浅谈机压混凝土预制块配合比设计方法.doc

浅谈机压混凝土预制块配合比设计方法 无锡路桥工程有限公司中心试验室 安鸣晓 陆益 钱小玲一、概述 近几年在制作小型预制块（如路缘石）时，有好多单位采用了利用压机和定制的模具进行静压成型的制作工艺，此工艺操作简单，设备简单，生产速度快，成本低，所以被许多生产单位采用，对成品质量检测方面国家已制订了JC899-2002混凝土路缘石行业标准等相关标准，但用此工艺制作的小型预制块，其所有混凝土为干硬性混凝土，并且其成型方法为静压法，其所用混凝土和成型方法与以往传统方法不同。然而现行规范对其混凝土配合比设计的方法没有明确和详细的方法，如用相关的JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程来设计此混凝土配合比，因为此方法在制作试件时采用的是振动和插捣的方法成型试件的，但用机压成型的小型预制块所用的混凝土为干硬性的，用振动和插捣的方法无法成型试件，所以笔者参考相关规范和经过大量的试验总结了以下一套机压混凝土预制块配合比设计方法，供大家参考和交流。二、设计方法构思1、根据此机压混凝土预制块的制作工艺和国家现行规范要求以及设计图纸要求确定此混凝土的试配要求，试配要求如下：1.1 混凝土的强度应符合设计要求； 1.2 混凝土的工作性应符合施工要求； 1.3 混凝土的经济性应符合施工实际情况； 1.4 混凝土的耐久性应符合规范要求。2、根据试配要求确定试验步骤： 2.1为了要达到混凝土的设计强度，主要应先确定此混凝土的试配强度和水灰比，此二个指标笔者采用JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程的方法来确定。 2.2在初步确定上述二个指标的基础上，再来确定此混凝土的工作性，要确定此混凝土的工作性，主要应先确定此混凝土的砂率（或粗细集料的比例）和单位用水量，因为混凝土的砂率与混凝土的和易性和密度有关，并且此混凝土为干硬性混凝土缺乏流动性，为了能使此混凝土达到比较好的和易性和密度，笔者参考了JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范中的碾压混凝土配合比设计方法，觉得他采用“粒子干涉理论”合成的混凝土粗细集料合成级配范围比较适合此机压混凝土预制块混凝土的粗细集料合成级配范围，因此混凝土的砂率确定要基于满足公路水泥混凝土路面施工技术规范中的面层碾压混凝土粗细集料合成级配范围。另外在干硬性混凝土的水灰比、砂率和材料相同的情况下，单位用水量与干硬性混凝土的密度有关系，单位用水量的增加会增加干硬性混凝土中的水泥浆，水泥浆的增多会增加混凝土中集料间的滑动使混凝土容易达到密实，但当单位用水量的增加过多以致干硬性混凝土中的水泥浆过多，在利用压实工艺致使混凝土密实的前提下，水泥浆过多会导致混凝土逐渐失去可塑性使混凝土不容易达到密实，所以根据此关系笔者采用击实试验的方法来确定，当干硬性混凝土达到最大密度时的最佳单位用水量作为此混凝土的单位用水量。 2.3为了要达到混凝土的经济性和最佳配合比，笔者采用了3种不同水灰比的配合比进行对比，为了与制作工艺相同，笔者采用无侧限抗压强度试验方法来制作试件和进行相关强度试验，从而来确定最佳配合比。 2.4对采用无侧限抗压强度试验方法来制作的试件进行耐久性试验，确定其耐久性。三、设计方法 以设计强度C25的路缘石配合比设计为例简述机压混凝土预制块配合比设计方法：1. 设计参考依据 1.1 JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程 1.2 JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范（碾压混凝土配合比设计） 1.3 JC899-2002混凝土路缘石 1.3 设计图纸2. 试配要求 2.1 混凝土的强度应符合设计要求：机压混凝土预制块设计强度为C25。 2.2 混凝土的工作性应符合施工要求：以击实试验试件达到最大密度并制作试件的压力满足现场制作的要求为依据。 2.3 混凝土的经济性应符合施工实际情况。 2.4 混凝土的耐久性应符合规范要求。3. 材料 3.1 水泥：无锡恒安P.O32.5级，c3100kg/m3，28天抗压强度为38.2 MPa，抗折强度为6.7MPa。3.2 黄砂：江西灨江中砂，级配良好，细度模数2.6，表观密度s2650kg/m3。 3.3 碎石：宜兴碎石，采用520mm的碎石，表观密度g2740kg/m3。 3.4 原材料按GB/T14684-2001、GB/T14685-2001、GB/T176711999、GB/T1345-1991、GB/T1346-2001进行试验，试验结果符合规范要求，资料附后。4. 