配合比计算与调整...

５．３配合比计算与调整

５．３．１ 砂轻混凝土和全轻混凝土宜采用松散体积法进行配合比计算，砂轻混凝土也可采用绝对体积法。配合比计算中粗细骨料用量均应以干燥状态为基准。

５．３．２ 采用松散体积法计算应按下列步骤进行：

１根据设计要求的轻骨料混凝土的强度等级、混凝土的用途，确定粗细骨料的种类和粗骨料的最大粒径；

２测定粗骨料的堆积密度、筒压强度和１ｈ吸水率，并测定细骨料的堆积密度；

３按本规程第５．１．２条计算混凝土试配强度；

４按本规程第５．２．１条选择水泥用量；

５根据施工稠度的要求，按本规程第５．２．３条选择净用水量；

６根据混凝土用途按本规程第５．２．４条选取松散体积砂率；

７根据粗细骨料的类型，按本规程第５．２．５条选用粗细骨料总体积，并按 下列公式 计算每立方米混凝土的粗细骨料用量：

８根据净用水量和附加水量的关系按下式计算总用水量：

ｍ ｗｔ ＝ｍ ｗｎ ＋ｍ ｗａ （５．３．２／５）

式中ｍ ｗｔ ———每立方米混凝土的总用水量（ｋｇ）；
ｍ ｗｎ ———每立方米混凝土的净用水量（ｋｇ）；
ｍｗａ———每立方米混凝土的附加水量（ｋｇ）。

附加水量计算应符合本规程第５．３．４条的规定。

９按下式计算混凝土干表观密度，并与设计要求的干表观密度进行对比，如其误差大于２％，则应按下式重新调整和计算配合比。

ρ ｃｄ ＝１．１５ｍ ｃ ＋ｍ ａ ＋ｍ ｓ （５．３．２／６）

式中ρ ｃｄ ———轻骨料混凝土的干表观密度（ｋｇ／ｍ ３ ）。

５．３．３ 采用绝对体积法计算应按下列步骤进行：

１根据设计要求的轻骨料混凝土的强度等级、密度等级和混凝土的用途，确定粗细骨料的种类和粗骨料的最大粒径；

２测定粗骨料的堆积密度、颗粒表观密度、筒压强度和１ｈ吸水率，并测定细骨料的堆积密度和相对密度；

３按本规程第５．１．２条计算混凝土试配强度；

４按本规程第５．２．１条选择水泥用量；

５根据制品生产工艺和施工条件要求的混凝土稠度指标，按本规程第５．２．３条确定净用水量；

６根据轻骨料混凝土的用途，按本规程第５．２．４条选用砂率；

７按 下列公式 计算粗细骨料的用量：

８根据净用水量和附加水量的关系，按下式计算总用水量：

ｍ ｗｔ ＝ｍ ｗｎ ＋ｍ ｗａ （５．３．３／５）

附加水量的计算应符合本规程第５．３．４条的规定。

９按下式计算混凝土干表观密度，并与设计要求的干表观密度进行对比，当其误差大于２％，则应重新调整和计算配合比。

ρ ｃｄ ＝１．１５ｍ ｃ ＋ｍ ａ ＋ｍ ｓ （５．３．３／６）

５．３．４ 根据粗骨料的预湿处理方法和细骨料的品种，附加水量宜按 表５．３．４ 所列公式计算。

５．３．５ 粉煤灰轻骨料混凝土配合比计算应按下列步骤进行：

１基准轻骨料混凝土的配合比计算应按本规程第５．３．２条或第５．３．３条的步骤进行；

２粉煤灰取代水泥率应按 表５．３．５ 的要求确定；

３根据基准混凝土水泥用量（ｍ ｃｏ ）和选用的粉煤灰取代水泥百分率（β ｃ ），按下式计算粉煤灰轻骨料混凝土的水泥用量（ｍｃ）：

ｍ ｃ ＝ｍ ｃｏ （１－β ｃ ）（５．３．５／１）

４根据所用粉煤灰级别和混凝土的强度等级，粉煤灰的超量系数（δ
ｃ）可在１．２～２．０范围内选取，并按下式计算粉煤灰掺量（ｍ
ｆ）：

ｍｆ ＝δ ｃ （ｍ ｃｏ －ｍ ｃ ）（５．３．５／２）

５分别计算每立方米粉煤灰轻骨料混凝土中水泥、粉煤灰和细骨料的绝对体积。按粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量；

