确定混凝土配合比中砂石用量的新方法

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1、确定混凝土配合比中砂石用量的新方法目前，通常确定砂率的方法方法主要有以下几种方法：1）堆积确定，2）计算确定，3）经验确定[1]。工程技术人员在长期试验、应用的过程中逐渐积累一定的经验，而砂率的确定方法也以经验为主。人们认可这样一个现象：砂率的确定是依据经验或半定量的，大小随混凝土强度等级的增加而降低。但是，无论人们采用哪一种方法确定砂率，都要面对同样的问题：我们在确定砂率时最初以哪一个混凝土强度等级为标准呢？人们在长期的实验中，对于如何确定砂率积累了一定的经验，但是对于毫无经验的初学者来说，如何确定砂率将是一

2、个困难的问题。如今，我们面临另外一个问题：过去的砂率确定方法是否适用于骨料多样化以及混凝土大流态化的今天。以往人们在设计塑性混凝土配合比采用优质河砂时，砂率具有一定的适用性。如今，天然优质骨料逐渐减少，机制骨料越来越多应用在混凝土中。大多是天然、机制砂混合使用，砂含石率严重超标，有的已经超过35%，过去的砂率方法已经不再适用。那么，是否有一种新的砂石确定方法，既可以满足工作性，又能适应骨料的变化，同时有利于初学者掌握？·1方法的提出·根据大量的工程经验总结、实验室试验表明，现代普通预拌混凝土配合比设计中石子体积

3、随着混凝土强度等级变化不大，且随着混凝土强度等级提高而增加。另外，由于混凝土中石子体积变化范围不大，所以我们可以假设混凝土中石子体积在很小的范围内变化，浆体体积与砂子体积呈此消彼长状态。现代预拌混凝土用原材料中，石子堆积标准规定混凝土用石子表观密度大于1300kg/m3[2]，而普通混凝土配合比设计中石子用量一般不超过1200kg/m3。所以，现代混凝土中，每立方米混凝土中石子的用量在自然堆积状态下体积小于1m3。根据以上总结，我们推出，现代普通预拌混凝土中，石子呈悬浮状态，如图1[2]。基于以上论证，本论文将

4、混凝土拌合物分为两个部分：砂浆与石子，每立方米混凝土体积由砂浆体积与石子体积组成，即那么，在混凝土配合比计算过程中，首先根据胶凝材料用量与水胶比计算浆体体积，然后根据混凝土强度等级与石子空隙率选择石子体积，最后根据绝对体积法求得砂子体积。至此，混凝土初步配合比确定。根据大量实验总结，本论文给出混凝土配合比设计中石子体积选择表，见表1。本表以优质天然骨料为基础，针对不同种类骨料时，根据注解部分进行调整。注:1.同一强度等级混凝土中石子体积选择方法：石子随石子空隙率减小而增加；2.在使用机制骨料时，体积可在此基础上

5、降低0.01m3；使用天然卵石时，粒径超过40mm时，体积在此基础上降低0.01m3；3.使用天然砂，如果天然砂含石量超过10%时，含石10%～20%时，等体积从石子中减去砂中含石超过10%的部分，同时将砂增加等石子体积部分。20%以上时，将砂中含石10%以上部分的一半从石子中等体积减去，同时在砂中等体积增加石子中减少的部分。清华大学廉慧珍教授曾提出“石子松堆空隙率越小，砂石比可越小[3]”，也就是说混凝土配合比中，在浆体体积确定后，石子的用量与其空隙率呈反比。即与本表注解部分第一条规定殊途同归。·2实验与结果

6、分析·2.1机制骨料混凝土配合比设计2.1.1原材料及设计步骤水泥：金隅P.O42.5；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；矿粉：S95级；砂：机制砂，Ⅱ区中砂，细度模数Mx=2.8，表观密度2650kg/m3；石：碎石，紧密堆积空隙率为38.2%，表观密度2680kg/m3，减水剂：萘系减水剂，减水率15%。本组实验以机制骨料为主，混凝土设计强度等级选取C20、C30、C40、C50四个等级，水胶比依次为0.48、0.45、0.38、0.32，胶凝材料用量分别为350kg、370kg、423kg、473kg，具体掺合料掺量见

7、表2。确定浆体体积之后，根据混凝土强度等级、石子空隙率与种类选取石子体积，计算石子质量，最后根据绝对体积法计算砂体积及质量，以C30为例：按表1选取石子体积，因本实验材料所用骨料为机制骨料，故选取石子体积时在表1的基础上降低0.01m3，C30选取石子体积为0.375m3，最终计算石子质量:C30石子质量：0.375m3×2680kg/m3=1005kg根据绝对体积法计算砂体积及质量，砂体积按式1计算：根据式1计算砂体积为0.312m3，砂质量为：0.312m3×2650kg/m3=827kg。外加剂掺量按胶凝

8、材料质量的2.0%掺加，最终掺量按工作性调整。至此，混凝土初步配合比确定，具体配合比、工作性、强度见表2，图2、图3。其中C20、C40、C50等级混凝土石子体积为0.368m3、0.380m3、0.395m3。2.2天然骨料混凝土配合比设计2.2.1原材料及设计步骤水泥：新疆头屯河水泥P.O42.5、P.C32.5R，粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；砂：天然河砂，Ⅱ区中砂，Mx=2.9，表观密度