C50混凝土配合比設計的探討

摘要：介紹C50混凝土在原材料的選擇及配合比確定時注意的要點，針對各原材料對混凝土的不利因素，配合比設計時出現問題的調整方法及應考慮的因素進行了敘述，以滿足施工及設計要求，確保工程質量。

關鍵詞：C50混凝土；原材料；配合比；選擇

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：A

在橋梁的上部結構中，如梁板等混凝土的設計強度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以對C50以上混凝土的原材料的選擇、配合比的設計、混凝土的施工是至關重要。下面就對C50以上混凝土的原材料選擇、配合比的設計需注意的事項，結合本人多年來對橋梁上預應力C50預制25m、30m組合箱梁、預制45mT型梁、現澆箱梁及懸澆箱梁配合比的設計及原材的選擇注意要點作如下簡述。

1 原材料

1.1 集料

混凝土中集料體積大約占混凝土體積的3/4，由于所占的體積相當大，所以集料的質量對混凝土的技術性能和生產成本均產生一定的影響，在配制C50混凝土時，對集料的強度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質的含量、吸水率等，必須認真檢驗，嚴格選材。這樣才能配制出滿足技術性能要求的C50混凝土，同時又能降低混凝土的生產成本。

1.1.1 細集料

砂材質的好壞，對C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。優先選取級配良好的江砂或河砂。因為江砂或河砂比較干凈，含泥量少，砂中石英顆粒含量較多，級配一般都能符合要求。山砂一般不能使用，山砂中含泥量較大且含有較多的風化軟弱顆粒。砂的細度模數宜控制在2.6以上，細度模數小于2.5時，拌制的混凝土拌和物顯得太粘稠，施工中難于振搗，且由于砂細，在滿足相同和易性要求時，增大水泥用量。這樣不但增加了混凝土的成本，而且影響混凝土的技術性能，如混凝土的耐久性、收縮裂縫等。砂也不宜太粗，細度模數在3.2以上時，容易引起新拌混凝土的運輸澆筑過程中離析及保水性能差，從而影響混凝土的內在質量及外觀質量。C50泵送混凝土細度模數控制在2.6～2.8之間最佳，普通混凝土控制在3.0以下。另外還要注意砂中雜質的含量，比如云母、泥的含量過高，不但影響混凝土拌和物的和易性，而且影響混凝土的強度、耐久性，引起混凝土的收縮裂縫等其他性能。含泥量不超過2%，云母含量小于1%。

1.1.2 粗集料

粗集料的強度、顆粒形狀、表面特征、級配、雜質的含量、吸水率對C50混凝土的強度有著重要的影響。

配制C50以上混凝土對粗集料的強度的選取是十分重要的，高強度的集料才能配制出高強度的混凝土。應選取質地堅硬、潔凈的碎石。其強度可用巖石立方體強度或碎石的壓碎指標值來測定，巖石的抗壓強度應比配制的混凝土強度高50%。一般用碎石的壓碎指標值來間接判定巖石的強度是否滿足要求。碎石的壓碎指標值水成巖（石灰巖、砂巖等）小于10%、變質巖（片麻巖、石英巖等）或深層火成巖（花崗巖等）小于12%、噴出巖火成巖（玄武巖等）小于13%。

粗集料的顆粒形狀、表面特征對C50以上混凝土的粘結性能有著較大的影響。應選取近似立方體的碎石，其表面粗糙且多棱角，針片狀總含量不超過5%。影響C50以上混凝土的強度重要因素有集料的強度、水泥石、水泥石與集料之間的粘結強度，而混凝土中最薄弱的環節是水泥石和集料界面的粘結。由于粗集料的表面粗糙、粒徑適中，這樣提高了混凝土的粘結性能，從而提高了混凝土的抗壓強度。

集料的級配是指各粒徑集料相互搭配所占的比例，其檢驗的方法是篩分。級配是集料的一項重要的技術指標，對混凝土的和易性及強度有著很大的影響。配制C50混凝土最大粒徑不超過31.5mm，因為C50混凝土一般水泥用量在440～500kg/m3，水泥漿較富余，由于大粒徑集料比同重量的小粒徑集料表面積要小，其與砂漿的粘結面積相應要小，其粘結力要低，且混凝土的均質性差，所以大粒徑集料不可能配制出高強度混凝土。集料的級配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二種規格的石子進行摻配。如5～25mm連續級配采用5mm～16mm和10mm～25mm二種規格進行摻配。摻配時符合級配要求的范圍內，可能有二種或三種摻配方案，選取其中體積密度較大者使用，因體積密度大則空隙率小。集料中的泥土、石粉的含量要嚴格控制，其含量大，不但影響混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的強度，影響混凝土的耐久性，引起混凝土的收縮裂縫等，其含泥量要小于1%。

1.2 水泥

優先選取旋窯生產其強度等級42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，旋窯生產的水泥質量穩定。水泥的質量越穩定，強度波動越小。對未用過的水泥廠要進行認真調研。

