浅析预制圆管涵混凝土配合比设计
汪忠新余淑芳（江西省公路机械工程局）
摘
要：为了提高预制圆管涵水泥混凝土配合比的可操作性，保证预制构件混凝土的高密实度和强度，本文将对混凝土的配合比设计进行浅析探讨。
关键词：配合比离心流动阻力
预制钢筋混凝土圆管涵是利用离心成型工艺，先下方面考虑：
将加工好的圆柱形双层钢筋网笼安放在离心式圆柱形１、在满足搅拌成型的范围内，尽可能减少拌和物钢模套内，在离心机启动运转时浇筑新拌水泥混凝土的单位用水量，降低水灰比。由Ａｂｒａｍｓ和Ｌｙｓｅ等人提出拌合物，通过离心机的离心力，将混凝土帖附在钢模套的“水灰比”业已说明了这个道理，并且有试验数据证内，挤压密实成型，利用蒸气或洒水养生生产的一种预明了混凝土的流动阻力随水灰比减小和易性降低而增制构件。广泛应用于各等级公路、铁路、市政、房建的给加。如图１。
排水结构物中。
由于圆管涵生产过程中混凝土的成型是利用离心图１水灰比对新拌混凝十阻力的影响
琊
力成型，不同于常规的振捣密实成型工艺，所以混凝土＾
配合比的设计与普通水泥混凝土不同。本文结合江西妻一
一＼
武吉高速Ｄ８标路基工程中设计使用的圆管涵混凝土作三
Ｒ
ｊ
－
一探讨。
ｐ
‘心＼１工程设计要求：
、．
本段路基工程中设计使用的钢筋混凝土圆管涵为内径１５００ｍ，壁厚１６０彻，圆周向螺纹型布巾１２受力钢由图１可以看出，在水灰比小于０．４时，整个流动阻力随水灰比增加变化不大，而当水灰比大于０．５后流动阻力变化也不大。在水灰比０．４～０．５区间时为加水量对流动性影响最敏感区域。所以，水灰比取小于０．４时水泥混凝土是由粒径自０．０８～３１．５ｍ不等的固体有利于提高新拌混凝土内部流动阻力。
２、新拌混凝土的流变特性基本上可用宾汉姆方程来近似描述：
Ｔ＝－【Ｏ＋ＴｌｄＶ／ｄｙ
式中：Ｔ一剪切应力（内摩阻力）；Ｔ卜动剪切力
（屈服值）；ｒｌ一粘滞系数（粘度）；ｄＶ／ｄｙ一速度梯度
为此，圆管涵混凝土配合比设计除了满足普通混新拌混凝土在外力作用下具有流动性；只有当外力值大于Ｔ０时才能开始流动。ｔＯ反映了混凝土在流动时，固体颗粒及水泥浆体间的相互作用力。影响．ｃ
０
大小的主要是骨料量、级配、水化物的‘电位等。Ｔ０越
一２７—
万方数据
筋，每米长度内设８圈。内外双层，横向布巾８架立构造钢筋，内外每圈２４根，每管节长度为１０００ｍ。水泥混凝土设计强度等级为Ｃ３０级。２配合比设计要求
颗粒、密度自１．Ｏ～３．Ｏｇ／ｍ３不等的固液混合物组成。离心成型圆管涵可获得密实高强的构件，但是在离心力的作用下会发生密度大的粗集料集中在圆管涵外侧，砂浆集中在内侧，密度小的水泥浆液集中在内表面的分层现象。
凝土配合比设计的要求外，还需要采用一些方法避免分层。如果增加水泥、粗集料、细集料与水相互间的摩阻力，就可以防止成型过程中拌和物的分层。可以从以
总第１０７期
大流动性越差。所以，在满足搅拌成型的范围内，尽可能减少集料中的粉、泥含量，采用间断级配的细集料，采用低的砂率，使用表面粗糙的砂，使用比表面积小的水泥，从而增加混凝土内部的流动阻力。３原材料选用：
１、水泥：选用吉安玉华水泥厂生产的Ｐ・０３２．５级水泥，其技术指标如下：
表一玉华水泥性能指标
标准凝结时间
３天强度
２８天强度
细度
稠度ｈ：ｍｉｎ
安定ＭＰａ
ＭＰａ
％
用水性
量％
初凝
终凝
抗折
抗压
抗折
抗压
３．８
２８．２
３：１５
４：２５
合格
３．６
１４．２
６．９
４１．５