按规程JGJ55/2000进行计算、调整和确定初步基准设计配合比 4.1 初步基准配合比的计算 4.1.1 确定试配强度： cu,0=cu,k+1.645= 25+1.6455=33.2（Mpa） 4.1.2 计算水灰比： W/Cace / ( cu,0abce)=0.4632.51.13/(33.2+0.460.0732.51.13)=0.49（根据经验取0.47） 4.1.3 根据混凝土试配工作性的要求确定单位用水量： 4.1.3.1 根据试配工作性要求按规范和经验选用单位用水量为125kg/m3； 4.1.4 计算单位水泥用量： mc0mw0/( W/C)=125/(0.47)=266(kg/m3)（根据砼耐久性要求、砼外观要求和以往经验，此砼单位水泥用量取266kg/m3） 4.1.5 根据普通混凝土配合比设计规定、公路水泥混凝土路面施工技术规范中碾压混凝土配合比设计规定和以往试验经验，此普通混凝土的砂率采用s37%，砂率的选取宜使粗、细集料合成级配符合下表。机压混凝土粗细集料合成级配范围（应用了面层碾压混凝土粗细集料合成级配范围）筛孔尺寸(mm)19.09.54.752.361.180.60.30.15通过百分率(%)90-10050-7035-4725-3818-3010-235-153-104.1.6 体积法计算初步基准配合比混凝土每立方混凝土中粗集料、细集料的用量： mc0/cmg0/gms0/smwa/w+mj0/j00.01=1 sms0/( ms0mg0) 100% 经以上公式计算求得：ms0780(kg/m3)mg01328(kg/m3) 4.1.7 保持水灰比和砂率不变，用五种不同用水量作为五组对比配合比为：配比号各材料名称水泥黄砂碎石水1各材料每立方米用量(kg)2138221400100.0各材料重量比1.003.866.570.472各材料每立方米用量(kg)2398011364112.5各材料重量比1.003.355.710.473各材料每立方米用量(kg)2667801328125.0各材料重量比1.002.934.990.474各材料每立方米用量(kg)2937591292137.5各材料重量比1.002.594.410.475各材料每立方米用量(kg)3197381257150.0各材料重量比1.002.313.940.47 4.2 用击实法（丙法）确定最佳用水量的配合比作为基准设计配合比： 4.2.1 用于击实试验的每个样的各种材料用量为：配比号样品总用量 (g)水泥用量 (g)黄砂用量 (g)碎石用量 (g)水用量 (g)1600050419453313236.82600057019103253267.93600063918743190300.34600070818343122332.75600077717983062365.1 4.2.2 根据上述测得的5个配合比的干密度（5个配合比的干密度列表如下）绘制单位用水量与干密度关系曲线，并确定最佳用水量和最大干密度以及相对应的最大湿密度：配比号12345各配合比的干密度(kg/m3)22012211222822102177确定的最大干密度(kg/m3)2228相对应的最大湿密度(kg/m3)2363相对应的最佳用水量(kg/m3)141 4.2.3 根据上述确定的最佳用水量确定基准设计配合比为：各材料名称水泥黄砂碎石水修正前 配合比各材料每立方米用量(kg)3007531282141各材料重量比1.002.514.270.47修正后 配合比各材料每立方米用量(kg)2867191223135各材料重量比1.002.514.280.47 5.1 以基准设计配合比的水灰比为中心，按0.02增减幅度选定2个水灰比，重复上述4.1.3-4.2.3步骤确定最佳用水量下的2个对比混凝土配合比A组、C组，包括基准设计配合比在内的三组配合比如下：组号各材料名称水泥黄砂碎石水混凝土湿密度(kg/m3)A组各材料每立方米用量(kg)29871412151342362各材料重量比1.002.404.080.45B组各材料每立方米用量(kg)28671912231352363各材料重量比1.002.514.280.47C组各材料每立方米用量(kg)27572312311352363各材料重量比1.002.634.480.49 5.2 采用无机结合料测定无侧限抗压强度的制件方法，进行上述三组配合比砼的制件（一个试件的各材料用量如下表），每个配合比共制试件2组每组试件3个，分别用于测定7天、28天抗压强度：组号试模尺寸 直径*高(mm)试模体积(cm3) 此砼的湿密度(kg/m3)样 品 总质量 (g)水泥用量 (g)黄砂用量 (g)碎石用量(g)水用量 (g)A组150*1502649.42362625879018923220355.2B组150*1502649.42363626175819053240357.7C组150*1502649.42363626172819153260357.5 5.3 、三组配合比的砼试件经上述方法拌制成型，在标准条件下养护7天、28天后，分