混凝土空心砌块配合比设计中参数的优化

成型工艺的不同对混凝土空心砌块密实度影响很大，从而
任一边的外壁实体，按直线关系，计算其因厚度变化所得的 对强度产生影响，所以计算配料强度应增加成型工艺系数 Ｄ。
有关承载力见表 １。
（１）自动计量振动加压型：Ｄ＝１．００；
表 １ 混凝土空心砌块承载力与壁厚的关系计算值
（２）振动加压型：Ｄ＝１．１０；
壁厚／ｃｍ ３．０ ２．９
计算值 １７１５ １６５８ １６００ １５４３ １４８６ １４２９
递减
５７ ５８ ５７ ５７ ５７
断面模量 Ｗ 计算值 １８０．５ １７４．５ １６８．５ １６２．５ １５６．４ １５０．４
／ｃｍ３
递减
６
６
６
６
６
回转半径 γ 计算值 ７．９７ ７．９１ ７．８５ ７．８０ ７．７４ ７．６９
／ｃｍ
递减
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ④现浇钢筋混凝土屋盖，当屋盖较长时，宜在屋盖设分隔 砌块强度较低是墙体出现裂缝的主要原因，而且砌块的干缩
缝，分隔缝间距不宜大于 ２０ ｍ。
湿胀变形较大容易造成填充墙裂缝；填充墙早期裂缝主要由
⑤尽量采用预制挑檐，如现浇则应沿纵墙方向每隔 １５ ｍ 砌块的干燥干缩造成，而后期裂缝则主要是砌块在含水率较
０前言
普通混凝土空心砌块的材质是混凝土，对空心砌块配合 比设计实质是对组成空心砌块的混凝土进行配合比设计。但 是空心砌块所用的混凝土与传统的混凝土有所不同。第一，空
收稿日期： ２００８－ ０３－ ２８ 作者简介： 许建荣，男，１９７２ 年生，江苏兴化人，工程师，主要从事建 筑材料方面研究。
心砌块是具有 ２５％～５０％孔洞率的制品，组成空心砌块的混凝 土的强度并不等于空心砌块的强度；第二，空心砌块不能带模 养护，脱模后必须具有能抵抗一定变形和自承重的强度，这就 要求组成空心砖的混凝土必须是干硬性的，坍落度等于 ０；第 三，空心砌块所用混凝土在成型机上有限的时间内完成布料， 加压振动使之密实，而且由于设备、激振力和振动方式的不 同，即使是同一种配合比，在不同成型机上成型的空心砌块， 其最终强度及各项物理性能也有差异。因此，在设计空心砌块 配合比时，必须考虑空心砌块的这些特殊性。本文在长期实践 的基础上，提出了运用优化参数经验公式确定配合比中各参
配合比设计时，砂率（βｓ）通常也用查表的方法选用。表 ５ 为混凝土的砂率选用表。
表 ５ 混凝土的砂率
％
水灰比 Ｗ／Ｃ
０．４０ ０．５０ ０．６０ ０．７０
卵石最大粒径／ｍｍ
１０ ２６～３２ ３０～３５ ３３～３８ ３６～４１
２０ ２５～３１ ２９～３４ ３２～３７ ３５～４０
４０ ２４～３０ ２８～３３ ３１～３６ ３４～３９
系，而是变阶的折线函数关系。以空心率 Ｅ＝０．５，设计强度
Ｍ １．４７ １．５６ １．６６ １．７７ １．８３ １．９０ ２．００
ＭＵ７．５，规格为 ３９ ｃｍ×１９ ｃｍ×１９ ｃｍ，外壁及肋厚均为 ２．４ ｃｍ， １．１．２ 成型工艺对强度的影响
顺长度方向各开 ３ 孔、中间开 ２ 孔砌块为例，以顺长度方向
碎石最大粒径／ｍｍ
１６ ３０～３５ ３３～３８ ３６～４１ ３９～４４
２０ ２９～３４ ３２～３７ ３５～４０ ３８～４３
４０ ２７～３２ ３０～３５ ３３～３８ ３６～４１
用查表法选用砂率存在的主要问题有： （１）水灰比的范围在 ０．４０￣０．７０，水灰比不在此范围的无 法查到。 （２）粗骨料最大粒径为 ３１．５ ｍｍ 的混凝土在实际工程中 应用较多，而表中却是缺项。 （３）一些数据无法直接查到，要用插入法等求得，砂率选 用的随意性较大。 因此，建议也用经验公式计算，这样既可弥补查表法涵盖 性的不够与缺项的不足，又比较精确，而且便于编写混凝土配 合比的计算程序，砂率（βｓ）具体计算公式为： 卵石：βｓ＝０．１７５＋０．３Ｗ／Ｃ－ ０．３２ｌｇ１０Ｄｍ
大幅度、不等差、跳跃式的降低。再按上例，因壁厚变化，引出 里面是纵横隔墙，也是半封底构造。按照结构力学考虑，可以
其它力学性能见表 ２。
表 ２ 混凝土空心砌块壁厚与力学性能的关系
看作是一端固定的墙。这样通过折算柔性 λＮＰ、折算细长比 βＮＰ 得出体型系数 Ｋ（见表 ４）。
壁厚／ｃｍ
３．０ ２．９ ２．８ ２．７ ２．６ ２．５
能够承受的压力／ｋＮ １７２．１ １６６．４
承压差／ｋＮ ５．７
强度递减／％ ３．３３３３