２、粗集料：选用安福公路分局筑路材料厂生产的５～１０、１０～３１．５ｍｍ两种规格的粗集料，采用３：７掺配比例，其级配及物理力学指标均符合技术要求。具体如下表二、表三：
表二粗集料级配
级配公称方孔筛通过百分率％（ｒａｍ）
情况粒径２．３６
４．７５９．５１３．２１６１９２６．５
３１．５
连续
５－３１．５ｍ
０．７
３．０
１２．１
２５．１
３８．３
５４．４
９３．２１００．Ｏ
表三
粗集料物理力学指标
表观密度针片状含泥量压碎值（ｋｇ／ｍｓ）
含量（％）
（％）
（％）
颗粒级配
２６７０
５．６
０．４
１２．７
５—３１．５ｍｍ
３、细集料：采用赣江（吉安段）中粗砂，间断级配，其级配如下表四：
表四
细集料性能指标
表观
密度
含泥
细度级配
方孔筛累计筛余百分率％（叫）
（ｋｇ／ｍ３）
量（％）模数情况４．７５２．３６１．１８０．６０．３０．１５２６６５
Ｏ．５
２．８０
间断
８２３２９６８７７９２
４７ｊｋ：赣江吉安段无污染洁净河水。４配合比试验
４．１新拌混凝土工作性试验
考虑到离心钢模上不可以打孔，离心成型时水分不能从钢模流出，为了避免成型时混凝土拌和物在钢模内立面上垮塌和硬化前在自重作用下产生塑性变形，在试配混凝土过程中，只能选择拌和物呈干硬性状态，即水灰比小于０．４的状态。所以在试配时，选择以维勃稠度作为混凝土工作性的评定指标比较理想。
通过调整水泥用量在３６０，－－－４００ｋｇ／Ｉｎ３之间、水灰比
一２８一
万方数据
江西建材２／２００９
小于０．４、砂率在３３～３５％之间，混凝土拌合物的维勃稠度在２５～３０Ｓ之间，满足密实成型要求。４．２混凝土强度试验
强度试件采用１５０×１５０Ｘ１５０ｍ标准试模，成型过程中采用分两层装模、两次振捣的方法，保证在干硬性状态下密实成型，和实际成型的混凝土尽可能保持一致。试配混凝土的强度汇总如下表五。
表五试配汇总表
单位材料用量（ｋｇ／ｍ３）
强度ＭＰａ编号
水灰砂率
维勃水泥：水：砂：碎石
比
％
稠度
Ｓ
７天２８天ｌ
３６０：１４４：６６２：１２８４
０．３９
３４
２９
３５．６４４．２２
３７５：１４６：６５６：１２７３Ｏ．３９３４３０３４．２４３．１３
３９０：１５２：６３０：１２７８０．３９３３２６３３．２４１．９４
４０５：１５８：６２３：１２６４
Ｏ－３９
３３
２５
３１．１
３９．７
通过以上试验数据可以看出，随着水泥用量的增加，强度反而降低，说明干硬性混凝土试件的成型近似离心机成型的实体，混凝土内部形成致密均匀的骨架
嵌锁结构，同时也表明这种结构的强度不完全受水泥用量的制约。
５预制圆管涵强度检验：
对成型、养护后的钢筋混凝土圆管涵采用回弹法和取芯法进行检测：
采用回弹法时，随机选取５节，取每圆管节身上对
称的四个部位进行回弹检测，对强度数据进行评定，评定值都在３８～４４ＭＰａ间不等，完全满足设计和使用要求。
采用取芯法时，随机选取有代表性的管节，采用钢筋定位扫描仪选取没有钢筋的部位，利用手持式取芯机，取出直径ｌＯｃｍ的混凝土芯样，进行混凝土圆柱体抗压试验。对强度数据进行修正后评定，评定值在３３～
３８Ｍｐａ间不等，完全满足设计和使用要求。
６结语：
通过对预制钢筋混凝土圆管涵干硬性混凝土的理论探讨，混凝土的配合比在普通混凝土配合比设计的基础上，通过增加水泥、粗集料、细集料与水相互间的摩阻力，尽可能的防止成型过程中拌和物的分层，可以有效的保证离心成型圆管涵构件的混凝土质量。
参考文献
［１］普通水泥混凝土配合比设计规程（ＪＴＪ．０５５－２０００）［２］公路水泥及水泥混凝土拌合物试验规范（ＪＴＧ．０４２—２００４）
