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水利技术监督 2 0 1 3 年第 1 期 碾压混凝土配合比设计 中砂料 和混凝土最大密度选择分析 易永军 ( 中国水 电十五局科研设计院，陕西咸阳市 7 1 2 0 0 0 ) 【 摘要】 砂料是碾压混凝土配合比设计中的重要原材料，其的性能指标影响碾压混凝土的施工工艺和质量。 本文通过天然和人工砂料选择试验，提出不同类型砂料在进行碾压混凝土配合比设计中应该注意的 问题；通过室内碾压混凝土随振动时间与密度的关系试验，确定混凝土最大密度测试方法，供参考。 【 关键词】 碾压混凝土；配合比；砂料；密度；选择 D O I 编码】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 - 1 3 0 5 2 0 1 3 O 1 O 1 1 【 中图分类号】 T V 4 3 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 3 )O 1 0 0 3 2 0 4 自碾压混凝土问世 以来， 碾压混凝土施工技术 己取得 了巨大进步，碾压混凝土坝 己成为现代水利 工程大坝普遍采用的坝型之一。合理优化的碾压混 凝土配合比是控制坝体质量 的关键环节之一 。本文 结合碾压混凝土配合比设计试验，探讨碾压混凝土 中砂料选择方法和混凝土密度的测试方法。 1 砂料的选择 1 1人工砂 对于采用人工砂拌制的碾压混凝土，必须控制人 工砂的石粉含量，人工砂中由于石粉含量不同，其抗 压强度和混凝土的叮碾性不同。某工程不同石粉含量 混凝土配合比及混凝土试验结果分别见表 1 、表 2 。 从表 1 、表 2可以看出，随着砂料中石粉含量 增大 ，混凝土 V c值有增大的趋势，石粉含量在 1 8 左右时， 碾压混凝土的和易性好、 抗压强度也较大； 3 2 当石粉含量超过 1 8 以后，强度降低、可碾性差， 随石粉含量增加、混凝土抗冻性能降低 。碾压混凝 土配合 比设计时人工砂料的石粉含量要加 以控制 。 1 2天然砂 天然砂料 中小于 0 1 6 ra m 的含量较少 ，不利于 现场碾压施工 ，为改善碾压混凝土和易性，提高细 颗粒含量 ，保证混凝土的可碾性，目前大多采用内 掺石粉或粉煤灰的方法进行，粉煤灰掺量和石粉掺 量的选择成为关键。 1 2 1 粉煤灰替代砂料的选择 在天然砂进行的碾压混凝土配合比设计中，采 用粉煤灰替代部分砂料，替代率通过室内试验确定。 用粉煤灰替代部分砂料的水泥胶砂强度试验 结果见表 3 、图 l 。 作者简介：易永军 ( 1 9 6 5年一 ) ，女，陕西西安人，高级工程师。 水利技术监督 2 0 1 3 年第 1 期 表 1 不同石粉含量混凝土配合比表 粉煤灰 石粉含 每方混凝土原材料用量 k g l m 。 编号 水胶 比 砂率 V C 值 掺量 量 水 水泥 粉煤灰 砂子 小石 中石 减水剂 引气剂 01 0 4 8 5 5 3 9 2 4 1 0 3 9 7 1 1 8 8 1 2 6 3 5 6 3 5 2 1 5 0 0 2 2 8 0 0 2 0 4 8 5 5 3 9 1 8 1 0 3 9 7 1 l 8 8 1 2 6 3 5 6 3 5 2 1 5 0 0 2 2 6 5 0 3 O 4 8 5 5 3 9 1 3 1 0 3 9 7 1 l 8 81 2 6 3 5 6 3 5 2 1 5 0 0 2 2 5 5 备注 配合比用 P 0 4 2 5 水泥、缓凝高效减水剂、 I I 级粉煤灰 表 2不同石粉含量混凝土配合比试验结果表 强度 M P a 编号 水胶比 砂率 用水量 k g l m 3 密度 k g l m 3 7 d 2 8 d 0 1 0 4 8 3 9 1 0 3 1 3 9 2 O 9 2 4 5 9 0 2 0 4 8 3 9 1 0 3 l 8 5 2 6 5 0 3 O 4 8 3 9 1 0 3 l 6 4 2 5 0 表 3 粉煤灰替代砂料胶砂强度检测结果对比表 抗折强度 ( M P a ) 抗压强度 ( M P a ) 检测项 目 粉煤灰掺量 ( ) 3 d 7 d 2 8 d 9 0 d 3 d 7 d 2 8 d 9 0 d 0 4 5 8 3 21 8 5 7 1 检测 5 4 9 6 6 8 6 l 0 O 2 6 4 4 O 5 6 2 5 7 8 9 结果 P 0 4 2 5 I I 级 1 0 5 9 6 8 9 4 1 0 7 2 8 4 3 8 6 7 0 8 8 6 6 1 5 6 2 6 8 9 3 1 0 9 3 1 7 4 2 7 6 4 0 7 7 8 从表 3的检测结果看，不同掺量粉煤灰替代砂 料后，水泥胶砂抗折强度变化不大；替代率在 1 0 以内，随着粉煤灰掺量的增加，胶砂抗压强度在增 大，9 0 d的增长较为明显，替代率超过 1 0 时，抗 压强度略有降低。