數(shù)字量化混凝土實(shí)用技術(shù)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)分析

劉文　劉興軍

中圖分類號(hào)： TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）14-0161-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.078

0 前言

為解決混凝土配制過程中沙漠砂使用遇到的技術(shù)難題，推廣應(yīng)用新技術(shù)，提高混凝土技術(shù)人員對(duì)新理論新技術(shù)的理解，降低成本。通過混凝土的配合比和實(shí)際的強(qiáng)度計(jì)算為混凝土提供1兆帕強(qiáng)度所需水泥用量的計(jì)算方法，以及膠凝材料合理用水量的計(jì)算方法，外加劑合理用量的調(diào)整方法。砂石骨料的檢測(cè)方法以及設(shè)計(jì)用技術(shù)參數(shù)的計(jì)算。本次試驗(yàn)以公司提供的C30混凝土配合比調(diào)整為例進(jìn)行了膠凝材料的計(jì)算，列出了砂石骨料計(jì)算的公式和步驟。一個(gè)是石子的測(cè)量，主要掌握石子堆積密度、空隙率和吸水率的測(cè)量方法，技術(shù)參數(shù)的計(jì)算方法。另一個(gè)是砂子的測(cè)量，主要是掌握砂子緊密堆積密度測(cè)量壓力值72KN、200KN確定的依據(jù)、采用壓力機(jī)測(cè)試的過程，用4.75毫米篩子確定含石率的測(cè)量方法。在配制混凝土的時(shí)候，掌握了天然砂用水量控制在6%-8%，主要考慮的是砂的溶脹;機(jī)制砂用水量控制在5.7%-7.7%，主要考慮的是與水泥檢測(cè)使用的標(biāo)準(zhǔn)砂對(duì)應(yīng);對(duì)于不符合砂子標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的細(xì)集料用水量的確定，不考慮含水率，配合比設(shè)計(jì)過程水的用量是通過壓力吸水法測(cè)得的吸水率作為依據(jù)。然后進(jìn)行實(shí)際操作檢測(cè)砂石，根據(jù)砂石檢測(cè)出來的參數(shù)，采用數(shù)字量化混凝土配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配合比調(diào)整計(jì)算，得到兩組采用不同砂石的C30和C50混凝土配合比。本次試驗(yàn)使用的石子為卵石，級(jí)配不合理，砂子有兩種，一種是天然河砂，一種是沙漠黃砂，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、配合比調(diào)整計(jì)算后試配的混凝土達(dá)到正常使用的目的。

1 砂石的測(cè)量

1.1 石子的測(cè)量

先將石子裝入10升容積桶，測(cè)得堆積密度=17.53*100=1753kg/m3，加滿水后稱得質(zhì)量為21.06 kg，石子空隙率==35.3%，表觀密度=2709kg/m3，濕石子質(zhì)量17.85kg，石子吸水率=1.8%。

1.2 天然河砂的測(cè)量

將天然砂子裝入1升容積桶，壓實(shí)，稱得質(zhì)量為2.1kg，緊密堆積密度==2100kg/m3，用4.75mm篩子篩分后測(cè)得石子的質(zhì)量為0.565kg，砂子的含石率=26.9%。實(shí)際測(cè)得砂的含水率=5%

1.3 混合砂的測(cè)量

將天然河砂子和沙漠黃砂按照1：1的質(zhì)量比混合后攪拌均勻，取樣品裝入1升容積桶，壓實(shí)，稱得質(zhì)量為1.91kg，緊密堆積密度=1910kg/m3，用4.75mm篩子篩分后測(cè)得石子的質(zhì)量為0.185kg，砂子的含石率==9.7%。實(shí)際測(cè)得砂的含水率=2.5%

2 C30配合比調(diào)整

2.1 天然河砂配制C30混凝土

2.1.1 調(diào)整基準(zhǔn)

原配合比中膠凝材料為：水泥280kg，需水量27，密度3100kg/m3;粉煤灰100kg，需水量比0.96，密度2200kg/m3;28天實(shí)際強(qiáng)度37.3MPA。在配合比調(diào)整的過程中，不考慮粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。

水泥對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)=7.5kg/MPA

C30混凝土的水泥用量=259

粉煤灰用量仍然取100kg。

2.1.2 膠凝材料體積的計(jì)算

V膠凝材料=0.129m3;

2.1.3 膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的計(jì)算

W膠凝材料用水量=96kg;

