原状机制砂混凝土配制强度计算方法研究

式 中 ：／ ｃ ——灰水 比；
— —
水泥 ２ 抗压强度实测值 ， ａ ８ ｄ ＭＰ ；
令
，＝ ， ６一 对表 １ 数据进行 回归分析 ， 可得 系数 Ｏ＝ ／ ａ
收稿 日期 ：２ １ － ５ ０ ０ｌ０＿６ ＿ Ｊ
基金项 目：华北水利水电学院研究生教育创新计划基金（ Ｋ Ｏ０ ０ ）河南省教育厅 自然科 学研究计划项 目（００ ５０ １） Ｙ ２ １— ５ ； ０ ２１Ａ ６０ １
但高于普通天然砂混凝 土的比值［ ． １８ －］ ３。
【 李凤 兰 ， 青， ２ 】 高轲轲 原 状机制砂石粉含 量对 混凝土影ａ的试 验研 向 究Ｉ． Ｊ水力发电 ， １（）７－ １ Ｊ ２ ０ ５ ： ８． ０ ９ ［ 李凤兰 ， ３ ］ 朱倩 ， 徐阳洋． 机制砂高强混凝土试验研究ｆ． 利水电 原状 Ｊ水 ］
ｃ ｉｅｍａ ｅｓｎ ｒ ｒｐ ｓ ｄＩ ｉ ｐ ｏ ｅ ｙ ａ ａ ｔｂｌ ｓ ｔａ ｅｃ ｅ ｃｅ ｔ ａｅｒａ ｏ ａ ｌ ｔ ｏ ｃｅｅ ｔ ｒ ｔ— ｃ ｉｅｍａ ｅ ｓｎ ｈ ｎ － ｄ ａ ｄ ａｅｐｏ ｏ ｅ ． ｓ ｒｖ ｄｂ ｄ ｐ ａ ｉ ｔ ｔ ｔ ｈ ｔ ｏ ｆ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｎ ｂｅ ｏｃ ｎ ｒｔ ｈ ｐ ｏｏｍａｈ ｎ — ｄ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｅ ｙ ｈ ｔ ｉ ｎ ｗｉ ｎ ｓ ｅ ｇｈｇ ａ ｅｎ ｒ ｅ ａ ６ ． ｔ ｒｐ ｒ ｏ ｔ ｔ ｆ ｔｎ ｏ ｅ ｒｔ — ｃ ｉ ｅ ｄ ｅｓｎ ， ｅ ｒ ａ ｉ ｔ ｆ ｏ ｃｅｅ ｘ ｕｅｉ ｂ ｔ ｒ ｔ ｎ ｔ ｒ ｄ ｏｌ ｇ ｒ ｎＣ ０Ｗｉ ｐｏ ｅ ｎｅ ｓｏ ｅｐ ｗｄ ｒ ｎｐ ｏｏｍａ ｈｎ － ｒ ａ ｈ ｔ ｈ ｃ ｎｏ ｉ ｍａ ｄ ｔ ｋ ｂ ｌｙｏ ｃ ｎ ｒｔ ｔｒ ｅｔ ， ａ ｈ ｗｏ ｉ ｍｉ ｓ ｅ
的机制砂混凝土是合适的。 机制砂 中石粉 含量控制在 １％左 右 ０
时， 可获得较好 的混凝土拌合物工作性能及硬化混凝土力学性能。
参考文献 ：
除石粉含量 ９ ％和 １％１ 强度等级 Ｃ ０机制砂混凝土配制 ￣， ３ ６
强度标准差分别为 ４９４１ ａ 未达到规范给定的 ６０ ａ以 ．、． ＭＰ ， ．ＭＰ 外， 其他配合 比的混凝土配制强度均满足规范要求 。
等级 Ｃ ０ ６ 及其 以下的机制砂混凝土 ， 在机制砂石粉含量适当时 ， 混凝土拌合物 的工作性 良好 ， 土力学性能满足普通混凝土规范要求 。 混凝
关键词 ： 混凝土 ；原状机制砂 ；配制强度 ；经验系数 ；试验验证 中图分类号 ： Ｔ ２ ． １ Ｕ５ ８ ４ ０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １０ — ５ ０ ２ １ ） １ ０ ９ — ３ ０ ２ ３ ５ （０ １ １－ ０ ２ ０
