關于無砂混凝土的淺見

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用。《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011未對無砂混凝土配合比設計作介紹。本文從無砂混凝土的概念、無砂混凝土內部結構及配合比設計提出見解，方便后續在類似工程施工提供捷徑。

【關鍵詞】無砂混凝土;內部結構;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被漿體均勻包裹。普通混凝土則需要密實結構，講究填充效應。而無砂混凝土設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，近年來廣泛應用在鐵路、公路、市政的滲水工程中。

2、無砂混凝土內部結構

無砂混凝土內部結構主要由膠結的骨料和孔隙組成，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。無砂混凝土的內部結構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計

3.1 無砂混凝土的原材料

3.1.1水泥：水泥應優先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，各項檢測指標應滿足國家標準《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007的技術要求。

3.1.2外加劑：外加劑的各項檢測指標應滿足國家標準《混凝土外加劑》GB 8076-2008的技術要求。

3.1.3粗骨料：粗骨料各項檢測指標除了滿足國家標準《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2011中的技術指標以外，還應嚴格控制粗骨料的針片狀顆粒，避免無砂混凝土結構承載時出現局部破壞。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其無砂混凝土的強度及其工程應用中的作用來決定。

3.2 無砂混凝土的技術性能指標

鐵路工程項目主要對透水系數、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、連續孔隙率、抗彎拉強度等指標。

3.3 無砂混凝土配合比設計步驟

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計規程》的規定，按下式算：

fcu，0≥（fcu，k+1.645σ）

fcu，0：試配強度? ?fcu，k：設計強度? ?σ： 標準差

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，取0.98.

3.3.3膠結料漿體體積計算;

vp=1-α·（1-νc）-1·Rvoid

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

Rvoid：設計孔隙率 %

3.3.4水灰比的確定

無砂混凝土配合比設計時，因其強度和工程中的應用不同，骨料的選擇有相對應的變化。即：強度及透水系數等指標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，導致無砂混凝土的最佳水灰比是無法靠經驗值來估算。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，并應滿足無砂混凝土的相關技術要求。

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按照計算配合比進行，并檢測無砂混凝土的相關性能。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，對應調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配合比。

（2）對有強度要求的配合比，為保證設計得到合理的強度值，規程規定采用3種不同的水灰比進行強度驗證，一種為基準配合比的水灰比，另外兩種應在基準水灰比的基礎上增減0.05，用水量與基準配合比相同。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）依據試拌試配結果，強度、孔隙率、透水系數與水灰比的關系確定無砂混凝土水泥用量、用水量參數，最后提出正式配合比。

結語：

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

參考文獻：

[1]《現代混凝土配合比》中國鐵道出版社

[2]《混凝土的性能》中國建筑工業出版社

[3]《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011