淺談機壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計方法

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(jìn)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(zhǔn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(xì)的方法，如用相關(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(dá)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(xì)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(dá)到比較好的和易性和密度，筆者參考了JTG F30-2003公路水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(xì)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(xì)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(xì)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(dá)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使混凝土不容易達(dá)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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)范要求。3. 材料 3.1 水泥：無錫恒安P.O32.5級，c3100kg/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(xì)度模數(shù)2.6，表觀密度s2650kg/m3。 3.3 碎石：宜興碎石，采用520mm的碎石，表觀密度g2740kg/m3。 3.4 原材料按GB/T14684-2001、GB/T14685-2001、GB/T176711999、GB/T1345-1991、GB/T1346-2001進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果符合規(guī)范要求，資料附后。4. 按規(guī)程JGJ55/2000進(jìn)行計算、調(diào)整和確定初步基準(zhǔn)設(shè)計配合比 4.1 初步基準(zhǔn)配合比的計算 4.1.1 確定試配強度： cu,0=cu,k+1.645= 25+1.645×5=33.2（Mpa） 4.1.2 計算水灰比： W/Ca×ce / ( cu,0a×b×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： 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： mc0mw0/( 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s37%，砂率的選取宜使粗、細(xì)集料合成級配符合下表。機壓混凝土粗細(xì)集料合成級配范圍（應(yīng)用了面層碾壓混凝土粗細(xì)集料合成級配范圍）篩孔尺寸(mm)19.09.54.752.361.180.60.30.15通過百分率(%)90-10050-7035-4725-3818-3010-235-153-104.1.6 體積法計算初步基準(zhǔn)配合比混凝土每立方混凝土中粗集料、細(xì)集料的用量： mc0/cmg0/gms0/smwa/w+mj0/j00.01=1 sms0/( ms0mg0) ×100% 經(jīng)以上公式計算求得：ms0780(kg/m3)mg01328(kg/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)2138221400100.0各材料重量比1.003.866.570.472各材料每立方米用量(kg)2398011364112.5各材料重量比1.003.355.710.473各材料每立方米用量(kg)2667801328125.0各材料重量比1.002.934.990.474各材料每立方米用量(kg)2937591292137.5各材料重量比1.002.594.410.475各材料每立方米用量(kg)3197381257150.0各材料重量比1.002.313.940.47 4.2 用擊實法（丙法）確定最佳用水量的配合比作為基準(zhǔn)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 (g)碎石用量 (g)水用量 (g)1600050419453313236.82600057019103253267.93600063918743190300.34600070818343122332.75600077717983062365.1 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12345各配合比的干密度(kg/m3)22012211222822102177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(zhǔn)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)3007531282141各材料重量比1.002.514.270.47修正后 配合比各材料每立方米用量(kg)2867191223135各材料重量比1.002.514.280.47 5.1 以基準(zhǔn)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(zhǔn)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)29871412151342362各材料重量比1.002.404.080.45B組各材料每立方米用量(kg)28671912231352363各材料重量比1.002.514.280.47C組各材料每立方米用量(kg)27572312311352363各材料重量比1.002.634.480.49 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(jìn)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：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*1502649.42362625879018923220355.2B組150*1502649.42363626175819053240357.7C組150*1502649.42363626172819153260357.5 5.3 、三組配合比的砼試件經(jīng)上述方法拌制成型，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)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0.450.470.497天抗壓強度 (MPa)27.924.320.128天抗壓強度 (MPa)39.233.827.4達(dá)到試配強度百分率(%)118.1101.882.5 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(xì)集料為干燥狀態(tài)，施工配合比必須根據(jù)現(xiàn)場粗、細(xì)集料含水率進(jìn)行調(diào)整。4 / 4