（３）振动不加压型：Ｄ＝１．２０。 １．１．３ 养护条件对强度的影响
养护条件不同对混凝土空心砌块强度影响也很大，养护
２．８
１６０．７
５．７
３．３３３３
条件系数 Ｈ 如下：
２．７
１５４．９
５．７
３．３３３３
（１）蒸汽养护：Ｈ＝１．００；
１．２ 确定用水量 空心砌块成型用的是极干硬性物料，在可工作的条件
下，相当于维勃稠度 ４０～５０ ｓ，又相当于真空吸水混凝土。水被 吸去后，物料剩余的用水量约为 １３５～１４５ ｋｇ／ｍ３，故其计算用 水量固定取为 １４０ ｋｇ／ｍ３ ［２］。实际操作时，根据所用物料含水率 及可工作度情况进行调整。 １．３ 计算水泥用量
左右或按单元设板缝（板断而梁不断），无论预制或现浇缝均 低时，因相对湿度变化产生的干湿循环变形造成的；施工措施
应嵌入防水油膏或沥青麻丝。
不当也会使砌块填充墙出现裂缝。只有提高施工质量、加强现
⑥挑檐圈梁及各层外墙圈梁的外侧均加保温措施。
场施工管理，并且采取适当的构造措施才能减少火山渣轻骨
⑦优化结构设计，减少结构变形；加强节点构造设计，严 料砌块墙裂缝。
表 ４ 体型系数 Ｋ 查用表
计算值 ６．３３ ６．５５ ６．７９ ７．０４ ７．３１ ７．６０
高厚比值 β
递增
０．２２ ０．２４ ０．２５ ０．２７ ０．２９
自由长度 计算值 ９
／ｃｍ
递增
９．１３ ９．２７ ９．４０ ９．５３ ９．６７ ０．１３ ０．１４ ０．１３ ０．１３ ０．１４
惯性矩 Ｉ ／ｃｍ４
２．６
１４９．２
５．７
３．３３３３
（２）定时淋水养护：Ｈ＝１．１５；
２．５
１４３．５
５．７
３．３３３３
（３）自然养护：Ｈ＝１．３０。
由表 １ 可知，不同壁厚的混凝土空心砌块其强度是等差 １．１．４ 体型系数对强度的影响
递减的，而实际上其因变量还要受到其它力学因素影响，呈
空心砌块可以看作是一幢不带上盖的房子，四周有外墙，
比值又能导致构件的曲折系数与失稳强度折减；断面模量的
减少，导致阻抗力矩的减少，这些错综复杂的力学因素网络
折算细长比 βＮＰ 折算柔性 λＮＰ
１．０
３．５０
２．０
７．００
３．０
１０．５０
４．０
１４．００
５．０
１７．５０
５．５
１９．２５
６．０
２１．００
６．５
２２．７５
７．０
２４．５０
７．５
２６．３０
８．０
火山渣轻骨料砌块墙裂缝成因非常复杂，影响因素较多。
术开发，２００３（８）：７４－ ７５．
!
·１４· 新型建筑材料 ２００８．７
许建荣， 等： 混凝土空心砌块配合比设计中参数的优化
数的方法。
的［１］，根据现场多次实践确定空心率（Ｅ）变化与强度变化关系
１ 混凝土空心砌块配合比参数的优化设计
（见表 ３）。
体型系数 Ｋ
１．０００ １．００３ １．００７ １．０１０ １．０２０ １．０３１ １．０４２ １．０５３ １．０６４ １．０７５ １．０８６ １．０９９ １．１１０ １．１３６ １．１６３ １．１９０
关系，都说明空心率加大，强度降低的幅度必然是变阶百度文库大
１２．５
４３．８０
０．８２５
１．２１３
ＮＥＷ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ·１５·
实践，提出运用优化参数的经验公式，确定混凝土空心砌块配合比中配料强度、用水量、水泥用量、水灰比、砂率等参数，并以强度等
级 ＭＵ７．５ 的普通混凝土空心砌块为例进行实例计算。
关键词： 混凝土空心砌块；配合比设计；配料强度；水灰比；砂率
中图分类号： ＴＵ５２２．３＋１
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００１－ ７０２Ｘ（ ２００８） ０７－ ００１４－ ０４
规范推荐先算出水灰比（Ｗ／Ｃ）［３］，再计算水泥用量 ｍｃｏ。 Ｗ／Ｃ＝ｍｗｏ／ｍｃｏ＝α·ａ ｆｃｅ （／ ｆｃｕ，ｏ＋α·ａ α·ｂ ｆｃｅ） 式中：αａ、αｂ———回归系数，碎石分别为 ０．４６、０．０７，卵石分别为 ０．４８、０．３３； ｆｃｕ，ｏ— ——混凝土配制强度，ＭＰａ； ｆｃｅ— ——水泥 ２８ ｄ 抗压强度，ＭＰａ。 ｆｃｅ＝γｃ×ｆｃｅｇ 式中：γｃ———水泥强度富余系数； ｆｃｅｇ———水泥强度等级值，ＭＰａ。 将上式推导为单位水泥用量计算式（以碎石为例）为： ｍｃｏ＝（０．０３２２×ｆｃｅ＋ｆｃｕ，ｏ）×ｍｗｏ（／ ０．４６×ｆｃｅ） 即：单位水泥用量＝（０．０３２２×水泥取用强度＋混凝土配制 强度）×单位用水量（／ ０．