６用水量保持与基准混凝土相同，通过试配，以符合稠度要求来调整用水量；

７配合比的调整和校正方法同本规程第５．３．６条。

５．３．６ 计算出的轻骨料混凝土配合比必须通过试配予以调整。

５．３．７ 配合比的调整应按下列步骤进行：

１以计算的混凝土配合比为基础，再选取与之相差±１０％的相邻两个水泥用量，用水量不变，砂率相应适当增减，分别按三个配合比拌制混凝土拌和物。测定拌和物的稠度，调整用水量，以达到要求的稠度为止；

２按校正后的三个混凝土配合比进行试配，检验混凝土拌和物的稠度和振实湿表观密度，制作确定混凝土抗压强度标准值的试块，每种配合比至少制作一组；

３标准养护２８ｄ后，测定混凝土抗压强度和干表观密度。最后，以既能达到设计要求的混凝土配制强度和干表观密度又具有最小水泥用量的配合比作为选定的配合比；

４对选定配合比进行质量校正。其方法是先按公式（５．３．６／１）计算出轻骨料混凝土的计算湿表观密度，然后再与拌和物的实测振实湿表观密度相比，按公式（５．３．６／２）计算校正系数：

ρ ｃｃ ＝ｍ ａ ＋ｍ ｓ ＋ｍ ｃ ＋ｍ ｆ ＋ｍ ｗｔ （５．３．６／１）

η＝ρｃｏρｃｃ（５．３．６／２）

式中η———校正系数；
ρ ｃｃ ———按配合比各组成材料计算的湿表观密度（ｋｇ／ｍ ３ ）；
ρ ｃｏ ———混凝土拌和物的实测振实湿表观密度（ｋｇ／ｍ ３ ）；
ｍ ａ 、ｍ ｓ 、ｍ ｃ 、ｍ ｆ 、ｍ ｗｔ ———分别为配合比计算所得的粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰用量和总用水量（ｋｇ／ｍ ３ ）。

５选定配合比中的各项材料用量均乘以校正系数即为最终的配合比设计值。

摘要：对混凝土骨料生产系统设备的配备与产品级配平衡的关系作了简要的分析，以供类似工程参考。

关键词：砂石料；设备配备；黑河金盆水利枢纽

１概述

一项大中型水利枢纽工程，混凝土骨料生产系统是不可缺少的组成部分。

一般情况下，混凝土骨料生产系统的配置，是根据工程设计图纸的混凝土用量及各种混凝土的级配比例，计算出各种规格混凝土骨料的需用量，考虑到日最大强度及月最大强度，就可以初步确定系统设备的配置（一般是根据系统生产能力来配置）。然而，设计中选定的系统加工能力及级配往往不能满足实际所需产品规格数量的要求，也不能保证生产运行的经济合理性，其主要原因是产品级配不平衡的问题所致。事实上产品的级配平衡直接影响着生产系统的产量、生产成本及经济效益，也就是说产品的级配平衡决定了系统设备的配置。

现就西安市黑河枢纽工程砂石料筛分系统的产品级配平衡与系统设备的相互影响关系作如下分析。

２简况

西安市黑河枢纽大坝地处西安市周至县黑峪口，为粘土心墙土石坝。工程所需混凝土骨料均由黑河砂石料筛分厂提供，原料采用黑河河滩料（即河卵石）。

３设计方案分析

混凝土骨料需用量统计如表１。

根据施工组织设计施工进度安排，混凝土高峰年浇筑强度为１１万ｍ３，月平均浇筑强度１万ｍ３，需骨料１．２９万ｍ３（低气温天气影响一个月），据此确定系统生产能力。

（１）月处理能力：

从表中可看出５～２０ｍｍ石子需用量为１２．５９万ｍ３；２０～４０ｍｍ碎石量为１２．１４万ｍ３；大中小碎石需用量的比例为０．１∶１．０１∶１。仅从骨料总量来看设计的月强度、小时强度均能满足要求。