1.3 外加劑

因C50混凝土的水泥用量比較大，水灰比低，強度要求高，混凝土拌和物較粘稠，這樣給混凝土的施工提出了更高的要求，為了滿足混凝土的性能及施工要求，改善混凝土的和易性及提高性能，同時降低水泥用量減少工程成本外加劑的選擇尤為重要。選用外加劑因著重從以下幾個方面考慮：延緩混凝土的初凝時間，提高混凝土的早期強度，增加后期強度，減少混凝土坍落度的損失，與水泥的相容性，外加劑的穩定性。通常選用高效減水劑、高效緩凝減水劑，高效早強減水劑。

高效減水劑同時具有增加混凝土強度和流動性。摻高效減水劑的混凝土的坍落度損失一般較快，最好施工時采用后摻法，這樣可使高效減水劑的減水作用增高，使混凝土的流動性增加。在溫度低于8～10℃時，高效減水劑雖能增加和易性，但增加強度的作用大大降低。所以高效減水劑宜在春秋季節使用。

高效緩凝減水劑有利于控制早期水化，混凝土拌和物坍落度損失小。一般來說，摻量大時凝結時間相應增長，但摻量過大時會降低早期強度。根據施工季節來調節摻量。宜在夏季或，結構復雜配筋密集的構件中使用，這樣可避免形成冷縫，方便施工的安排。

高效早強減水劑一般不用，除非對早期強度有特殊要求。一般在冬季使用，來提高混凝土的早期強度，使用時要慎重，因為高效早強減水劑能加快早期強度的發展，但一般會降低混凝土的后期強度。在試配時要認真做好驗證工作。

2 配合比的設計

2.1 配合比的計算

2.1.1 試配強度的確定。通常C50混凝土施工配制強度要求≥60MPa，其計算式如下：

fcu，0 =fcu，k+1.645

式中：fcu，0-混凝土的施工配制強度，MPa；

fcu，k-混凝土的設計配制強度，MPa；

σ-施工單位的混凝土強度標準差，如無近期同一品種混凝土的統計資料取6MPa。

2.1.2 水灰比的確定。C50混凝土宜采用以下0.30、0.32、0.34、0.36、0.38五個水灰比進行試拌，來確定最佳水灰比。通常采用0.34作為基準水灰比。

2.1.3 用水量的確定。根據石料的粒徑，高效減水劑的減水率及摻量來確定，一般坍落度為75～90mm時，用水量宜控制在145～160Kg/m3，坍落度在170～200mm時，用水量宜控制在160～170Kg/m3。

2.1.4 砂率。坍落度在75～90mm時，宜取0.28-0.33。坍落度在170～200mm時，宜取0.37～0.40。

2.1.5 砂、石用量。按絕對體積法計算。

2.2 試拌調整

使用試拌機前，應用與試配時混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比進行涮膛，以免正式試拌時水泥砂漿粘附桶壁。試拌量應不小于試拌機額定量的1/4，混凝土的攪拌方式及加料，宜與生產時使用的方法相同，特別是外加劑的摻法，是同時摻還是后摻。

試拌得出的拌和物坍落度不能滿足要求或粘聚性和保水性不好時，應保證水灰比不變的條件下，相應的調整水量和外加劑的摻量或砂率，用水量調整的幅度不能過大，因C50混凝土的水灰比低，增加用水量相應水泥用量的增大幅度較大。如通過以上調整，混凝土拌和物仍不能滿足混凝土運輸、泵送等施工工藝的要求或混凝土的性能要求，則要考慮重新選擇水泥或外加劑，或聯系減水劑生產廠家調整好減水劑與水泥的適應性。

混凝土拌和物坍落度的檢驗，應測定初始、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要經過運輸才入模，如果混凝土的坍落度損失過大，導致運至現場的混凝土無法入模澆注。因此配合比設計時要認真考慮，混凝土在運輸、泵送等施工工藝過程中的坍落度的損失，確保混凝土入模時的坍落度。

2.3 配合比的確定

當拌和物實測密度與計算值之差的絕對值不超過計算值2%時，可不調整。大于2%時按《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55規定進行相應的調整。

C50混凝土配合比確定后，應對配合比進行6～8次的重復試驗進行驗證，其平均值不應低于配制的強度值，確保其穩定性，因有些因素對普通混凝土（C40以下）影響不大，但對C50混凝土（C50以上）的影響往往比較顯著。

結語

配制C50橋梁混凝土應選用優質原材料，水泥要求42.5級以上的旋窯水泥；粗集料要求最大粒徑31.5mm、堆積密度大、含泥量少、針片狀少，細集料要求細度模數2.6以上、含泥量低；外加劑應根據季節要求優選高效減水劑或緩凝高效減水劑，以滿足施工需要和強度要求。以上僅為本人在實際施工中的點滴經驗，供參考。

參考文獻

[1]普通混凝土配合比設計規程JGJ55-2011[S].北京，中國建筑工業出版社，2011.7.

[2]公路橋涵施工技術規范[S].JTG/T F50-2011.北京，人民交通出版社，2011.7.