在建筑上需要用的材料是很多的，混凝土就是其中之一，不論是路面施工還是房屋建筑上都會用到混凝土。不同用途中，混凝土的配比方式也不相同，本文是一篇機械工程師中級論文范文，主要論述了混凝土配合比設計中骨料合理級配初探。
　　摘要： 簡要介紹混凝土配合比設計過程中粗骨料級配和砂率的合理選取方法，闡述了合理級配、砂率選取的重要性。

　　Abstract： This paper simply introduces the reasonable selection method of aggregate gradation and sand coarse aggregate ratio in the design process of concrete mix proportion， expounds the importance of the reasonable graduation and the selection of sand coarse aggregate ratio.

　　關鍵詞： 級配,砂率,統(tǒng)計學,富勒曲線

　　Key words： graduation;sand coarse aggregate ratio;statistics;fuller's curve

　　中圖分類號：TU528.01 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311(2015)12-0107-02

　　0 引言

　　隨著國家基礎建設步伐加快，全國新增骨料加工廠如雨后春筍般迅速建成，而新增加工廠存在技術問題沒有完全解決便投入生產，導致了產品質量參差不齊，有些單級配骨料粒徑不符合規(guī)范要求，甚至像含泥量、針片狀含量這些可以嚴重影響混凝土質量的參數(shù)，出廠時也達不到規(guī)范要求。現(xiàn)行配合比設計規(guī)范中對骨料級配選取要求并不能很完善地解決以上提出的新問題，這就促使在對骨料的級配選取要更加合理才能避免對結構混凝土產生本質上的質量病害。

　　眾所周知，骨料在混凝土當中起骨架作用，主要用來穩(wěn)定體積。在混凝土組成結構中，粗集料的空隙用細集料來填充，在更細集料的空隙中用水泥漿來填充�？梢哉f，一個良好的混凝土結構首先要滿足集料級配要求空隙率最小，比表面積最小，密度或密實度最大。

　　本文就以上理論提出對骨料級配進行優(yōu)選設計，進一步改善骨料級配在混凝土當中的劣性。

　　1 現(xiàn)行混凝土配合比設計規(guī)范中對骨料選取的規(guī)定

　　在現(xiàn)行普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ-52-2011中，對砂率選取的描述是這樣的：

　　當缺乏砂率的歷史資料時，混凝土砂率的確定應符合下列規(guī)定：

　�、偎�落度小于10mm的混凝土，其砂率應經試驗確定;

　�、谒�落度為10mm～60mm的混凝土，其砂率可根據(jù)骨料品種、最大公稱粒徑及水膠比按表1選取;

　　③塌落度大于60mm的混凝土，其砂率可經試驗確定，也可在表1的基礎上，按塌落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以調整。

　　由以上描述可以發(fā)現(xiàn)，在混凝土配合比設計中砂率的選取是根據(jù)碎石的粒徑及水膠比大小來大概確定的，有一定隨意性，這給配合比設計骨料的合理級配的選取帶來了很大的不確定性。能不能有理論支持的最合理砂率和骨料級配來給配合比設計帶來更大的指導性呢?

　　2 確定較合理的粗骨料級配

　　隨著粗骨料連續(xù)級配在混凝土應用中的完善，在現(xiàn)代建筑施工中，粗骨料的使用已經由原來的單級配發(fā)展成為使用二級配、三級配。下面以二級配為例，介紹如何確定較合理的粗骨料級配。現(xiàn)有兩種單粒級碎石，規(guī)格分別為5-16mm碎石及16-31.5mm碎石，其累計篩余分別見表2，通過不同的摻配比例a和b，根據(jù)表2就能確定出其合成級配的累計篩余，當累計篩余的取值及合成級配值越接近規(guī)范級配中值時，說明其摻配比例越接近合理。

　　3 配合比設計中確定較合理的砂率

　　混凝土設計過程中，確定細骨料用量多少的參數(shù)是由砂率決定的，而通過上文表述不難得出，砂率的選取很大程度上取決于經驗。運用統(tǒng)計學及混凝土學原理，可以使得砂率的確定較為合理。下面以C30普通鐵路混凝土設計為例來說明此方法。

　　設水灰比0.38，膠凝材料用量為400kg/m3，經過1%減水劑的摻入后用水量為165kg/m3，采用質量法計算，假設每立方混凝土單位質量為2400kg/m3，則骨料總體質量為1835kg/m3。