因此粉煤灰替代砂料的掺量宜控 制在 1 0 以内。最佳掺量应根据混凝土和易性、混 凝土的性能指标综合考虑。 1 2 2石粉掺量的选择 ( 1 )天然砂内掺石粉颗粒级配及密度研究。 在天然砂 中分别掺入 5 、8 、1 2 、1 6 、2 0 的石 粉 ，对掺入石粉后天然砂的颗粒级配进行试验，试 验结果见表 4 。掺入石粉后砂子紧密密度及孔隙率 试验结果见表 5 。 天然砂掺入石粉后，随着石粉掺量的增加，组 合砂的细度模数降低、 紧密密度增大、 孔隙率变小， 石粉可部分填充天然砂中的空隙部分 。 ( 2 )掺入石粉后碾压混凝土配合比研究。为 了了解天然砂 中掺入石粉后混凝土的性能变化情 况，对掺入石粉 8 、1 2 、1 6 进行二级配碾压混凝 土比较试验 ，试验结果见表 6 。 3 3 水利技术监督 2 0 1 3 年第 1 期 表4 天然砂、掺不同掺量石粉后的砂颗粒级配试验表 石粉 项 目 筛孔尺寸 皿 细度模数 石粉 掺量 5 O 2 5 1 2 5 0 6 3 O 3 1 5 0 1 6 0 1 6 含量 砂+ 0 1 0 2 1 6 0 2 2 9 2 0 6 8 1 1 9 3 7 3 9 7 7 2 1 0 0 3 0 3 2 2 8 石粉 f | f 8 9 1 0 0 | | 砂+ 5 0 7 7 1 3 5 5 2 4 2 9 6 0 6 3 8 6 O 1 9 1 5 2 1 0 0 2 7 4 8 4 8 砂+ 8 累计筛余 0 7 5 1 3 1 2 2 3 5 2 5 8 7 1 8 3 2 8 8 8 9 3 1 0 0 2 6 6 l 1 0 7 砂+ 1 2 0 7 1 l 2 5 5 2 2 4 9 5 6 1 5 7 9 6 5 8 5 4 5 1 0 0 2 5 5 1 4 5 5 砂 + 1 6 O 6 8 1 1 9 8 2 1 4 7 5 3 6 0 7 6 0 4 8 1 9 7 1 0 0 2 4 3 1 8 O 3 砂 + 2 O 0 6 5 1 1 4 1 2 0 4 5 5 1 0 5 7 2 4 2 7 8 5 0 1 0 0 2 3 2 2 1 5 O 表 5不同石粉掺量下砂子紧密密度及孔隙率试验结果表 石粉掺量 O 5 8 1 0 1 2 1 6 2 0 堆积密度 k g m 1 4 5 0 1 5 2 3 1 5 2 8 1 5 6 8 1 5 6 5 1 5 6 3 1 5 7 4 堆积孔隙率 4 4 4 4 1 6 4 1 5 3 9 9 4 0 0 4 0 0 3 9 7 紧密密度 k g l3 1 8 3 0 1 8 5 2 1 8 6 4 1 9 0 3 1 9 0 9 1 9 4 9 1 9 6 0 紧密孔隙率 2 9 9 2 9 0 2 8 6 2 7 0 2 6 9 2 5 3 2 4 9 表 6 不同石粉掺量天然砂混凝土配合比试验结果表 每方混凝土材料用量 k g m 3 抗压强度 M P a 水胶 比 砂率 粉煤 砂 中 小 外加剂 V C(S ) 含气 水 水泥 石 量 灰 砂 石 石 7 d 2 8 d 9 0 d 粉 8 4 8 7 5 8 7 5 7 0 0 0 8 4 5 5 6 3 4 O 4 4 l 3 9 2 2 2 2 7 9 8 9 9 2 7 9 2 7 6 9 7 6 1 8 3 6 5 5 7 减水剂 4 2 3 8 1 4 3 2 2 6 2 9 1 0 4 8 3 6 0 7 5 、引气 9 3 9 6 9 9 6 9 6 6 9 0 8 2 8 5 5 2 剂 1 0 万 4 4 3 5 1 4 8 2 2 9 3 O 4 9 7 1 0 1 1 0 1 6 2 5 l 1 9 8 2 1 5 4 7 4 9 3 3 1 5 1 2 3 6 3 O 9 水胶比 0 4 8 、粉煤灰掺量 5 0 的对比试验结果 表明， 天然砂中掺入石粉后 ， 组合砂的表面积增加， 在保持 V c值基本不变的条件下，混凝土用水量随 着石粉掺量 的增加而有规律 的增加，同时胶材用量 也有规律的增大 ，当掺入石粉后，要达到与不掺石 粉的混凝土相同的 V C值 ，混凝土用水量分别需要 增加 5 k g m 3 、9 k g m 、1 3 k g m 左右：当掺入 1 6 及以上石粉时，胶材用量增加很多，使用上很不经 济，且会给施工带来麻烦，因此石粉含量不宜超过 1 0 ，具体掺量 由室 内试验确定。 