石朝林

【摘要】近年來，無砂混凝土在鐵路、公路、市政工程的透水性施工中廣泛應(yīng)用?！镀胀ɑ炷僚浜媳仍O(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011未對無砂混凝土配合比設(shè)計作介紹。本文從無砂混凝土的概念、無砂混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及配合比設(shè)計提出見解，方便后續(xù)在類似工程施工提供捷徑。

【關(guān)鍵詞】無砂混凝土;內(nèi)部結(jié)構(gòu);配合比

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

1、概念的理解

無砂混凝土比較直觀的理解就是多孔混凝土，也可叫做透水性混凝土。無砂混凝土就是粗集料的聚集體，由特殊的粗骨料級配、水泥、水、外加劑按照特定的比例拌合而成，其特點為每個粗集料顆粒表面均應(yīng)被漿體均勻包裹。普通混凝土則需要密實結(jié)構(gòu)，講究填充效應(yīng)。而無砂混凝土設(shè)計時要考慮一定的孔隙率，才能保證其透水性。無砂混凝土在工程中主要起排水、滲水作用，近年來廣泛應(yīng)用在鐵路、公路、市政的滲水工程中。

2、無砂混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)

無砂混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由膠結(jié)的骨料和孔隙組成，分有效孔隙，半有效孔隙，無效孔隙。有效孔隙和半有效孔隙起排水、滲水作用。無砂混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)必須要保證一定的有效孔隙和半有效孔隙，才能保證無砂混凝土透水性。

3、無砂混凝土配合比設(shè)計

3.1 無砂混凝土的原材料

3.1.1水泥：水泥應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，各項檢測指標(biāo)應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007的技術(shù)要求。

3.1.2外加劑：外加劑的各項檢測指標(biāo)應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB 8076-2008的技術(shù)要求。

3.1.3粗骨料：粗骨料各項檢測指標(biāo)除了滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2011中的技術(shù)指標(biāo)以外，還應(yīng)嚴(yán)格控制粗骨料的針片狀顆粒，避免無砂混凝土結(jié)構(gòu)承載時出現(xiàn)局部破壞。一般無砂混凝土骨料采用10～20mm單粒級碎石。骨料的大小與無砂混凝土的強度存在一定的關(guān)系，骨料越小，骨料與骨料之間的接觸面越大，膠接面增大，強度隨之增大。因此當(dāng)無砂混凝土有強度要求時，對選擇骨料就要考慮小粒徑或者二級摻配的方式。一般篩孔尺寸為（2.36～4.75）mm、（4.75～9.5）mm、（9.5～13.2）mm。在骨料粒徑及摻配的選擇上必須依據(jù)其無砂混凝土的強度及其工程應(yīng)用中的作用來決定。

3.2 無砂混凝土的技術(shù)性能指標(biāo)

鐵路工程項目主要對透水系數(shù)、強度和工藝做了要求。公路、市政工程項目增加了耐磨性、抗凍性、連續(xù)孔隙率、抗彎拉強度等指標(biāo)。

3.3 無砂混凝土配合比設(shè)計步驟

3.3.1無砂混凝土的試配強度

試配強度宜符合《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的規(guī)定，按下式算：

fcu，0≥（fcu，k+1.645σ）

fcu，0：試配強度? ?fcu，k：設(shè)計強度? ?σ： 標(biāo)準(zhǔn)差

3.3.2無砂混凝土配合比的骨料用量計算

單位體積粗骨料用量計算按下式計算：

wg=α·ρg

wg：無砂混凝土中粗骨料用量kg/m3? ? ? ?ρg：粗骨料的緊密堆積密度kg/m3

α：粗骨料用量修正系數(shù)，取0.98.

3.3.3膠結(jié)料漿體體積計算;

vp=1-α·（1-νc）-1·Rvoid

vP：每立方無砂混凝土中膠結(jié)料漿體體積 m3? ? νc：粗骨料緊密堆積空隙率 %

Rvoid：設(shè)計孔隙率 %

3.3.4水灰比的確定

無砂混凝土配合比設(shè)計時，因其強度和工程中的應(yīng)用不同，骨料的選擇有相對應(yīng)的變化。即：強度及透水系數(shù)等指標(biāo)隨骨料的組成及骨料粒徑大小的變化而變化，致使骨料的比表面積也隨之變化，包裹骨料的漿體也隨之變化，導(dǎo)致無砂混凝土的最佳水灰比是無法靠經(jīng)驗值來估算。因此水灰比只能通過試驗來一步一步確定，具有一定強度要求的無砂混凝土水灰比范圍一般確定在0.25～0.38之間，并應(yīng)滿足無砂混凝土的相關(guān)技術(shù)要求。

3.3.5 單位體積水泥用量的確定

wC=vP/（RW/C+1）·ρC

wC：每立方無砂混凝土中水泥用量，kg/m3

Rw/c：水灰比? ? ρC：水泥密度，kg/m3

3.3.6單位體積用水量

ww=wc·Rw/c

ww：每立方無砂混凝土中用水量，kg/m3

3.3.7外加劑用量

Ma=wc·a

Ma：每立方無砂混凝土外加劑用量，kg/m3

a：外加劑的參量，%

4、無砂混凝土配合比的試配試拌

（1）無砂混凝土的試拌應(yīng)按照計算配合比進行，并檢測無砂混凝土的相關(guān)性能。無砂混凝土實際上是一種干硬性混凝土，在試拌過程中，主要觀察混凝土拌合物漿體在振動作用下的墜落情況及漿體均勻包裹骨料表面的情況，對應(yīng)調(diào)整無砂混凝土的漿體或者外加劑用量，達到要求后提出基準(zhǔn)配合比。

（2）對有強度要求的配合比，為保證設(shè)計得到合理的強度值，規(guī)程規(guī)定采用3種不同的水灰比進行強度驗證，一種為基準(zhǔn)配合比的水灰比，另外兩種應(yīng)在基準(zhǔn)水灰比的基礎(chǔ)上增減0.05，用水量與基準(zhǔn)配合比相同。同時制作強度試件，制作試件時可以采用振動成型也可以采用擠密成型，強度試件制作過程中，要注意觀察無砂混凝土的工作性能情況。

（3）依據(jù)試拌試配結(jié)果，強度、孔隙率、透水系數(shù)與水灰比的關(guān)系確定無砂混凝土水泥用量、用水量參數(shù)，最后提出正式配合比。

結(jié)語：

無砂混凝土與普通混凝土在結(jié)構(gòu)理念上有著本質(zhì)差異，因此在配合比設(shè)計時考慮參數(shù)如何取值上存在不同的思維。無砂混凝土配合比設(shè)計要考慮實體結(jié)構(gòu)按照一定的孔隙率來設(shè)計，既要保證混凝土強度又要保證實體有一定的透水系數(shù);普通混凝土配合比設(shè)計要考慮實體結(jié)構(gòu)按照密實體來設(shè)計，考慮各材料之間的相互填充效應(yīng)，以滿足混凝土強度，密實性及耐久性等技術(shù)指標(biāo)為宗旨。但總體講，無論普通混凝土還是無砂混凝土配合比設(shè)計都要遵循1想（配合比的參數(shù)如何取值）2看（看試拌后的混凝土狀態(tài)的情況）3確定（配合比的參數(shù)最佳值）的設(shè)計原則。

參考文獻：

[1]《現(xiàn)代混凝土配合比》中國鐵道出版社

[2]《混凝土的性能》中國建筑工業(yè)出版社

[3]《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011