石朝林

【摘要】近年來(lái)，無(wú)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(jì)規(guī)程》JGJ55-2011未對(duì)無(wú)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)作介紹。本文從無(wú)砂混凝土的概念、無(wú)砂混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及配合比設(shè)計(jì)提出見(jiàn)解，方便后續(xù)在類(lèi)似工程施工提供捷徑。

【關(guān)鍵詞】無(wú)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(wú)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(wú)砂混凝土就是粗集料的聚集體，由特殊的粗骨料級(jí)配、水泥、水、外加劑按照特定的比例拌合而成，其特點(diǎn)為每個(gè)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(shí)結(jié)構(gòu)，講究填充效應(yīng)。而無(wú)砂混凝土設(shè)計(jì)時(shí)要考慮一定的孔隙率，才能保證其透水性。無(wú)砂混凝土在工程中主要起排水、滲水作用，近年來(lái)廣泛應(yīng)用在鐵路、公路、市政的滲水工程中。

2、無(wú)砂混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)

無(wú)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(wú)效孔隙。有效孔隙和半有效孔隙起排水、滲水作用。無(wú)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(wú)砂混凝土透水性。

3、無(wú)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1 無(wú)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(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)應(yīng)滿足國(guó)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(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)應(yīng)滿足國(guó)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(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)除了滿足國(guó)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(wú)砂混凝土結(jié)構(gòu)承載時(shí)出現(xiàn)局部破壞。一般無(wú)砂混凝土骨料采用10～20mm單粒級(jí)碎石。骨料的大小與無(wú)砂混凝土的強(qiáng)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(qiáng)度隨之增大。因此當(dāng)無(wú)砂混凝土有強(qiáng)度要求時(shí)，對(duì)選擇骨料就要考慮小粒徑或者二級(jí)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(wú)砂混凝土的強(qiáng)度及其工程應(yīng)用中的作用來(lái)決定。

3.2 無(wú)砂混凝土的技術(shù)性能指標(biāo)

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

3.3 無(wú)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟

3.3.1無(wú)砂混凝土的試配強(qiáng)度

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

fcu，0≥（fcu，k+1.645σ）

fcu，0：試配強(qiáng)度? ?fcu，k：設(shè)計(jì)強(qiáng)度? ?σ： 標(biāo)準(zhǔn)差

3.3.2無(wú)砂混凝土配合比的骨料用量計(jì)算

單位體積粗骨料用量計(jì)算按下式計(jì)算：

wg=α·ρg

wg：無(wú)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(jì)算;

vp=1-α·（1-νc）-1·Rvoid

vP：每立方無(wú)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(jì)孔隙率 %

3.3.4水灰比的確定

無(wú)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，因其強(qiáng)度和工程中的應(yīng)用不同，骨料的選擇有相對(duì)應(yīng)的變化。即：強(qiáng)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(wú)砂混凝土的最佳水灰比是無(wú)法靠經(jīng)驗(yàn)值來(lái)估算。因此水灰比只能通過(guò)試驗(yàn)來(lái)一步一步確定，具有一定強(qiáng)度要求的無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)砂混凝土外加劑用量，kg/m3

a：外加劑的參量，%

4、無(wú)砂混凝土配合比的試配試拌

（1）無(wú)砂混凝土的試拌應(yīng)按照計(jì)算配合比進(jìn)行，并檢測(cè)無(wú)砂混凝土的相關(guān)性能。無(wú)砂混凝土實(shí)際上是一種干硬性混凝土，在試拌過(guò)程中，主要觀察混凝土拌合物漿體在振動(dòng)作用下的墜落情況及漿體均勻包裹骨料表面的情況，對(duì)應(yīng)調(diào)整無(wú)砂混凝土的漿體或者外加劑用量，達(dá)到要求后提出基準(zhǔn)配合比。

（2）對(duì)有強(qiáng)度要求的配合比，為保證設(shè)計(jì)得到合理的強(qiáng)度值，規(guī)程規(guī)定采用3種不同的水灰比進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)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(shí)制作強(qiáng)度試件，制作試件時(shí)可以采用振動(dòng)成型也可以采用擠密成型，強(qiáng)度試件制作過(guò)程中，要注意觀察無(wú)砂混凝土的工作性能情況。

（3）依據(jù)試拌試配結(jié)果，強(qiáng)度、孔隙率、透水系數(shù)與水灰比的關(guān)系確定無(wú)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(yǔ)：

無(wú)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(jì)時(shí)考慮參數(shù)如何取值上存在不同的思維。無(wú)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)要考慮實(shí)體結(jié)構(gòu)按照一定的孔隙率來(lái)設(shè)計(jì)，既要保證混凝土強(qiáng)度又要保證實(shí)體有一定的透水系數(shù);普通混凝土配合比設(shè)計(jì)要考慮實(shí)體結(jié)構(gòu)按照密實(shí)體來(lái)設(shè)計(jì)，考慮各材料之間的相互填充效應(yīng)，以滿足混凝土強(qiáng)度，密實(shí)性及耐久性等技術(shù)指標(biāo)為宗旨。但總體講，無(wú)論普通混凝土還是無(wú)砂混凝土配合比設(shè)計(jì)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(jì)原則。

參考文獻(xiàn)：

[1]《現(xiàn)代混凝土配合比》中國(guó)鐵道出版社

[2]《混凝土的性能》中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[3]《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011