C60機制砂高強高性能混凝土在山區高寒地區的配制

黃 盛

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001）

1 項目概況

由貴州橋梁建設集團有限責任公司第六分公司承建的黔織高速公路T2標六沖河特大橋位于黔西至織金交界處，該橋主橋為195m＋438m＋195m的雙塔斜拉橋，北引橋（黔西岸）為3×30m T型梁橋，南引橋（織金岸）為19×30m T型梁橋，全橋總長1508m，設計基準期為100年，為黔織高速公路的主要控制性工程。根據貴州黔西至織金地區山區氣候環境特點，結合六沖河特大橋項目工地原材料特性及施工現場條件，經過大量的試驗設計與驗證，確定并建議六沖河特大橋上部結構主梁用C60機制砂高強高性能混凝土配合比。

2 配合比設計技術要求

由于混凝土的耐久性指標檢驗周期較長，施工單位應充分考慮試驗周期和可能出現的原材料變化等因素，提前進行配合比的選定工作，并考慮到出現特殊情況的可能，做好技術儲備工作。同時對于高強高性能混凝土的最大水膠比、最小水泥用量、最低膠凝材料用量、最大膠凝材料用量以及礦物摻合料摻量應根據具體施工環境條件與設計要求通過試驗選定。

山區高寒環境下機制砂高強高性能混凝土配合比設計應遵循以下原則：應盡可能減少混凝土膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量；控制總膠凝材料用量，適量單摻或復摻優質粉煤灰、磨細礦渣粉等礦物摻合料；選用低水化熱和低堿含量的水泥，盡可能避免使用早強水泥和高C3A含量的水泥；優選高效減水、適量引氣和能改善細化混凝土孔結構、能明顯改善或提高混凝土耐久性能的復合聚羧酸減水劑；機制砂、碎石應嚴格控制泥及泥塊含量、針片狀顆粒含量，優化級配。

本工程六沖河特大橋用C60機制砂高強混凝土配合比設計參數應滿足：總膠凝材料用量不大于550kg／m3，不宜小于450kg／m3；優選復摻粉煤灰和硅灰復合礦物摻合料，也可單摻粉煤灰或礦渣粉，礦物摻合料的摻量不應小于10%；機制砂含泥量應嚴格控制，小于0.8%；砂率應根據混凝土狀態，控制在43%～48%之間；粗骨料最大粒徑不宜大于26.5mm；優選聚羧酸減水劑。

3 選料及配合比的配制

3.1 C60混凝土的試配

在計算混凝土配合比時，首先應滿足混凝土的工作性，應保證混凝土坍落度達到180～220mm，擴展度應大于500mm，且流動性能好，不泌水。鑒于采用機制砂配制大流動度的C60混凝土在貴州尚屬首次，無成功的經驗和資料參考。最初，采用正常加工的機制砂進行C60混凝土試配，碎石采用二級配（5～16mm，16～31.5mm），符合5～31.5mm連續級配要求，水泥采用海螺牌P·O52.5水泥，減水劑采用山西黃騰生產的AS—2（水劑）。摻合料采用山西生產的硅灰，配出的混凝土強度均達不到試配要求。

為在保證混凝土工作性的情況下提高強度，試驗室對原材料進行大量試驗分析，發現在生產過程中有一定的含泥量。通過將砂用水沖洗干凈，再經過篩分，砂中細顆粒（0.315mm以下）含量偏少，拌出的混凝土離析，根據機制砂的級配要求，摻加適量的粉煤灰代替砂中的細顆粒含量，配出的混凝土強度雖能滿足要求，但泌水以及保水性差，況且在實際施工中工地上用水洗砂是無法達到要求的。根據機制砂及碎石的生產情況和試驗室所做試驗，碎石的含泥量比砂的含泥量小得多，碎石的含泥量只在0.5%以內，如果用碎石加工機制砂，砂的含泥量可大大減小，在生產過程當中也容易控制。