浅析预制圆管涵混凝土配合比设计
汪忠新余淑芳（江西省公路机械工程局）
摘
要：为了提高预制圆管涵水泥混凝土配合比的可操作性，保证预制构件混凝土的高密实度和强度，本文将对混凝土的配合比设计进行浅析探讨。
关键词：配合比离心流动阻力
预制钢筋混凝土圆管涵是利用离心成型工艺，先下方面考虑：
将加工好的圆柱形双层钢筋网笼安放在离心式圆柱形１、在满足搅拌成型的范围内，尽可能减少拌和物钢模套内，在离心机启动运转时浇筑新拌水泥混凝土的单位用水量，降低水灰比。由Ａｂｒａｍｓ和Ｌｙｓｅ等人提出拌合物，通过离心机的离心力，将混凝土帖附在钢模套的“水灰比”业已说明了这个道理，并且有试验数据证内，挤压密实成型，利用蒸气或洒水养生生产的一种预明了混凝土的流动阻力随水灰比减小和易性降低而增制构件。广泛应用于各等级公路、铁路、市政、房建的给加。如图１。
排水结构物中。
由于圆管涵生产过程中混凝土的成型是利用离心图１水灰比对新拌混凝十阻力的影响
琊
力成型，不同于常规的振捣密实成型工艺，所以混凝土＾
配合比的设计与普通水泥混凝土不同。本文结合江西妻一
一＼
武吉高速Ｄ８标路基工程中设计使用的圆管涵混凝土作三
Ｒ
ｊ
－
一探讨。
ｐ
‘心＼１工程设计要求：
、．
本段路基工程中设计使用的钢筋混凝土圆管涵为内径１５００ｍ，壁厚１６０彻，圆周向螺纹型布巾１２受力钢由图１可以看出，在水灰比小于０．４时，整个流动阻力随水灰比增加变化不大，而当水灰比大于０．５后流动阻力变化也不大。在水灰比０．４～０．５区间时为加水量对流动性影响最敏感区域。所以，水灰比取小于０．４时水泥混凝土是由粒径自０．０８～３１．５ｍ不等的固体有利于提高新拌混凝土内部流动阻力。
２、新拌混凝土的流变特性基本上可用宾汉姆方程来近似描述：
Ｔ＝－【Ｏ＋ＴｌｄＶ／ｄｙ
式中：Ｔ一剪切应力（内摩阻力）；Ｔ卜动剪切力
（屈服值）；ｒｌ一粘滞系数（粘度）；ｄＶ／ｄｙ一速度梯度
为此，圆管涵混凝土配合比设计除了满足普通混新拌混凝土在外力作用下具有流动性；只有当外力值大于Ｔ０时才能开始流动。ｔＯ反映了混凝土在流动时，固体颗粒及水泥浆体间的相互作用力。影响．ｃ
０
大小的主要是骨料量、级配、水化物的‘电位等。Ｔ０越
一２７—
万方数据
筋，每米长度内设８圈。内外双层，横向布巾８架立构造钢筋，内外每圈２４根，每管节长度为１０００ｍ。水泥混凝土设计强度等级为Ｃ３０级。２配合比设计要求
颗粒、密度自１．Ｏ～３．Ｏｇ／ｍ３不等的固液混合物组成。离心成型圆管涵可获得密实高强的构件，但是在离心力的作用下会发生密度大的粗集料集中在圆管涵外侧，砂浆集中在内侧，密度小的水泥浆液集中在内表面的分层现象。
凝土配合比设计的要求外，还需要采用一些方法避免分层。如果增加水泥、粗集料、细集料与水相互间的摩阻力，就可以防止成型过程中拌和物的分层。可以从以
总第１０７期
大流动性越差。所以，在满足搅拌成型的范围内，尽可能减少集料中的粉、泥含量，采用间断级配的细集料，采用低的砂率，使用表面粗糙的砂，使用比表面积小的水泥，从而增加混凝土内部的流动阻力。３原材料选用：
１、水泥：选用吉安玉华水泥厂生产的Ｐ・０３２．５级水泥，其技术指标如下：
表一玉华水泥性能指标
标准凝结时间
３天强度
２８天强度
细度
稠度ｈ：ｍｉｎ
安定ＭＰａ
ＭＰａ
％
用水性
量％
初凝
终凝
抗折
抗压
抗折
抗压
３．８
２８．２
３：１５
４：２５
合格
３．６
１４．２
６．９
４１．５