在工艺流程的选择中，考虑黑河滩取料的特点及总成本分析，选择了全破碎加工方案（即不仅破碎成品料中最大粒径的多余骨料，而且将天然料中的超径料全部破碎添入骨料的各级粒径组中，使其在数量上全部得到满足），其系统工艺流程图如图１。

设备配置：

①振动喂料机ＺＳＷ４２０×１１０，处理能力为７５～１５０ｔ/ｈ。

②粗碎机ＰＥ５００×７５０；处理能力为４５．６～１００ｔ/ｈ；给料尺寸＜４２５ｍｍ，排料口宽度５０～１００ｍｍ。

③振动筛３ＹＫＪ１４５０，处理能力为＜１５０ｔ/ｈ。

④细碎机ＰＥ×２５０×１０００，处理能力为１６～５１ｔ/ｈ；给料尺寸＜２１０ｍｍ，排料口宽度２０～６０ｍｍ。

⑤洗砂机ＦＧ／９０，处理能力３０～４８．６ｔ/ｈ。

上述配置，当时认为既满足了设计总量的要求，也满足了月、日最大强度的要求，因此，即按此方案实施运行。

经过一段时间运行，发现该系统的设备配置造成了严重的骨料不平衡，使得大中石（２０～４０ｍｍ，４０～８０ｍｍ）产量很大，小石（５～２０ｍｍ）产量很低，为了满足工程小石（５～２０ｍｍ）用量要求，生产系统须加班加点运行，但这样一来又造成了大中石子产量的大量积压。结果是小得不够用，大的无处堆。现实问题摆在面前亟待解决。

４生产方案确定

针对生产过程中存在问题参考了大量资料，进行分析论证，根据设备的动态参数找出了造成大、中石过量的原因，正是由于在设备配置时忽略了工程用料的级配平衡问题才出现这种情况。

图２是破碎机的产量与排料口开度的关系。

从图中可以看出排料口宽度ｂ与产品粒径及产量有直接的关系，也就是说当排料口宽度一定时，产品粒径越小产量越低（粒度百分比值越小）。

从这一角度分析，破碎机的处理能力是动态的，随着产品粒径变化而变化。前面谈到黑河工程用混凝土骨料大、中、小石的需求比例大致为０．１：１．０１：１，要满足总需求量的５０％（即成品获得率５％），很显然，若用月强度、日强度处理能力来配置设备，而忽略级配平衡问题在实际生产中是不行的。另外，我们在调整破碎机排料口宽度时必须考虑整个系统的生产效益及经济合理性。若一味将排料口宽度调小使其粒径符合要求，此时产量很低，细碎循环次数增多，无形中增加了能耗，造成了大马拉小车的状况。

同理，振动筛是生产系统中的咽喉，筛分的产品质量是否合格，产量能否达到要求与筛网面积和筛孔尺寸密切相关，筛网面积大，处理能力强，产品逊径率小（筛孔一定时）；反之亦然，当筛网面积一定时，筛孔也和产量及质量有关，筛孔越大处理能力越强，产品逊径率越小。

综上分析得知，选择系统设备配置，系统工艺流程除了要满足生产能力之外，更重要的是做好产品级配平衡分析，深入了解各类设备的动态性能，黑河筛分系统经过分析论证后，在原来配置基础上采取了两种改革方案：

其一，在细碎环节中增设了一台反击式细碎机，以增加细碎量，将４０～８０ｍｍ大石回笼到细碎进料中，经过循环回路降低４０～８０ｍｍ大石产量，增加５～２０ｍｍ石子产量以确保各种规格骨料平衡生产，改善粒形减少骨料针片状。

其二，增加５～２０ｍｍ的筛网面积，适当减小筛孔尺寸，以提高细骨料筛分量，减少细骨料的超径率（黑河质检标准超径率不得超过５％，逊径率不得超过１０％）。

通过上述两项改进措施，系统生产出的各种骨料比例大为改善，基本解决了比例严重失调的问题，从而保证了工程的顺利施工。

作者简介：张广利（１９５７／），男，陕西宝鸡人，陕西省水电工程局集团公司工程师。