由于膠凝材料為259+100=359kg，考慮泌水，泌水系數(shù)MW=0.2

膠凝材料拌合用水=89kg拌合水量體積的計(jì)算

V膠凝材料拌合用水量體積=0.089m3

2.1.4、膠凝材料漿體體積的計(jì)算

V膠凝材料漿體體積=0.218m3

2.1.5 砂子用量及用水量

S砂子用量=1014kg

W砂子最少用水量=7kg

W砂子最大用水量=27kg

2.1.6 石子用量及用水量

G石子用量=889kg

W石子用水量=889*1.8%=16kg

2.1.7 骨料用水量

W砂石骨料最少用水量=7+16=23kg

W砂石骨料最大用水量=7+16=43kg

2.1.8 調(diào)整后的配合比

2.2 混合砂配制C30混凝土

2.2.1 調(diào)整基準(zhǔn)

原配合比中膠凝材料為：水泥280kg，需水量27，密度3100kg/m3;粉煤灰100kg，需水量比0.96，密度2200kg/m3;28天實(shí)際強(qiáng)度37.3MPA。在配合比調(diào)整的過程中，不考慮粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。

水泥對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)=7.5kg/MPA

C30混凝土的水泥用量=259

粉煤灰用量仍然取100kg。

2.2.2 膠凝材料體積的計(jì)算

V膠凝材料==0.129m3;

2.2.3 膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的計(jì)算

W膠凝材料用水量==96kg;

由于膠凝材料為259+100=359kg，考慮泌水，泌水系數(shù)MW=0.2

膠凝材料拌合用水=89kg拌合水量體積的計(jì)算

V膠凝材料拌合用水量體積==0.089m3

2.2.4 膠凝材料漿體體積的計(jì)算

V膠凝材料漿體體積==0.218m3

2.2.5 砂子用量及用水量

S砂子用量==746kg

W砂子最少用水量=746*（5.7%-2.5%）=24kg

W砂子最大用水量=746*（7.7%-2.5%）=39kg

2.2.6 石子用量及用水量

G石子用量==1090kg

W石子用水量=1090*1.8%=20kg

2.2.7 骨料用水量

W砂石骨料最少用水量=24+20=44kg

W砂石骨料最大用水量=39+20=59kg

2.2.8 調(diào)整后的配合比

3 C50混凝土

3.1 天然砂配制C50混凝土

3.1.1 調(diào)整基準(zhǔn)

原配合比中膠凝材料為：水泥280kg，需水量27，密度3100kg/m3;粉煤灰100kg，需水量比0.96，密度2200kg/m3;28天實(shí)際強(qiáng)度37.3MPA。在配合比調(diào)整的過程中，不考慮粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。

水泥對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)=7.5kg/MPA

C50混凝土的水泥用量=50*1.15*7.5=431

粉煤灰用量取50kg。

3.1.2 膠凝材料體積的計(jì)算

V膠凝材料=0.162m3;

3.1.3 膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的計(jì)算

W膠凝材料用水量==129kg;

由于膠凝材料為431+50=481kg，考慮泌水，泌水系數(shù)MW=0.6

膠凝材料拌合用水=103kg ?拌合水量體積的計(jì)算

V膠凝材料拌合用水量體積==0.103m3

3.1.4 膠凝材料漿體體積的計(jì)算

V膠凝材料漿體體積=0.265m3

3.1.5 砂子用量及用水量

S砂子用量=1014kg

W砂子最少用水量=1014*（5.7%-5%）=7kg

W砂子最大用水量=1014*（7.7%-5%）=27kg

3.1.6 石子用量及用水量

G石子用量==763kg

W石子用水量=763*1.8%=14kg

3.1.7 骨料用水量

W砂石骨料最少用水量=7+14=21kg

W砂石骨料最大用水量=27+14=41kg

3.1.8 調(diào)整后的配合比

3.2 混合砂配制C50混凝土

3.2.1 調(diào)整基準(zhǔn)

原配合比中膠凝材料為：水泥280kg，需水量27，密度3100kg/m3;粉煤灰100 kg，需水量比0.96，密度2200kg/m3;28天實(shí)際強(qiáng)度37.3MPA。在配合比調(diào)整的過程中，不考慮粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)

水泥對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)=7.5kg/MPA

C50混凝土的水泥用量=431

粉煤灰用量取50kg。

3.2.2 膠凝材料體積的計(jì)算

V膠凝材料==0.162m3;