２、粗集料：选用安福公路分局筑路材料厂生产的５～１０、１０～３１．５ｍｍ两种规格的粗集料，采用３：７掺配比例，其级配及物理力学指标均符合技术要求。具体如下表二、表三：
表二粗集料级配
级配公称方孔筛通过百分率％（ｒａｍ）
情况粒径２．３６
４．７５９．５１３．２１６１９２６．５
３１．５
连续
５－３１．５ｍ
０．７
３．０
１２．１
２５．１
３８．３
５４．４
９３．２１００．Ｏ
表三
粗集料物理力学指标
表观密度针片状含泥量压碎值（ｋｇ／ｍｓ）
含量（％）
（％）
（％）
颗粒级配
２６７０
５．６
０．４
１２．７
５—３１．５ｍｍ
３、细集料：采用赣江（吉安段）中粗砂，间断级配，其级配如下表四：
表四
细集料性能指标
表观
密度
含泥
细度级配
方孔筛累计筛余百分率％（叫）
（ｋｇ／ｍ３）
量（％）模数情况４．７５２．３６１．１８０．６０．３０．１５２６６５
Ｏ．５
２．８０
间断
８２３２９６８７７９２
４７ｊｋ：赣江吉安段无污染洁净河水。４配合比试验
４．１新拌混凝土工作性试验
考虑到离心钢模上不可以打孔，离心成型时水分不能从钢模流出，为了避免成型时混凝土拌和物在钢模内立面上垮塌和硬化前在自重作用下产生塑性变形，在试配混凝土过程中，只能选择拌和物呈干硬性状态，即水灰比小于０．４的状态。所以在试配时，选择以维勃稠度作为混凝土工作性的评定指标比较理想。
通过调整水泥用量在３６０，－－－４００ｋｇ／Ｉｎ３之间、水灰比
一２８一
万方数据
江西建材２／２００９
小于０．４、砂率在３３～３５％之间，混凝土拌合物的维勃稠度在２５～３０Ｓ之间，满足密实成型要求。４．２混凝土强度试验
强度试件采用１５０×１５０Ｘ１５０ｍ标准试模，成型过程中采用分两层装模、两次振捣的方法，保证在干硬性状态下密实成型，和实际成型的混凝土尽可能保持一致。试配混凝土的强度汇总如下表五。
表五试配汇总表
单位材料用量（ｋｇ／ｍ３）
强度ＭＰａ编号
水灰砂率
维勃水泥：水：砂：碎石
比
％
稠度
Ｓ
７天２８天ｌ
３６０：１４４：６６２：１２８４
０．３９
３４
２９
３５．６４４．２２
３７５：１４６：６５６：１２７３Ｏ．３９３４３０３４．２４３．１３
３９０：１５２：６３０：１２７８０．３９３３２６３３．２４１．９４
４０５：１５８：６２３：１２６４
Ｏ－３９
３３
２５
３１．１
３９．７
通过以上试验数据可以看出，随着水泥用量的增加，强度反而降低，说明干硬性混凝土试件的成型近似离心机成型的实体，混凝土内部形成致密均匀的骨架
嵌锁结构，同时也表明这种结构的强度不完全受水泥用量的制约。
５预制圆管涵强度检验：
对成型、养护后的钢筋混凝土圆管涵采用回弹法和取芯法进行检测：
采用回弹法时，随机选取５节，取每圆管节身上对
称的四个部位进行回弹检测，对强度数据进行评定，评定值都在３８～４４ＭＰａ间不等，完全满足设计和使用要求。
采用取芯法时，随机选取有代表性的管节，采用钢筋定位扫描仪选取没有钢筋的部位，利用手持式取芯机，取出直径ｌＯｃｍ的混凝土芯样，进行混凝土圆柱体抗压试验。对强度数据进行修正后评定，评定值在３３～
３８Ｍｐａ间不等，完全满足设计和使用要求。
６结语：
通过对预制钢筋混凝土圆管涵干硬性混凝土的理论探讨，混凝土的配合比在普通混凝土配合比设计的基础上，通过增加水泥、粗集料、细集料与水相互间的摩阻力，尽可能的防止成型过程中拌和物的分层，可以有效的保证离心成型圆管涵构件的混凝土质量。
参考文献
［１］普通水泥混凝土配合比设计规程（ＪＴＪ．０５５－２０００）［２］公路水泥及水泥混凝土拌合物试验规范（ＪＴＧ．０４２—２００４）