淺談配重混凝土的設(shè)計與應(yīng)用

崔嵩嶺

（中鐵大橋局一公司試驗檢測中心，河南 鄭州 450053）

1 概述

采用常規(guī)砂石的普通混凝士容重一般在2350-2450kg/m3之間，對于容重在2500-3500kg/m3的混凝土，需要采用較重的集料才可以實現(xiàn)，本文所指的重混凝土就是后者，一般用于結(jié)構(gòu)配重和防護使用。對于普通混凝士的配合比設(shè)計，由于原材料的表觀密度、容重差別不是很大，使用假定容重法進行配合比設(shè)計還是比較準確的，而且在設(shè)計試驗過程中混凝土的容重變化不大，無須對容重過多的考慮；但是對于配重混凝土而言使用絕對體積法設(shè)計結(jié)果更為理想。鹿山大橋是富陽市鹿山分區(qū)和春江分區(qū)之間跨越富春江，實現(xiàn)兩區(qū)連接的重要的城市橋梁，位于富春江第一大橋和中埠大橋之間，大橋組成為：（6×35+44+5×50）m 連續(xù)箱梁+（118+256+118）m雙塔中央索面預應(yīng)力砼箱梁斜拉橋+（5×50+2×35+4×31+35+31）m 連續(xù)箱梁。路線等級：一級公路兼城市道路功能，設(shè)計速度：80km/h，設(shè)計基準期：100年，荷載等級：公路-Ⅰ級，其中主梁邊跨箱室內(nèi)采用鐵砂混凝土配重解決主塔的偏載平衡，對于重混凝士來說，一般根據(jù)使用要求選用不同的容重。我們常用的重質(zhì)材料的表觀密度和容重都比較固定，因此本文采用不同容重級別的集料進行合理的搭配，最終達到所需的容重，在經(jīng)濟和技術(shù)上都會比較合理。

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2原材料選擇

由于重混凝土中集料的表觀密度對重混凝土的容重影響最大，因此選擇合適的重集料是最重要的。其選取原則：堆積密度、表觀密度大、貨源穩(wěn)定。通過對在浙江周邊地區(qū)不同重集料的考察，用于配制重混凝土的不同品種材料的表觀密度如表1。

3設(shè)計思路

（1）為了充分利用重集料的較大表觀密度，根據(jù)集料表觀密度和混凝土的容重要求，以單方混凝土中最多能摻入量為原則。（2）在混凝土容重偏低時鐵粉可作為膠凝材料取代部分水泥，這樣可以可提高混凝土的容重，但混凝土的成本在提高。（3）水的表觀密度較小，盡量選小用水量，來降低水對容重的影響。（4）水泥的用量以滿足混凝土設(shè)計強度和和易性為原則。

4配制重混凝土的配合比設(shè)計及試驗

4.1 配合比設(shè)計

由于目前尚無以容重為目的的混凝土設(shè)計公式，所以本研究重混凝土配合比的設(shè)計以體積計算法和多組分混凝土強度理論作為設(shè)計計算依據(jù)，以水泥為膠結(jié)材，粗集料以鋼廠冶煉的合金鐵錠經(jīng)破碎成1#鐵砂為粗骨料，粒徑在0~25mm之間，細骨料以煉鋼時的浮渣自然形成的顆粒形狀（燒結(jié)球）2#鐵砂為主，粒徑在0~5mm之間，精鐵粉做為填料，調(diào)整密度時用，普通河砂作為部分調(diào)整和易性的細骨料，使用HT-HPT減水劑降低用水量，配重混凝土材料配合比采用多組分混凝土強度理論進行設(shè)計計算。計算結(jié)果如下。

4.2 試驗結(jié)果

4.3 配重混凝土拌和物及力學性能

（1）出機混凝土濕容重與設(shè)計容重差距大于1%,1小時后濕容重與設(shè)計容重差均小于1%。（2）出盤混凝土隨著時間延長，混凝土濕容重逐漸增加且混凝土坍落度損失較快，1小時后混凝土坍落度損失30%。（3）經(jīng)過試驗室檢測，配重混凝土的28天強度均達到設(shè)計要求，能夠滿足設(shè)計和使用的要求。（4）原因分析：由于2#鐵砂吸水是一個緩慢過程，在混凝土出盤后仍在吸水，致使剛出盤混凝士單方用水量相應(yīng)增加，從而使混凝土內(nèi)砂漿含水量大、容重低而導致出機混凝土容重降低。隨著水分被集料吸收，混凝土體積減小，相應(yīng)的容重增加并達到了設(shè)計要求。現(xiàn)場攪拌施工的時間控制在一小時之內(nèi)，因此我們配制的重混凝土完全可以滿足使用的要求。在原材料準備過程中，對吸水性較大的2#集料進行預先吸水，可以避免上述問題在施工過程中出現(xiàn)。由于配重混凝土具有密實的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和1#鐵砂較高的硬度，因此具有較高的強度。（5）由于1#配比中精鐵粉的成本偏高，從經(jīng)濟性考慮，密度不用精鐵粉也可以大于3t/m3，所以不考慮使用1#配合比。

5工程應(yīng)用

在實際施工過程中，根據(jù)以上研究采用 2#配比，水 173kg、水泥 550kg、1#鐵砂850kg、2#鐵砂1030kg、普通中砂 420kg、HPT減水劑7.42kg。由于施工單位準備充分，施工工藝及配合比設(shè)計合理，每次施工過程都非常順利，混凝體工作性優(yōu)異，和易性好、不離析、不泌水、粘聚性好但不板結(jié)，易于振搗，成型，各項指標均達到設(shè)計和使用要求，結(jié)果評定為合格。

結(jié)語

以體積計算法和多組分混凝土強度理論作為設(shè)計計算依據(jù)，用鋼廠廢料（鐵渣）做為配重細集料、1#鐵砂為配重粗集料、普通河沙調(diào)整和易性、水泥為膠結(jié)材，使用高效減水劑，可以配制出用于橋梁壓重用的大于3000kg/m3C50配重混凝土，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，該設(shè)計同時考慮了混凝土的容重、強度和工作性，解決了橋梁配重混凝土技術(shù)難題，由于各種材料用量合理，既提高了混凝土的綜合性能又大大降低了生產(chǎn)成本，為混凝土生產(chǎn)企業(yè)配重混凝土生產(chǎn)提供了一定的技術(shù)經(jīng)驗。

[1]應(yīng)高飛.鋼纖維混凝土在高層結(jié)構(gòu)重要部位的設(shè)計應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技，1998.