机制砂混凝土配合比设计及其性能分析

机制砂混凝土配合比设计及其性能分

析

熊康平

从20 世纪90 年代初期到末期，机制砂混凝土的研究工作主要针对低等级普通混凝土开展，对高等级特种混凝土的研究很少。近几年一些科研工作者在机制砂高性能混凝土研究方面做了一些研究工作，但试验室内研究居多，对工程试验研究较少；宏观研究居多，微观分析较少；机制砂与河砂混合配制高性能混凝土居多，单用机制砂配制较少，尤其是对桥梁高标号梁板砼，目前尚未见到单用机制砂配制混凝土的报道；对强度、工作性、抗渗性等性能的研究较多，对机制砂混凝土收缩、碳化、钢筋锈蚀等性能的研究较少。

本实验针对人工砂的特点，将黄氏致密级配混凝土配合比设计思想应用到人工砂混凝土中去，克服人工砂粗糙度大、含粉量高、级配不良等缺点，配制出高性能混凝土，应用到工程实际，提出人工砂在高性能混凝土中应用的技术指标和应用建议。

1 准备工作

(1)掌握设计图纸对水泥混凝土结构的要求，重点是各种强度和耐久性要求、构件截面的尺寸、钢筋布置的疏密等，以便合理采用水泥品种及石子的粒径；

(2)了解施工工艺，如输送、浇筑的措施、使用机械化的程度等，便于选用外加剂及其掺量；

(3)了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力，以便确定备用配

合比。

2 选择材料

2.1 粗集料

优先选择强度高、密度大、针片状少、含泥量小、级配良好的粗集料级配是集料的一项重要的技术指标,对混凝土的和易性及强度有着很大的影响，掺配时要在符合级配要求的范围内，尽可能在二种或三种掺配方案中，选取其中体积密度较大者使用。

2.2细集料

砂对混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大，要选取级配良好的机制砂，机制砂过粗容易引起离析且保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。

2.3水泥

应根据工程特点或所处环境条件选取水泥优先选取质量稳定,强度波动小的水泥，对未用过的水泥品种或水泥厂家要进行认真调研。

设粉煤灰取代砂的最大单位重比例为α: 收集水泥、骨材与掺料的物化性质，以供配比计算参考时使用。并求出最小空隙(最大单位重)，最小空隙的原理，基本上是探讨颗粒材料最大堆积密度即最佳条件下的空隙，其推演方法如下:利用四分法取样将砂和粉煤灰混合, 以粉煤灰取代砂子的方式，求出混合料的最大单位重，即是粉煤灰取代砂子和石屑的最佳比例。固定砂和粉煤灰的最佳比例，重复上述步骤，找出砂子与粉煤灰及混合粗骨材的最大单位重比例，这就是HPC骨材组成的最佳配比，当在进行上述的步骤时，若感觉只要给予少许的振动能量，即能

使混合料达密实壮况，已接近HPC的最佳化点的比例。

3 确定强度和坍落度

依据施工规范及施工条件的要求, 选定混凝土强度及坍落度。当混凝土强度等级ƒ'c = 56 MPa时,且无工地经验资料可循时, 配比的设计强度ƒcr可由方程式(1)求得:

ƒcr=(ƒ'c +9.6)/0.9 (kg/m3 )

4 求骨材最大单位用量

根据求出的骨材最大单位重求出最小空隙V V。

α=W fly/(W fly+W cs)×100%

(砂子+粉煤灰)在混合骨材中所占的最大单位比例为β：

β=(W cs+W fly)/(W cs+W fly+W ca)×100%

V V=1−(W fly /γfly +W ca/γca+W cs/γcs)

式中：W fly ，γfly 分别表示单位粉煤灰用量(kg/ m3)，粉煤灰表观密度(kg/ m3)；W ca，γca分别表示粗骨料重(kg/ m3)，粗骨料比重(kg/ m3)；W cs，γcs分别表示细骨材重(kg/ m3)，细骨材比重(kg/ m3)。

5 计算用浆量及骨材体积

骨材的用量:

水泥浆体V p 由下式求得：

V p =n×V V

水泥及水的用量：

V p =W F/γW+C/γC+W sl/γsl

假设设计强度所需之水胶比为λ: