混凝土用碎石级配配合比设计

摘要：耐久性混凝土中粗骨料颗粒级配的合理，对其性能有很大的影响。而施工现场往往是采用二级或三级级配，分级采购，分级运输，分级堆放，分级计量，遇到现场工期紧，施工单位往往要求在最短的时间里得到配合比设计结果。如何能快速准确的得到级配配比，试配法太过费时费力，规划求解法过于强调对计算机知识的掌握，而通过图解法，并借助计算机则能快速得出满足配比要求的连续级配碎石配比。

关键词：二级或三级级配碎石，合成级配，图解法

Abstract: the durability of concrete coarse aggregate particle gradation of reasonable, its performance has very big effect. And construction site is often the level 2 or 3 gradation, grading purchasing, grading transportation, grading piled up, grading measurement, meet the tight time limit, construction units often required in the shortest possible time get the mix design. How to quickly and accurately get gradation ratio, try with law too time-consuming, planning method to put too much emphasis on the knowledge of computer to grasp, but through the graphic method, and with computer is able to meet the requirements of the fast draw ratio for gradation gravel ratio.

Keywords: level 2 or 3 graded gravel, synthetic gradation, graphic method

中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：

0 前言

根据铁路混凝土用粗骨料应采用二级或三级级配，并应分级采购，分级运输，分级堆放，分级计量的要求。为了确保骨料具有良好的级配，配合比试配时才确定各级配碎石的具体用量，从而使骨料具有尽可能小的空隙率，从而降低混凝土的胶凝材料用量，得到更均匀密实的混凝土。遇到现场工期紧，施工单位往往要求在最短的时间里得到级配配合比设计结果。试配法太过费时费力，规划求解法过于强调对计算机知识的掌握，本人结合在建吉图珲铁路客运专线用耐久性混凝土配合比原材料数据，通过图解法，并借助计算机以图表的形式，快速得出满足配比要求的连续级配碎石配比。

1 现场施工中用碎石的级配情况

吉图珲高铁配制混凝土使用的粗骨料，其大多为反击式破碎机破碎筛分而得到的碎石，通常有一下三种类型：1）颗粒级配为5～10mm的连续粒级碎石；2）颗粒级配为10～20mm的单粒级碎石；3）颗粒级配为16～31.5mm的单粒级碎石。

2 碎石配合比设计-图解法

以敦化兴隆采石场颗粒级配5～10mm的连续粒级碎石、10～20mm和16～31.5mm的单粒级碎石为例，合成5～31.5mm的连续级配。

2.1建立坐标系

建立坐标系要结合碎石类型进行，5～31.5mm级配范围见表1。

表1

在工程纸上按规定比例绘一长方形图框，通常纵横之比取2:3，连对角线OO´(如图1)作为合成级配曲线中值线。纵坐标按计算标尺标出通过量百分率（0～100%）。根据要求的合成级配中值和纵坐标确定筛孔位置，即取要求的级配范围各筛孔通过百分率的中值，标点在纵坐标上，再从标点引水平线与对角线相交，从交点做垂线与横坐标相交，其交点即为相应筛孔尺寸的位置，逐个确定。

2.2确定各粒级碎石的配合比例

将5～10mm的连续粒级碎石（C集料）、10～20mm（B集料）和16～31.5mm（A集料）的单粒级碎石级配曲线（筛分曲线）分别绘于坐标图上（如图2），两相邻点用直线相连，级配曲线为折线。从最大筛孔尺寸一端一次根据两相邻曲线的位置关系确定各粒级碎石的配合比例。

从理论上讲，两相邻曲线的位置关系无非就三种，两相邻级配曲线重叠、相接和相离。但在解决实际问题时，一般两相邻曲线都是重叠的情况，按重叠的原则处理即可。

如图2两两相邻级配曲线重叠（如A集料与B集料），在两级配曲线之间引垂直于横坐标的直线AA´，使a=a´，AA´与对角线OO´交于点D，通过D作一水平线与纵坐标交于E点。E O´即为集料A的配合比例，用百分数表示。同理得出GE为B集料的配合比例，GH为C集料的配合比例，同样用百分数表示。

图1图解法坐标图

图2 5～31.5mm连续级配配合比图解示意图

2.3合成级配计算

按图解所得的各种级配碎石的配合比例，是否满足既定级配要求，要通过计算合成级配来检查。各级配的筛分结果见表2。按前述方法画图2确定各级配碎石的配合比例为：5～10mm：10～20mm：16～31.5mm = 21%：46%：33%。

按此比例在计算机上（如表2，）用EXCEL表格进行合成级配计算。因为通过量、级配碎石比例、合成级配都用百分数表示，所以计算时把原材料各筛孔上的通过量看做是整数，把各级配碎石的配合比例用小数表示，相乘得相应筛孔在合成级配中的通过量，逐个级配，筛孔进行计算，最后相同筛孔纵向合计则得合成级配。

碎石级配计算表调整表(5～31.5mm连续级配) 表2

3 配合比调整及级配曲线图

按图解比例得到的合成级配往往不完全在设计要求的级配范围内，或在要求的级配范围，但级配曲线不顺滑，因此需要进行调整。调整的原则是：

1） 配合比设计时宜适当减少工程最大粒径附近的粗集料的用量，减少4.75mm以下部分石屑的用量，使中等粒径集料较多，形成顺滑级配曲线，并取得较小的紧密空隙率和比表面积。

2） 合成级配应接近连续的或合理的间断级配，不应过多地犬牙交错。当经过再三调整仍有两个以上的筛孔超过级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新试验。

3） 应充分考虑施工性能，使合成集料具有更好的施工性能，避免集料离析。

按此配比计算的合成级配见表2，调整后的合成级配与级配范围中值很接近，可依此进行混合料试验，必要时再根据需要进行调整。

将通过表2计算的到的合成级配绘于规范要求的级配范围图中，如图3。从图中可以看出，合成级配曲线完全在规范要求的级配范围之内，与级配范围中值线非常吻合，并呈一光滑平顺的曲线。

5～31.5mm连续级配碎石合成曲线图 图3

4 结束语

按所求的配合比设计，通过合成混合料的筛分试验验证，所求的级配曲线和设计的级配曲线几乎完全相同，大量的试验数据说明这种方法非常准确。把级配碎石配合比问题通过图解法，结合EXCEL编制表格，图表结合的方式，快捷，直观，易于操作，具有很强的实用操作价值。

作者简介：纪凯，1970年，男，工程师

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家标准,建设用碎石卵石, GBT14685-2011,中国标准出版社，2011年

[2]孙忠义，王建华，公路工程试验工程师手册，人民交通出版社，2007年

[3]肖鹏，王素平，京沪高铁碎石配合比设计，水电施工技术，2008年

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。