(kg) 286 719 1223 135 各材料重量比 1.00 2.51 4.28 0.47 5.1 以基準設(shè)計配合比的水灰比為中心，按±0.02增減幅度選定2個水灰比，重復(fù)上述4.1.3-4.2.3步驟確定最佳用水量下的2個對比混凝土配合比A組、C組，包括基準設(shè)計配合比在內(nèi)的三組配合比如下： 組號 各材料名稱 水泥 黃砂 碎石 水 混凝土濕密度(kg/m3) A組 各材料每立方米用量(kg) 298 714 121

16、5 134 2362 各材料重量比 1.00 2.40 4.08 0.45 B組 各材料每立方米用量(kg) 286 719 1223 135 2363 各材料重量比 1.00 2.51 4.28 0.47 C組 各材料每立方米用量(kg) 275 723 1231 135 2363 各材料重量比 1.00 2.63 4.48 0.49 5.2 采用無機結(jié)合料測定無側(cè)限抗壓強度的制件方法，進行上述三組配合比砼的制件（一個試件的各材料用量如下表），每個配合比共制試件2組每組試件3個，分別用于測定7天、28天抗壓強度：

17、 組號 試模尺寸 直徑*高(mm) 試模體積(cm3) 此砼的濕密度(kg/m3) 樣 品 總質(zhì)量 (g) 水泥用量 (g) 黃砂用量 (g) 碎石用量(g) 水用量 (g) A組 150*150 2649.4 2362 6258 790 1892 3220 355.2 B組 150*150 2649.4 2363 6261 758 1905 3240 357.7 C組 150*150 2649.4 2363

18、 6261 728 1915 3260 357.5 5.3 Ａ、Ｂ、Ｃ三組配合比的砼試件經(jīng)上述方法拌制成型，在標(biāo)準條件下養(yǎng)護7天、28天后，分別測定其抗壓強度值為： 配合比組號 A組 B組 C組 水灰比 0.45 0.47 0.49 7天抗壓強度 (MPa) 27.9 24.3 20.1 28天抗壓強度 (MPa) 39.2 33.8 27.4 達到試配強度百分率(%) 118.1 101.8 82.5 5.4 根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)，依據(jù)滿足試配強度要求和試件外觀要求以及經(jīng)濟性要求確定最佳設(shè)計配合比為B組配合比。 6. 試驗室試配粗、細集料為干燥狀態(tài)，施工配合比必須根據(jù)現(xiàn)場粗、細集料含水率進行調(diào)整。 4 / 4