Ｓｔ ｕｄｙ ｏｎｃａｃ ａ ｉ ｅ ｈｏｄ ｆ ｉ ｄ ｓ ｒ ｇｔ ｏｎ ｒ ｔ ｉｈ ｏｔ ｌｕｌｔｏｎ ｍ ｔ ｏｒｍ ｘｅ ｔｅｎ ｈ ｏｆｃ ｃ ｅ ｅｗ ｔ ｐｒ ｏ－ｍ ａ ｈｉ ｃ ｎｅ－ ａｄ ｓ ｄ ｍ ｅ ａｎ
ｚ ａ ， ＡＮＨｕ－ｉ，Ｉ ｅｇｌ ＨＵＱｉｎＢｌ ｉ ａＬ Ｆ － ｎ ｘ ｎ ａ
的棱柱体试件 。
压强度 的关系式‘ Ｏ ９ 舔 ， ． 计算阎 ３ 。
表 ６ 混凝土拌合物工作性能及混凝土力学性能试验结果
由表 ５可 以看 出， 混凝 土强度等级 较低时 ， 由于水 灰 比较
尽管 水灰 比较小 ， 由于用水量 和水 泥用量较大 ， 但 机制砂 中石
大而 水泥用量 较小 ， 随着机 制砂 中石粉 含量 的增加 ， 混凝土拌 合物 的黏聚性 和保水性增加 、 坍落度减小 ； 混凝土强度较高 时 ，
（ ｕｔ ａｉｇＢ ｓ ｒ ｉｅｓ ｙＫｅ ａ ｏ ａ ｒ ｆ ｃ — ｉｈｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ａ ｒ ｌ ｉ ｎ ｎＰ ｏ ｉｃ Ｃ ｌｖ ｔ ａ ｅ ｏ ｖ ｒｉ ｙＬ ｂ ｒｔ ｙｏ Ｅ ｏ ｈｇ － ｅｆ ｍａ ｃ ｇｎ ｅ ｎ ｔｉ ｓ ｎＨｅ ａ ｒ ｖｎ ｅ ｉ ｎ ｆ Ｕｎ ｔ ｏ ｏ Ｅ ｉ Ｍ ｅａ
ａ ｄｔｅｍ ｅｈ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｃ ｎ ｒｔ ａｉｆ ｅｓ ｎ ａｄｒｑ ｉｅ ｅ ｔ ｏ ｒ ｉａｙｃ ｎ ｒ ｔ． ｎ ｃ ａ ｃ ｌ ｏ ｅｔ ｆ ｏ ｃｅｅｓｔｓｙｔ ｔ ｄ ｒ ｅ ｕｒｍ ｎ ｒｏ ｄｎ ｒ ｏ ｃｅｅ ｈ ｎ ｐ ｅ ｈ ａ ｆ
Ｋ ｙｗｏ ｄ ： ｃ ｎ ｒｔ ； ｒｔ － ｃ ｉ ｅｍａ ｅｓ ｄ ｍｉ ｅ ｒｎ ｔ ； ｘ ｅ ｅ ｃ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ａ ａ ｔ ｉ ｔ ｔｓ ｅ ｒｓ ｏ ｃｅｅ ｐｏ ｏｍａ ｈｎ ・ ｄ ａ ； ｘ ｄｓ ｅ ｇｈ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｅ ｉ ；ｄ ｐ ａ ｌ ｅｔ － － ｎ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｂｉ ｙ
０ 引言
原状机制砂替代天然河砂用于混凝土细骨料 ， 仅有利于 不
配制强度计算公式 的经验 系数 ， 进一步开展了计算公式适用性 试验验证 ， 为机制砂混凝土配合比设计提供依据。
天然河道和农 田资源 的保护 ， 而且 可以更好 的发挥混凝土就地
取材 的优越性 ， 是一种利废除害的资源再 生利用 方法。 目前 ， 尽
［ １ ］李凤兰 ， 朱倩 ， 徐阳 洋． ５级原状 机制砂 混凝土试 验研究 【． Ｃ ４ Ｊ混凝 １
土 ，０ ０ ２ ：４ ８ ． ２ １ （ ）８ — ６
轴心抗压强度 ．与立方体抗压强度 ． 的 比值在 ０７ － ． ．１ ０９ ６ 问变化 ， 比值范 围与前期机制砂混凝土的研究结果基本一致 ， 该
７ ７ Ｐａ ４．Ｍ
． ，
