淺談機(jī)壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計(jì)方法

淺談機(jī)壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計(jì)方法——無(wú)錫路橋工程有限公司中心試驗(yàn)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(shí)，有好多單位采用了利用壓機(jī)和定制的模具進(jìn)行靜壓成型的制作工藝，此工藝操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)速度快，成本低，所以被許多生產(chǎn)單位采用，對(duì)成品質(zhì)量檢測(cè)方面國(guó)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(duì)其混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法沒(méi)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(jì)規(guī)程》來(lái)設(shè)計(jì)此混凝土配合比，因?yàn)榇朔椒ㄔ谥谱髟嚰r(shí)采用的是振動(dòng)和插搗的方法成型試件的，但用機(jī)壓成型的小型預(yù)制塊所用的混凝土為干硬性的，用振動(dòng)和插搗的方法無(wú)法成型試件，所以筆者參考相關(guān)規(guī)范和經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)總結(jié)了以下一套機(jī)壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計(jì)方法，供大家參考和交流。二、設(shè)計(jì)方法構(gòu)思1、根據(jù)此機(jī)壓混凝土預(yù)制塊的制作工藝和國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范要求以及設(shè)計(jì)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(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(jì)性應(yīng)符合施工實(shí)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(yàn)步驟：2.1為了要達(dá)到混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，主要應(yīng)先確定此混凝土的試配強(qiáng)度和水灰比，此二個(gè)指標(biāo)筆者采用JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的方法來(lái)確定。2.2在初步確定上述二個(gè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，再來(lái)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?yàn)榛炷恋纳奥逝c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(dòng)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JTGF30-2003《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(jì)方法，覺(jué)得他采用“粒子干涉理論”合成的混凝土粗細(xì)集料合成級(jí)配范圍比較適合此機(jī)壓混凝土預(yù)制塊混凝土的粗細(xì)集料合成級(jí)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(jí)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(huì)增加干硬性混凝土中的水泥漿，水泥漿的增多會(huì)增加混凝土中集料間的滑動(dòng)使混凝土容易達(dá)到密實(shí)，但當(dāng)單位用水量的增加過(guò)多以致干硬性混凝土中的水泥漿過(guò)多，在利用壓實(shí)工藝致使混凝土密實(shí)的前提下，水泥漿過(guò)多會(huì)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(shí)，所以根據(jù)此關(guān)系筆者采用擊實(shí)試驗(yàn)的方法來(lái)確定，當(dāng)干硬性混凝土達(dá)到最大密度時(shí)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(jì)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(duì)比，為了與制作工藝相同，筆者采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法來(lái)制作試件和進(jìn)行相關(guān)強(qiáng)度試驗(yàn)，從而來(lái)確定最佳配合比。2.4對(duì)采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法來(lái)制作的試件進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，確定其耐久性。三、設(shè)計(jì)方法以設(shè)計(jì)強(qiáng)度C25的路緣石配合比設(shè)計(jì)為例簡(jiǎn)述機(jī)壓混凝土預(yù)制塊配合比設(shè)計(jì)方法：1.設(shè)計(jì)參考依據(jù)1.1JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》1.2JTGF30-2003《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(jì)）1.3JC899-2002《混凝土路緣石》1.3設(shè)計(jì)圖紙2.試配要求2.1混凝土的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求：機(jī)壓混凝土預(yù)制塊設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25。2.2混凝土的工作性應(yīng)符合施工要求：以擊實(shí)試驗(yàn)試件達(dá)到最大密度并制作試件的壓力滿足現(xiàn)場(chǎng)制作的要求為依據(jù)。2.3混凝土的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)符合施工實(shí)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(wú)錫恒安P.O32.5級(jí)，ρc＝3100kg/m3，28天抗壓強(qiáng)度為38.2MPa，抗折強(qiáng)度為6.7MPa。3.2黃砂：江西灨江中砂，級(jí)配良好，細(xì)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(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)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(jì)算、調(diào)整和確定初步基準(zhǔn)設(shè)計(jì)配合比4.1初步基準(zhǔn)配合比的計(jì)算4.1.1確定試配強(qiáng)度：?cu,0=?cu,k+1.645σ=25+1.645×5=33.2（Mpa）4.1.2計(jì)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(yàn)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(yàn)選用單位用水量為125kg/m3；4.1.4計(jì)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(yàn)，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(jì)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(jì)規(guī)定和以往試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，此普通混凝土的砂率采用βs＝37%，砂率的選取宜使粗、細(xì)集料合成級(jí)配符合下表。機(jī)壓混凝土粗細(xì)集料合成級(jí)配范圍（應(yīng)用了面層碾壓混凝土粗細(xì)集料合成級(jí)配范圍）篩孔尺寸(mm)19.09.54.752.361.180.60.30.15通過(guò)百分率(%)90-10050-7035-4725-3818-3010-235-153-104.1.6體積法計(jì)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/ρc＋mg0/ρg＋ms0/ρs＋mwa/ρw+mj0/ρj0＋0.01α=1βs＝ms0/(ms0＋mg0)×100%經(jīng)以上公式計(jì)算求得：ms0＝780(kg/m3)mg0＝1328(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(duì)比配合比為：配比號(hào)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1.003.866.570.47