天然砂掺石粉后，混凝土拌合物 的细粒含量、 3 4 浆体量有所增加 ，可碾性有所提高；掺入石粉后， 混凝土 的含气量降低，强度比不掺石粉略高，抗冻 性降低 ，要保证相 同的抗冻性能，掺入石粉后的混 凝土应提高引气剂掺量。 2 碾压混凝土密度的选择 碾 压混凝 土最大 密度是现场控制混凝土质量 的关键 ，室内进行碾压混凝土密度试验可为现场提 供参考依据。混凝土密度随振动时间增加 的变化试 验见表 7 、表 8 。碾压二级配、三级配采用水胶比 0 4 5 、粉煤灰掺量 5 0 进行试验。 表 7 碾压二级配 ( 0 4 5水胶比)最大密度试验表 振动时间 S 序号 桶料重 k g 料重 k g 密度 k g m 3 下层 上层 1 6 9 2 5 8 8 2 4 0 5 3 2 3 8 4 2 6 1 5 2 6 0 2 2 4 1 9 3 2 3 9 8 3 6 2 1 2 6 2 8 2 4 4 5 3 2 4 2 3 4 6 2 7 2 6 1 2 2 4 2 9 3 2 4 0 8 5 6 3 0 2 6 0 6 2 4 2 3 3 2 4 0 2 6 6 3 3 2 6 2 4 2 4 4 1 3 2 4 2 0 备注 v c值为 3 s 、桶重为 1 8 4 k g 水利技术监督 2 0 1 3 年第 1 期 表 8 碾压三级配 ( 0 4 5水胶比)最大密度试验表 振东时间 S 序号 桶料重 k g 料重 k g 密度 k g m 。 下层 上层 1 8 1 2 2 5 7 8 2 3 9 5 3 2 3 7 4 2 8 2 0 2 6 3 6 2 4 5 3 3 2 4 3 1 3 8 2 8 2 6 4 6 2 4 6 3 3 2 4 41 4 8 3 6 2 6 4 8 2 4 6 5 3 2 4 4 3 5 8 4 0 2 5 9 8 2 4 1 5 3 2 3 9 4 6 8 4 4 2 6 2 2 2 4 3 93 2 4 1 8 备注 V c值为 4 s 、桶重为 1 8 4 k g 图 2二级配碾压混凝土密度与振动时间关系曲线 图 3三级配碾压混凝土密度与振动时间关系曲线 从表 7 、表 8的试验结果看，随着振动时间的 延长，混凝土密度在增大。但振动时间增大某一值 时，密度达到最大值，之后随着振动时间延长，混 凝土密度将会下降。再继续增加震动时间，这时粗 骨料被震碎 ，混凝土内组成材料发生重新组合，混 凝土密度又会增大。这一试验可为确定碾压混凝土 最大密度提供参考依据 。 3 结 语 砂料是碾压混凝土除水泥以外的重要原材料 ， 级配 良好 、 0 1 6 ra m细颗粒含量适宜的砂料是控制胶 凝材料的一个重要方面 。天然砂料和人工砂料 由于 颗粒粒型及 0 1 6 ra m细颗粒含量不同，在进行碾压 混凝土配合比设计时，应采取不同的处理方法 ，满 足现场施工的工艺和质量要求。 碾压混凝土最大密度确定，是现场控制混凝土 碾压质量的关键 部分，现场应根据室 内提供的密 度，经过现场碾压试验最终确定碾压控制参数。 简讯 国家标准 水土保持工程调查与勘测规范( 送审稿)审查会在京召开 2 0 1 2年 1 2月 2 1 2 2日，受水利部 国际合作与科技司委托 ，水利部水利水 电规划设计 总院在北京 主持召开 水土保持工程调查与勘测 规范 ( 送 审稿 )审查会议 ，参加会议的单位有国土 资源部 、环 境保护部、交通运输部、铁道部、农 业部、水利部 、国家 能源局 、国家林业局等部委和相关勘测设计 单位 的专 家和代表 。 会议听取了编制组关于编制工作情况的汇报，与会专家和代表对规范送审稿进行了认真的讨论。经审 查，基本同意编制组提交的送审稿。 会议认为：编制组收集了相关资料和标准，总结了水土保持工程调查与勘测实践经验，广泛征求了有 关单位和专家意见 ，提出的送审稿符合 工程建设国家标准管理办法要求，送审材料齐全，满足审查要 求。送审稿章节安排基本合理，技术思路清晰，主要内容全面，基本反映了水土保持工程调查与勘测工作 现状与水平。基本满足编制要求。会议要求编制组按照会议审查意见及专家的修改意见对送审稿正文、附 录、条文说明进行修改完善，2 0 1 3 年 4 月 3 0日前提出报批稿。 ( 崔忠 波 供稿) 3 5。