管对原状机制砂混凝土 已开展 了较多 的试验研究 ， 对其配合 但 比设计仍基于普通混凝土 的配合 比设计方法 ， 没有合理考虑机
制砂对 混凝 土的拌合物工作性 和力 学性能 的影 响ｒ］因此 ， ｌ。 ＿ ３ 本
。
为 ２ ．～ ９ １
研究根据前期试验资料 ， 通过 回归分析得 到了机制砂混凝土
・
９ ・ ２
０５ 、 Ｏ１ ， ． ． 代人式 （ ） ： ０ ０ １得
／ ， １ ＼
丘＝ ｌ ０） ，． 一 ｏ ｏ －
（ ３ ）
样 本 的相关 系数 为 Ｒ ０９４ 剩余 均方 差 Ｓ ００ ３０ ， ＝． ， ０ ＝ ． ７ ｃ ９ ８ ％＜０ 可见公式对样本符合程度较好 ， ． ｌ％， ８ 如图 １ 中实线所示 。 同时 为直观 比较 ， 出了普 通混 凝土采用碎石和天然砂 时 ， 绘 按 ａ－ ．６ ｏ＝ ． ￣ ４ 、ｒ ００ 到 的式 （ ） 系如 图 Ｉ中点划线所 示 。 ０ ｂ ７得 ２关 可以
合 比的材料用量见表 ５ 。
表 ２ 水泥物理力学Βιβλιοθήκη Baidu能
强度等级
坍落度设计值 ／ｍ Ｗ／ 砂率 ｍ Ｃ
水 ／ｋ／ 水泥 ／ ｇ 碎石 ／ｋ／ 机制砂 ／ｋ／ 石粉含量 （ｇ ） ｍ （／ ） ｋｍ （ｇ ） ｍ （ｇ ） ｍ
外加剂用量 ／ ％
试验按现行普通混凝土拌合物性能及力学性能试验方法标
料特性见表 ２－。 ， 外加剂采用 Ｊ Ｙ．０ ０萘 系减 水剂 ， － ４ Ｈ ６０ 实测 减水
率为 １％。 ９ 基于式 （ ）计算 强度等级 Ｃ ０ Ｃ ０ Ｃ ５和 Ｃ ０的 ３， ３ 、４ 、４ ６ 机制 砂混凝 土水灰比 ， 同一种强度等级混凝土的原材料用量保 持不变 ， 仅变化机制砂 的石粉含量 。 机制砂混凝 土坍 落度 、 单位 用水量和砂率仍根 据普通混凝 土配合 比设计 方法确定四 各配 ，
看 出， 相同灰水 比时 ， 机制砂混 凝土 的实 际强度高 。 因此 ， 配制 相同强度 等级 的混 凝土 ， 采用机 制砂可 以增 大水灰 比 ， 而可 进
以减 少水 泥用量 。
图１
Ｌｙ Ｗ
Ｗ与 ． 的关 系 。 ／
２ 配制 强度计算公 式的验证
２１ 试 验设 计 ． 选用强度等级 Ｐ ０４ ．级水泥配制机制砂混凝土， ・ ５ ２ 各原材
粉的滚珠作用得以发挥， 使得混凝土拌合物工作性随石粉含量
的增 加而得 到改善 。 强度等级 Ｃ ５混凝土拌合物的集料外漏在 ４
・
９ ・ ３
浆体快速坍塌的情况下 出现 ， 并不影响混凝 土成 型质量 。 综合来
看， 石粉含量较低时的机制砂混凝土拌合物工作性相对较差 ， 但 未造成试块成型质量 的异常 。
２ 试 验结 果分析 ． ２
机制砂混凝土 的拌合物性 能及 力学性能试验结果 见表 ６ ， 其 中抗拉强度计 算值 由普通混凝 土抗 拉强度 与立方体抗
准进行 。 立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验采用边长 １０ｎｌ ｎ ５ｉ 的立方体试块 ， 轴心抗压强度试验采用 １０ ｍ ｌ０ ｍ ３０ ｉ ｘ ｘ０ ｔ ５ｍ ５ｍ ｍｔ