　　當砂率分別取直40%，38%，36%，34%，32%共計五個值時，則粗細骨料分別取值為：第一組，粗骨料為1101kg/m3，細骨料為734kg/m3;第二組，粗骨料為1138kg/m3細骨料為697kg/m3;第三組，粗骨料為1174kg/m3，細骨料為661kg/m3;第四組，粗骨料為1211kg/m3，細骨料為624kg/m3;第五組，粗骨料為1248kg/m3，細骨料為587kg/m3。按此比例分別制作五組制樣，每組樣品不少于20000g。

　　用四分法取樣10000g后分別進行緊密密度試驗，其綜合緊密密度分別為1600kg/m3，1620kg/m3，1630kg/m3，

　　1610kg/m3，1590kg/m3。如表3。

　　以表3砂率為橫坐標，綜合緊密密度為縱坐標，以直角坐標系建立二維圖，根據(jù)圖中綜合緊密密度峰值相對應的砂率即為較合理砂率。

　　4 運用富勒曲線合理取值

　　施工過程中，往往出現(xiàn)這樣的情況，粗骨料級配的波動性以及不合理性，機制砂中公稱直徑為4.75mm篩上的質量往往大于規(guī)范上要求的上限即10%，有些甚至達到了15%-20%左右，這些因素就導致了采用現(xiàn)行規(guī)范中累計篩余的規(guī)定值來確定級配的不合理性。試想能否找到一種有理論依據(jù)方法，能把砂石料混合在一起進行試驗，從而來控制級配的合理性呢?

　　早在1909年，富勒和湯姆森便提出最大密度理論曲線，即級配曲線越接近拋物線時則其密度越大。其公式為

　　P=100(d/D)h，h=1/3～1/2

　　其中 P：小于粒徑d粒料總量;

　　D：粒料最大粒徑;

　　d：各篩的尺寸。

　　當h=0.5時，代表最大密度理論曲線。以富勒公式為模型，建立最佳密度曲線。工程用骨料最大粒徑為31.5mm，則其理論級配計算有如表4關系。

　　在直角坐標中繪制出最大密度曲線，如圖1。圖中，h=0.5為最大密度曲線，h=0.3～0.7為允許波動范圍。

　　由圖1可知，粗集料占集料總量的61.2%。其中單級配5-16mm占粗集料比例為32.4%/61.2%=52.9%，單級配16-31.5mm占粗集料比例為28.8%/61.2%=47.1%。細集料占集料總量的38.8%即砂率為38.8%。

　　5 綜述

　　我國地大物博，華北、東北、華東、華中、華南、西南、西北各地地質情況錯綜復雜�，F(xiàn)正建設的貴陽樞紐高速鐵路工程中，由于地處華南地區(qū)，加之貴州省河砂資源極其有限，全線使用機制砂作為中、低標號混凝土原材料進行施工。

　　在配合比設計過程中發(fā)現(xiàn)使用的機制砂產品石粉偏高，4.75mm篩超粒徑現(xiàn)象明顯，使用現(xiàn)行配合比設計規(guī)范不能有效的指導砂率及級配指標的選擇，通過綜合運用以上方法得到了比較有效的解決方案，解決了現(xiàn)場實際施工中遇到的棘手問題，為配合比設計打下堅實基礎。

　　6 結論

　　集料的級配設計是混凝土配合比設計中非常重要的一個環(huán)節(jié)，級配的優(yōu)劣將直接影響到混凝土的各方面性能。因此，是否能確定骨料合理級配在混凝土設計中具有較高的應用價值，也會給混凝土施工、養(yǎng)護等一系列后續(xù)工作從根本上帶來技術保障。

　　參考文獻：

　　[1]GB/T14684-2011，建設用砂[S].

　　[2]GB/T14685-2011，建設用卵石、碎石[S].

　　[3]JGJ-52-2011，普通混凝土配合比設計規(guī)程[S].
　　機械工程師論文發(fā)表期刊推薦《機械工程學報》創(chuàng)刊于1953年，是由中國機械工程學會主辦、機械工業(yè)信息研究院承辦的機械工程類高學術水平期刊。本刊是中國機械工程領域的頂級學術刊物，主要報道機械工程領域及其交叉學科、新興學科、邊緣學科等領域具有創(chuàng)新性及重要意義的前沿基礎研究、應用研究的最新科研成果。

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