C50机制砂混凝土配合比设计

2011年3月（上）

目前，高强度混凝土的应用越来越广泛，其主要成分之一：天然砂在部分地区已经受到制约，并且挖掘天然砂不仅占用耕地且会破坏环境，因此机制砂的应用越来越广泛。机制砂既可以解决砂资源短缺的问题，又可降低建设成本及保护环境，但机制砂也存在成分和级配不稳定的问题，因此，如何利用机制砂配制具有高耐久性、高体积稳定性、适当的抗压强度及良好的施工性能的混凝土，是目前广为关注的主要问题。

1配合比设计1.1设计思路

根据混凝土配合比有关规范计算，混凝土的实际配制强度应在60Mpa ，但由于预制T 型梁截面面积小，内部钢筋较密，混凝土在浇筑施工时难度较大，因此需要其具有良好的工作性能，其坍落度应达到160mm 左右。

在配合比设计时应遵循确定水灰比、优选砂率以及确定最佳粉煤灰掺加量的思路进行，在用水量与砂率的选择上应充分考虑机制砂自身特性。

由于一般机制砂级配不良、粒型较差且含有一定数量的石粉，因此要达到所要求的坍落度其用水量应高于天然河砂用水量。

同时机制砂砂率对混凝土的工作性与强度存在非常敏感的关系，其合理砂率较天然河砂应高出2~4％，并且机制砂的细度模数越小、级配越好、石粉含量越大则其合理砂率越小。

同时有报道指出在机制砂混凝土内掺加一定量的粉煤灰、矿粉等矿物掺和料可增加混凝土内浆体含量，并可有效改善机制砂混凝土的工作性能，并能起到提高耐久性以及降低成本的作用。

1.2设计要点分析

1.2.1机制砂

由于机制砂是由机械破碎轧制而成，颗粒形状尖锐、棱角分明，在生产过程中可产生较多粉尘，因此在使用前采取风筛或水洗法降低粉尘含量，风筛法易造成环境污染因此施工时采取水洗法，但在冲洗过程中不可将机制砂中的石粉全部冲走，由于机制砂内若不含石粉则其生成的混凝土保水性会大大降低，并可影响其流动性并导致离析现象。

1.2.2外加剂

外加剂的选用对混凝土性能影响较大，尤其是减水剂的选择，由于商品混凝土的水胶比较低，且不是每种符合标准的胶凝材料在使用一定的高效减水剂都可保证良好的流变性能，同样不是每种符合标准的高效减水剂对每种胶凝材料的流变性能影响相同。

因此应保证胶凝材料和高效减水剂性能相适应。若其适应性差则不仅会影响减水剂的减水率，更重要的是会造成混凝土坍落度的严重损失，最终影响拌和物的运输和浇筑。

1.2.3胶凝材料

胶凝材料可使拌和物应保证充足的水泥浆包裹在骨料外围，可保证混凝土内骨料充分润滑以保证混凝土的和易性，其并可增加混凝土的强度，因此其选用也较为重要。

1.2.4矿物掺和料

矿物掺和料应保证其有效的保证混凝土拌和物的工作性能并不能对混凝土强度带来过多的负面影响，其掺加量相对于粉煤灰而言可适量增加。

1.3配合比设计

在配合比设计过程中根据普通混凝土拌和物性能试验方法标准进行测试，其力学性能采用普通混凝土力学性能测试方法测定，并测定试

块的7d 和28d 强度，试验结果如下表：

表１配制混凝土的工作性与强度测试结果

1.4设计结果分析

水灰比对机制砂混凝土强度和工作性的影响。有上表测试结果可知随水灰比增大，机制砂混凝土的工作性可逐步得到改善，但当水灰比增大到0.35时，混凝土则出现泌水现象，并随着水灰比的增大最终拌和物的强度呈下降趋势，但机制砂混凝土的28d 强度降低缓慢，7d 强度降低则较快，因此综合考虑机制砂混凝土的强度和工作性，将水灰比定为0.32左右。

砂率对混凝土工作性和强度的影响。合适的砂率可使混凝土具有较大的流动性，并可保持良好的粘聚性、保水性和可泵性，且砂率还可影响混凝土的强度，通过试验结果可知在机制砂混凝土配制过程中随着砂率在一定范围内增加，混凝土的粘聚性可得到明显改善，但其流动性变化较小，但当砂率增大到一定程度则由于比表面积的增加导致混凝土的工作性明显降低，该时刻混凝土也由于过于黏稠而较为粗涩，因此从各种性能综合角度考虑将C50机制砂混凝土的砂率定为35％左右。