3.2 原材料及性能指標

水泥選用52.5強度等級的普通硅酸鹽水泥，選用貴州地區海螺水泥或烏蒙山水泥。粉煤灰選用二級或一級普通粉煤灰，優選一級粉煤灰。如選用二級粉煤灰，其燒失量、需水量比和細度三項技術性能指標中應僅一項達不到一級要求。機制砂細度模數應小于3.3，含泥量小于1%，石粉含量宜小于12%，亞甲藍測試值應小于1.0。為控制機制砂的含泥量，機制砂應選擇合適的生產工藝與生產設備生產，建議機制砂生產工藝采用碎石破碎機制砂工藝。如采用機制砂水洗工藝，應定期測試水洗機制砂的石粉含量。碎石最大粒徑應不大于26.5mm，含泥量應小于1%。優選二級配，5～16mm和16～26.5mm兩檔碎石比例優選4∶6，也可采用連續級配碎石。建議碎石采用水洗工藝，以確保控制其含泥量。減水劑優選聚羧酸減水劑，也可選用氨基磺酸鹽減水劑。具體減水劑用量應根據其固含量與混凝土工作性性能需求而定。無論選用何種外加劑，均應添加一定的合理引氣組分，確?；炷林羞m當的含氣量，以提高混凝土的耐久性。

采用碎石加工砂進行試驗，把碎石篩出26.5mm以上顆粒，將碎石調配成5～25mm的連續級配，再將砂適當調整，配出的混凝土坍落度在200～220mm之間，擴展度均大于550mm，同時采用水城生產的礦碴微粉做混凝土摻合料；另外配制不加摻合料的C60混凝土，并用“烏蒙山”牌水泥和“海螺”牌水泥進行混凝土試配比較。在混凝土試配過程中，采用不同的減水劑（UNF—3C、聚羧酸）進行試驗比較，先后用4種砂率和石粉含量均不同的砂進行試配比較。試配結果表明，UNF—3C減水劑配的混凝土坍落度在160～190mm之間，AS—2減水劑配出的混凝土坍落度在190～220mm之間，而聚羧酸減水劑配出的混凝土坍落度變化很大，在160～245mm之間。

在C60混凝土配制過程共采用不同砂率、不同水膠比的C60混凝土試驗54種，通過試驗比較，選定其中3組強度滿足試配要求、膠凝材料總量也滿足規范和設計要求的混凝土配合比進行驗證。

經試驗，C60機制砂高強高性能混凝土坍落度180～220mm，擴展度≥500mm；坍落度保持性方面，1h坍落度損失不大于30mm，擴展度≥500mm；抗壓強度方面，3d≥30MPa，7d≥55MPa，28d≥70MPa；混凝土28d彈性模量不小于3.5×104MPa。本試驗室對P·O52.5水泥膠砂強度進行了兩次檢測，結果表明，采用海螺牌水泥配制而成的膠砂強度為57.9MPa、57.4MPa，采用烏蒙山牌水泥配制而成的膠砂強度為62.6MPa、63.1MPa。經優選的C60機制砂高強高性能混凝土配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比材料數量表

4 結語

通過混凝土試配強度和單價分析，用機制山砂配制大流動度C60混凝土，不但從經濟上節約成本，降低工程造價，而且混凝土抗壓強度和各項物理性能指標均滿足工地施工要求，為六沖河大橋主梁施工創造了條件，贏得了時間，為貴州用機制山砂配制大流動度C60混凝土開辟了先例。

[1]劉愛亮，喬志琴.對混凝土配合比設計和試配問題的探討[J].內蒙古科技與經濟，2011，（5）：118-119.

[2]唐章洪.淺析混凝土配合比設計和試配[J].四川建筑，2008，（S1）：31-33.

[3]陳富強，曹世偉，黃少軍.寒旱地區高強混凝土試配技術研究[J].甘肅科技，2007，（1）：11-15.