3.2.3 膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的計(jì)算

W膠凝材料用水量==129kg;

由于膠凝材料為431+50=481kg，考慮泌水，泌水系數(shù)MW=0.6

膠凝材料拌合用水=103kg拌合水量體積的計(jì)算

V膠凝材料拌合用水量體積=0.103m3

3.2.4 膠凝材料漿體體積的計(jì)算

V膠凝材料漿體體積=0.162+0.103=0.265m3

3.2.5 砂子用量及用水量

S砂子用量==746kg

W砂子最少用水量=746*（5.7%-5%）=24kg

W砂子最大用水量=746*（7.7%-5%）=39kg

3.2.6 石子用量及用水量

G石子用量=（1-0.265-0.353）*2709-746*9.7%=962kg

W石子用水量=962*1.8%=17kg

3.2.7 骨料用水量

W砂石骨料最少用水量=24+17=41kg

W砂石骨料最大用水量=39+17=56kg

3.2.8 調(diào)整后的配合比

4 試配

4.1 配合比調(diào)整計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量砂石的技術(shù)參數(shù)、已知混凝土配合比以及已知混凝土強(qiáng)度進(jìn)行配合比調(diào)整計(jì)算。得到所要配制的混凝土配合比，進(jìn)行混凝土外加劑摻量調(diào)整試驗(yàn)。

4.2 外加劑調(diào)整

C30混凝土：水泥259+粉煤灰100+水96，摻加外加劑，調(diào)整外加劑至凈漿流動(dòng)擴(kuò)展度達(dá)到250mm時(shí)的摻量為3.1%。

4.3 試配工藝

首先將砂石骨料按照配合比稱量加入攪拌機(jī)，開啟攪拌機(jī)，加入預(yù)濕骨料水，然后加入膠凝材料，同時(shí)加入外加劑和膠凝材料拌合水，待混凝土拌合物留平時(shí)停止攪拌，四盤混凝土全部一盤實(shí)現(xiàn)試配成功，配制的混凝土沒有出現(xiàn)離析、泌水、抓地和扒底現(xiàn)象。由于配合比合理，在攪拌機(jī)中停止攪拌即可實(shí)現(xiàn)自流平，卸料流速平穩(wěn)，拌合物表面有光澤，停止流動(dòng)后頂部沒有石子外露的現(xiàn)象，用鏟子鏟混凝土拌合物很輕，漿體本身的流動(dòng)很好。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

在工作性方面，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，試驗(yàn)室技術(shù)員都熟練掌握了數(shù)字量化混凝土實(shí)用技術(shù)的核心內(nèi)容，可以通過已知混凝土配合比和強(qiáng)度調(diào)整預(yù)期的混凝土配合比，熟練掌握了外加劑用量的調(diào)整方法;砂子緊密堆積密度、含石率和含水率的試驗(yàn)方法;石子堆積密度、空隙率和吸水率的測(cè)量方法以及石子表觀密度的計(jì)算方法。通過現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算和試配，實(shí)驗(yàn)人言都能夠掌握一盤即可配制出符合設(shè)計(jì)要求的混凝土的方法。對(duì)合理使用沙漠砂配制混凝土、降低試配勞動(dòng)量、提高混凝土動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制，保證質(zhì)量，節(jié)約社會(huì)資源，發(fā)揮巨大的作用。解決了混凝土離析、泌水、抓地以及扒底的問題，實(shí)現(xiàn)了一盤搞定混凝土配合比的目標(biāo)。

在強(qiáng)度方面，本次調(diào)整計(jì)算所用原配合比中水泥為280kg，混凝土實(shí)際強(qiáng)度為37.7MPA，不考慮粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，水泥的質(zhì)量強(qiáng)度比為7.7kg/MPA，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如下：

當(dāng)所用的原材料品種不變時(shí)，C30混凝土調(diào)整后，工作性良好，水泥由280kg減少至259kg，節(jié)約21kg，采用預(yù)濕骨料工藝后混凝土強(qiáng)度由37.3MPA增加到43.4MPA，折算為水泥（43.4-37.3）MPA*7.5kg/MPA=45.75kg，要保持強(qiáng)度不變時(shí)，合計(jì)可以節(jié)省水泥21+45.75=66.75kg，當(dāng)?shù)貑蝺r(jià)400元/噸，單方混凝土降低成本26.7元。