Ｎｏｔ ｈｎ ｓｔｔ ｆ ａ ｒ ｏ ｓｒａｃ ｎ ｙ ｒｅ ｃ ｉ Ｐ ｗｅ，ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ，ｈｎ ） ｒ Ｃ ｉａｎ ｔｕｅ Ｗ ｔ ｎｅｖｎ ｙ ｄＨ ｄｏｌ ｔｃ ｏ ｒＺ ｅ ｇｈ ｕ４ ０ １ Ｃ ｉａ ｈ Ｉ ｉ ｏ ｅＣ ａ ｅ ｒ １
Ａｂ ｔａｃ ： Ｂａ ｅ ｎ ｔｅ ｓａｉｔｃ ｌａ ｌｓｓ ｏ ｘ ｅｉ ｎｔｌ ａ ， ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｎ ｍ ｉｅ ｔｅ ｔ ｏｍ ｕａ ｏ ｏ ｃｅｅ ｗｉ ｒ ｔ— － ｓｒ ｔ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔｔ ｉａ ｎａｙ ｉ ｆｅ ｐ ｒｍｅ ａ ｄ ｔ ｔ ｃ ｅ ｉｎ ｓ ｉ ｘ ｄ ｓｒｎｇｈ ｆ ｒ ｌ ｆ ｃ ｎ ｒｔ ｔ ｐ ｏｏ ｍａ ｓ ａ ｈｅ ｉ ｈ
技术 ，００ ４ （） ７ — ８ ２ １ ，１７ ： ７ ． ６ ［ 边慧霞 ， ４ ］ 刘春杰 ， 志成． 工砂 混凝土和人工砂粉煤灰混凝土配制 李 人 强度关系式研究『 ＿ Ｊ华北水利水电学院学报 ，０ ６ ２ （） １— ０ Ｊ ２０ ， １ ： ２． ７ ８ ［ Ｇ ５ ２０ ， 通混凝 土配合比设计规程［ ＿ 京 ： 国建 筑工业 ５ Ｊ — ＯＯ普 ］Ｊ ５ ｓ］ ］Ｅ 中 出版社 ， ０ ． ２ １ ０
原状 机制砂混凝土配制强度计算 方法研 究
朱 倩 。边慧霞 。李风 兰
（ 华北水利水 电学院 生态建筑材料河南省高校重点实验室培育基地 ， 河南 郑州 ４ ０ １） ５０ １
摘
要 ： 基于试验资料 的统计分析 ， 出了原状机制砂混凝 土配制强度计算 式中的经验系数值。 提 通过计算式适用性试验验证 ， 明强度 表
表 １ 机制砂混凝土配制强度试验概况
１２ 配制 强度计 算公 式 ．
普通混凝 土配制强度与灰水 比的关 系式为嘲：
，
。—
，
—
混凝土 ２ ８ｄ配制强度 ， ａ ＭＰ ；
０、 —与粗骨料类型相关的经验 系数 。 ｃＯ— ／
（ ）
’ ㈩
变换式 （ ） １ 可得 ：
２１ ０ １年 第 １ １期 （总 第 ２ ５ 期 ） ６
Ｎ ｍｂ ｒ１ ０ １ Ｔ ｔｌ ．６ ） ｕ ｅ １ｉ １（ ｏａＮｏ２ ５ ｎ２
混
凝
Ｃｏ ｃ ｅ ｅ ｎ ｒｔ
土
原材料及辅助物料
Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬ ＡＮＤ ＡＤＭ Ｉ ＣＬＥ ＮＩ
ｄ ｉ１ ． ６／ｉ ｎ１０ —５ ０ ０ ．１ ２ ｏ ：０３ ９ ．ｓ． ２３ ５ ． １ １ ． ８ ９ ｊｓ ０ ２ １ ０
１ 配制强度 计算公 式
１１ 前 期试验 资料 ．
本 项 目组前 期研究 积累 的 ４ ６组机 制砂 混凝 土试验 资料
概况见表 １采用了 Ｐ ０３ ． ， ・ ５和Ｐ Ｏ ４ ．级水泥 ， 灰 比ｗ／ ２ ・ ２５ 水 ｃ为 ０３ － ．７ 砂 率 为 ３ ％￣ ８ ， 测混 凝 土 强度 ．２ ０５ ， ０ ３％ 实