2机制砂混凝土施工控制

施工中应严格控制机制砂的质量，因其为机械制备，在制造过程中易出现人为因素导致的质量波动，如制砂机进料粒度出现较大波动以及工艺参数调整或由于制砂机部件磨损未及时更换等因素均可导致对机制砂的质量产生较大的影响，因此应控制其细度模数在±0.2左右，石粉含量应控制在±1.0％范围内，若超过该范围则应对配合比进行调整，以免影响构件质量；

由于相同工作性的机制砂混凝土较黄砂易液化，因此当机制砂混凝土浇筑过程中应适当缩短其振捣时间以免由于过振导致混凝土出现离析、泌水现象；

由于机制砂内含有一定量的石粉，其可导致机制砂混凝土内浆体含量增加，因此其在早期易由于失水而产生塑性收缩，而后期干燥收缩较大，因此，机制砂混凝土在浇筑后必须加强其早期和中期的养护，一般养护时间应控制在14d 左右。施工过程中通过采取以上优化工艺并在施工中严格控制施工过程，最终混凝土T 型梁浇筑效果较好，其平均强度达到58.4MPa 。

3结语

从试验可知采用机制砂完全可以配制成可满足T （

下转第133页）［摘要］论述了C50T 型梁机制砂泵送混凝土的配合比设计的设计思路和设计要点，并对其进行了多个配合比设计，通过试验检测结果最终

确定其设计配合比，并对其设计结果进行了分析，最后综述了该混凝土的施工质量控制要点。［关键词］机制砂；混凝土；配合比C50T 型梁机制砂泵送混凝土的配合比设计

杨超

（中铁十一局集团第二工程有限公司，湖北十堰

442013）

118

TECHNOLOGY WIND （上接第118页）

型梁的C50高强混凝土，但在配合比设计过程中应尤其注意单位用水

量和合理砂率的选择以保证混凝土的工作性及强度，并应注意到添加一

定量的粉煤灰可显著提高机制砂混凝土的工作性能，并可在一定范围内

提高其抗压强度，因此机制砂与天然砂相比较其具有良好的经济效益和

社会效益，因此其适用于天然砂较为紧缺的区域采用。

［参考文献］

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[2]王稷良.机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D].武汉:武汉理工大

学,2008.

[3]徐健,蔡基伟,王稷良等.人工砂与人工砂混凝土的研究现状[J].国外建材科

技,2004.

图４最大主应力云图

图5为石灰溪滑坡主控剖面的剪应变增量等值线图。由图可知，

堆积体与基岩接触部剪应变增量较大，特别是在堆积体后缘以及中前

部，这种现象尤为明显，并且可以清楚地看到在基覆界面上的一定范围

内有一条红～黄色的条带，即剪应变增量增高带，它是堆积体最有可能

发生破坏的部位。对于该堆积体而言，其剪应变增量较大的部分约占总

滑带的1/2，中前部为锁固段，处于抗剪状态，为滑坡体的整体稳定性

提供了较好的抗滑力。这表明在降雨状态下，中后部滑体为滑坡的启动

段，当中后部的裂缝与中前部完全贯通时，滑坡即发生整体滑移，这也

同时说明该滑坡已处于加速变形阶段，需及时进行防治。

图５剪应变增量等值线图

图6为石灰溪滑坡主控剖面的整体位移（U）云图。从整体变形上

看，总体上表现为向坡外变形（滑移）的趋势，且表面（浅部）的位移

量大于底部（深部）的位移量；从量值上看，滑坡中后部的位移明显大

于中前部，尤其是在滑坡后缘附近，即滑坡中后部为变形敏感性区域，

而中前部为锁固区。当中前部变形量与中后部变形量趋于一致时，滑坡

即产生整体变形。这也说明在滑坡防治工程需加强中后部的治理，进而

制约中前部的变形。

图６整体位移（Ｕ）云图

图7为石灰溪滑坡主控剖面的塑性区分布状态图。从剪切塑性屈

服区域的分布可以看出，它们处于边坡坡面以下一定深度的区域。这说

明边坡内部岩土体在高压应力作用下发生了剪切屈服，这种现象在滑带

附近尤为明显；从张拉屈服区域的分布来看，其在地表的表象主要集中

在中后部平台区；从剖面塑性区的贯通性来看，滑带部位的塑性区贯通

率已达85%，这表明斜坡在降雨状态下极有可能失稳。

图７塑性区分布状态图

文献标识码：A

作者简介：徐智，1982年生，男，湖北武汉人，本科学历，助理

工程师，主要从事岩土工程勘察及设计方面的工作。

［参考文献］

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[2]FLAC3D manual.Itasca:Consulting Group,Inc.1997.

[3]许强,严明,黄润秋.某水电站左岸深裂缝对工程荷载下边坡稳定性影响的

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工程技术

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