关于无砂混凝土的浅见

石朝林

【摘要】近年来，无砂混凝土在铁路、公路、市政工程的透水性施工中广泛应用。《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011未对无砂混凝土配合比设计作介绍。本文从无砂混凝土的概念、无砂混凝土内部结构及配合比设计提出见解，方便后续在类似工程施工提供捷径。

【关键词】无砂混凝土;内部结构;配合比

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

1、概念的理解

無砂混凝土比较直观的理解就是多孔混凝土，也可叫做透水性混凝土。无砂混凝土就是粗集料的聚集体，由特殊的粗骨料级配、水泥、水、外加剂按照特定的比例拌合而成，其特点为每个粗集料颗粒表面均应被浆体均匀包裹。普通混凝土则需要密实结构，讲究填充效应。而无砂混凝土设计时要考虑一定的孔隙率，才能保证其透水性。无砂混凝土在工程中主要起排水、渗水作用，近年来广泛应用在铁路、公路、市政的渗水工程中。

2、无砂混凝土内部结构

无砂混凝土内部结构主要由胶结的骨料和孔隙组成，分有效孔隙，半有效孔隙，无效孔隙。有效孔隙和半有效孔隙起排水、渗水作用。无砂混凝土的内部结构必须要保证一定的有效孔隙和半有效孔隙，才能保证无砂混凝土透水性。

3、无砂混凝土配合比设计

3.1 无砂混凝土的原材料

3.1.1水泥：水泥应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，各项检测指标应满足国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的技术要求。

3.1.2外加剂：外加剂的各项检测指标应满足国家标准《混凝土外加剂》GB 8076-2008的技术要求。

3.1.3粗骨料：粗骨料各项检测指标除了满足国家标准《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2011中的技术指标以外，还应严格控制粗骨料的针片状颗粒，避免无砂混凝土结构承载时出现局部破坏。一般无砂混凝土骨料采用10～20mm单粒级碎石。骨料的大小与无砂混凝土的强度存在一定的关系，骨料越小，骨料与骨料之间的接触面越大，胶接面增大，强度随之增大。因此当无砂混凝土有强度要求时，对选择骨料就要考虑小粒径或者二级掺配的方式。一般筛孔尺寸为（2.36～4.75）mm、（4.75～9.5）mm、（9.5～13.2）mm。在骨料粒径及掺配的选择上必须依据其无砂混凝土的强度及其工程应用中的作用来决定。

3.2 无砂混凝土的技术性能指标

铁路工程项目主要对透水系数、强度和工艺做了要求。公路、市政工程项目增加了耐磨性、抗冻性、连续孔隙率、抗弯拉强度等指标。

3.3 无砂混凝土配合比设计步骤

3.3.1无砂混凝土的试配强度

试配强度宜符合《普通混凝土配合比设计规程》的规定，按下式算：

fcu，0≥（fcu，k+1.645σ）

fcu，0：试配强度   fcu，k：设计强度   σ： 标准差

3.3.2无砂混凝土配合比的骨料用量计算

单位体积粗骨料用量计算按下式计算：

wg=α·ρg

wg：无砂混凝土中粗骨料用量kg/m3       ρg：粗骨料的紧密堆积密度kg/m3

α：粗骨料用量修正系数，取0.98.

3.3.3胶结料浆体体积计算;

vp=1-α·（1-νc）-1·Rvoid

vP：每立方无砂混凝土中胶结料浆体体积 m3    νc：粗骨料紧密堆积空隙率 %

Rvoid：设计孔隙率 %

3.3.4水灰比的确定

无砂混凝土配合比设计时，因其强度和工程中的应用不同，骨料的选择有相对应的变化。即：强度及透水系数等指标随骨料的组成及骨料粒径大小的变化而变化，致使骨料的比表面积也随之变化，包裹骨料的浆体也随之变化，导致无砂混凝土的最佳水灰比是无法靠经验值来估算。因此水灰比只能通过试验来一步一步确定，具有一定强度要求的无砂混凝土水灰比范围一般确定在0.25～0.38之间，并应满足无砂混凝土的相关技术要求。

3.3.5 单位体积水泥用量的确定

wC=vP/（RW/C+1）·ρC

wC：每立方无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单位体积用水量

ww=wc·Rw/c

ww：每立方无砂混凝土中用水量，kg/m3

3.3.7外加剂用量

Ma=wc·a

Ma：每立方无砂混凝土外加剂用量，kg/m3

a：外加剂的参量，%

4、无砂混凝土配合比的试配试拌

（1）无砂混凝土的试拌应按照计算配合比进行，并检测无砂混凝土的相关性能。无砂混凝土实际上是一种干硬性混凝土，在试拌过程中，主要观察混凝土拌合物浆体在振动作用下的坠落情况及浆体均匀包裹骨料表面的情况，对应调整无砂混凝土的浆体或者外加剂用量，达到要求后提出基准配合比。

（2）对有强度要求的配合比，为保证设计得到合理的强度值，规程规定采用3种不同的水灰比进行强度验证，一种为基准配合比的水灰比，另外两种应在基准水灰比的基础上增减0.05，用水量与基准配合比相同。同时制作强度试件，制作试件时可以采用振动成型也可以采用挤密成型，强度试件制作过程中，要注意观察无砂混凝土的工作性能情况。

（3）依据试拌试配结果，强度、孔隙率、透水系数与水灰比的关系确定无砂混凝土水泥用量、用水量参数，最后提出正式配合比。

结语：

无砂混凝土与普通混凝土在结构理念上有着本质差异，因此在配合比设计时考虑参数如何取值上存在不同的思维。无砂混凝土配合比设计要考虑实体结构按照一定的孔隙率来设计，既要保证混凝土强度又要保证实体有一定的透水系数;普通混凝土配合比设计要考虑实体结构按照密实体来设计，考虑各材料之间的相互填充效应，以满足混凝土强度，密实性及耐久性等技术指标为宗旨。但总体讲，无论普通混凝土还是无砂混凝土配合比设计都要遵循1想（配合比的参数如何取值）2看（看试拌后的混凝土状态的情况）3确定（配合比的参数最佳值）的设计原则。

参考文献：

[1]《现代混凝土配合比》中国铁道出版社

[2]《混凝土的性能》中国建筑工业出版社

[3]《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011