４６×水泥取用强度）。 这样算比较方便，但水泥取用强度值难以确定。规范规 定按水泥强度等级值乘以水泥强度富余系数确定。水泥强度 富余系数可根据积累的数据统计分析得到，但经验资料不足 时仍难以确定。对于这种情况，笔者建议采用水泥强度等级 值上加 ２．５ ＭＰａ 的方法，这样既无太大风险，又不会造成较大 的资源浪费。因为在《水泥企业管理规程》中明确规定：“通用 水泥 ２８ ｄ 抗压富裕强度不小于 ２．５ ＭＰａ”［４］。水泥质量控制主 管部门在每年度评定各水泥厂质量文件中有富余系数合格 率一项，也是按这个基数作为评定依据的。故在未确定水泥 ２８ ｄ 实际强度时，按此方法确定水泥取用强度比较稳妥。 １．４ 水灰比 根据上述单位用水量、单位水泥用量即可求得水灰比。 １．５ 砂率
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混凝土空心砌块配合比设计中参数的优化
许建荣 １， 王瑜 ２
（１．淮海工学院，江苏 连云港 ２２２００５； ２．江苏连云港科威建材厂，江苏 连云港 ２２２００９）
摘要： 混凝土空心砌块所用母体混凝土的配制强度不能根据砌块的设计强度直接确定，该配制强度除与砌块本身的形状尺寸
有关外，还涉及到成型工艺、养护条件、空心率、体型系数等诸多因素以及结构力学、材料力学等内容。根据多年从事空心砌块生产的
表 ３ 空心率与强度调整系数 Ｍ查用表
１．１ 影响配料强度的因素
Ｅ ０．４６ ０．４７ ０．４８ ０．４９ ０．５０ ０．５１ ０．５２
１．１．１ 空心率变化对配料强度的影响
Ｍ １．１２ １．１４ １．１７ １．２１ １．２６ １．３２ １．３８
空心砌块的孔洞变化对强度的影响，不是直斜线函数关
Ｅ ０．５３ ０．５４ ０．５５ ０．５６ ０．５７ ０．５８ ０．５９
Ｐａｒ ａｍｅｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒ ｅｔｅ ｈｏｌｌｏｗ ｂｌｏｃｋ ＸＵ Ｊｉａｎｒｏｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｙｕ２
（１．Ｈｕａｉｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ Ｋｅｗｅｉ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｌａｎｔ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００９，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
２８．００
８．５
３０．００
９．０
３１．５０
１０．０
３５．００
１１．０
３８．５０
１２．０
４２．００
纵向弯曲 系数 Φ １．０００ ０．９９７ ０．９９４ ０．９９０ ０．９８０ ０．９７０ ０．９６０ ０．９５０ ０．９４０ ０．９３０ ０．９２０ ０．９１０ ０．９００ ０．８８０ ０．８６０ ０．８４０
格按节点及构造做法施工，对填充墙四周与梁、柱、墙的连接 必须按要求施工，且注意洞口处及 ２ 种不同材料连接处构造 要求，确保节点施工质量。
参考文献：
［１］ 贾兴文，钱觉时，杨再富．加气混凝土砌块填充墙裂缝成因研究
４结语
［Ｊ］．建筑砌块与砌块建筑，２００３（６）：２５－ ２８． ［２］ 李志宏，赵全振．非承重砌块墙体裂缝原因及控制措施［Ｊ］．建筑技
０．０６ ０．０６ ０．０５ ０．０６ ０．０５
计算值 ２．３８ ２．４０ ２．４２ ２．４４ ２．４５ ２．４７
细长比 βＮＰ
递增
０．０２ ０．０２ ０．０２ ０．０１ ０．０２
由表 ２ 试验结果及工程实践分析，各值有的递增，有的 递减，有的等差，有的非等差，其中自由长度加大，惯性矩减
小，砌块横向弯矩加大；惯性矩及回转半径影响细长比；高厚
许建荣， 等： 混凝土空心砌块配合比设计中参数的优化
１．１．５ 混凝土空心砌块配料强度的经验公式 Ｒｈ＝Ｒ·ｂ Ｄ·Ｈ·Ｍ·Ｋ（／ １－ Ｅ）＋６．６
其中：Ｒｈ———空心砌块母体混凝土配料强度，ＭＰａ； Ｒｂ———空心砌块设计强度，ＭＰａ； Ｄ———成型工艺系数； Ｅ— ——空心砌块空心率； Ｈ———养护条件系数； Ｋ———体型系数； Ｍ———空心率影响强度的调整系数。