C60機(jī)制砂高強(qiáng)高性能混凝土在山區(qū)高寒地區(qū)的配制

黃 盛

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

1 項(xiàng)目概況

由貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司第六分公司承建的黔織高速公路T2標(biāo)六沖河特大橋位于黔西至織金交界處，該橋主橋?yàn)?95m＋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(zhǎng)1508m，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年，為黔織高速公路的主要控制性工程。根據(jù)貴州黔西至織金地區(qū)山區(qū)氣候環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合六沖河特大橋項(xiàng)目工地原材料特性及施工現(xiàn)場(chǎng)條件，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，確定并建議六沖河特大橋上部結(jié)構(gòu)主梁用C60機(jī)制砂高強(qiáng)高性能混凝土配合比。

2 配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求

由于混凝土的耐久性指標(biāo)檢驗(yàn)周期較長(zhǎng)，施工單位應(yīng)充分考慮試驗(yàn)周期和可能出現(xiàn)的原材料變化等因素，提前進(jìn)行配合比的選定工作，并考慮到出現(xiàn)特殊情況的可能，做好技術(shù)儲(chǔ)備工作。同時(shí)對(duì)于高強(qiáng)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(yīng)根據(jù)具體施工環(huán)境條件與設(shè)計(jì)要求通過(guò)試驗(yàn)選定。

山區(qū)高寒環(huán)境下機(jī)制砂高強(qiáng)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：應(yīng)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(fù)摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)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(qiáng)水泥和高C3A含量的水泥；優(yōu)選高效減水、適量引氣和能改善細(xì)化混凝土孔結(jié)構(gòu)、能明顯改善或提高混凝土耐久性能的復(fù)合聚羧酸減水劑；機(jī)制砂、碎石應(yīng)嚴(yán)格控制泥及泥塊含量、針片狀顆粒含量，優(yōu)化級(jí)配。

本工程六沖河特大橋用C60機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)滿足：總膠凝材料用量不大于550kg／m3，不宜小于450kg／m3；優(yōu)選復(fù)摻粉煤灰和硅灰復(fù)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(yīng)小于10%；機(jī)制砂含泥量應(yīng)嚴(yán)格控制，小于0.8%；砂率應(yīng)根據(jù)混凝土狀態(tài)，控制在43%～48%之間；粗骨料最大粒徑不宜大于26.5mm；優(yōu)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(jì)算混凝土配合比時(shí)，首先應(yīng)滿足混凝土的工作性，應(yīng)保證混凝土坍落度達(dá)到180～220mm，擴(kuò)展度應(yīng)大于500mm，且流動(dòng)性能好，不泌水。鑒于采用機(jī)制砂配制大流動(dòng)度的C60混凝土在貴州尚屬首次，無(wú)成功的經(jīng)驗(yàn)和資料參考。最初，采用正常加工的機(jī)制砂進(jìn)行C60混凝土試配，碎石采用二級(jí)配（5～16mm，16～31.5mm），符合5～31.5mm連續(xù)級(jí)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(chǎn)的AS—2（水劑）。摻合料采用山西生產(chǎn)的硅灰，配出的混凝土強(qiáng)度均達(dá)不到試配要求。

為在保證混凝土工作性的情況下提高強(qiáng)度，試驗(yàn)室對(duì)原材料進(jìn)行大量試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中有一定的含泥量。通過(guò)將砂用水沖洗干凈，再經(jīng)過(guò)篩分，砂中細(xì)顆粒（0.315mm以下）含量偏少，拌出的混凝土離析，根據(jù)機(jī)制砂的級(jí)配要求，摻加適量的粉煤灰代替砂中的細(xì)顆粒含量，配出的混凝土強(qiáng)度雖能滿足要求，但泌水以及保水性差，況且在實(shí)際施工中工地上用水洗砂是無(wú)法達(dá)到要求的。根據(jù)機(jī)制砂及碎石的生產(chǎn)情況和試驗(yàn)室所做試驗(yàn)，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(nèi)，如果用碎石加工機(jī)制砂，砂的含泥量可大大減小，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中也容易控制。

3.2 原材料及性能指標(biāo)

水泥選用52.5強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥，選用貴州地區(qū)海螺水泥或?yàn)趺缮剿唷７勖夯疫x用二級(jí)或一級(jí)普通粉煤灰，優(yōu)選一級(jí)粉煤灰。如選用二級(jí)粉煤灰，其燒失量、需水量比和細(xì)度三項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)中應(yīng)僅一項(xiàng)達(dá)不到一級(jí)要求。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)應(yīng)小于3.3，含泥量小于1%，石粉含量宜小于12%，亞甲藍(lán)測(cè)試值應(yīng)小于1.0。為控制機(jī)制砂的含泥量，機(jī)制砂應(yīng)選擇合適的生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)，建議機(jī)制砂生產(chǎn)工藝采用碎石破碎機(jī)制砂工藝。如采用機(jī)制砂水洗工藝，應(yīng)定期測(cè)試水洗機(jī)制砂的石粉含量。碎石最大粒徑應(yīng)不大于26.5mm，含泥量應(yīng)小于1%。優(yōu)選二級(jí)配，5～16mm和16～26.5mm兩檔碎石比例優(yōu)選4∶6，也可采用連續(xù)級(jí)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(yōu)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(yīng)根據(jù)其固含量與混凝土工作性性能需求而定。無(wú)論選用何種外加劑，均應(yīng)添加一定的合理引氣組分，確保混凝土中適當(dāng)?shù)暮瑲饬浚蕴岣呋炷恋哪途眯浴?/p>

采用碎石加工砂進(jìn)行試驗(yàn)，把碎石篩出26.5mm以上顆粒，將碎石調(diào)配成5～25mm的連續(xù)級(jí)配，再將砂適當(dāng)調(diào)整，配出的混凝土坍落度在200～220mm之間，擴(kuò)展度均大于550mm，同時(shí)采用水城生產(chǎn)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(jìn)行混凝土試配比較。在混凝土試配過(guò)程中，采用不同的減水劑（UNF—3C、聚羧酸）進(jìn)行試驗(yàn)比較，先后用4種砂率和石粉含量均不同的砂進(jìn)行試配比較。試配結(jié)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(guò)程共采用不同砂率、不同水膠比的C60混凝土試驗(yàn)54種，通過(guò)試驗(yàn)比較，選定其中3組強(qiáng)度滿足試配要求、膠凝材料總量也滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的混凝土配合比進(jìn)行驗(yàn)證。

經(jīng)試驗(yàn)，C60機(jī)制砂高強(qiáng)高性能混凝土坍落度180～220mm，擴(kuò)展度≥500mm；坍落度保持性方面，1h坍落度損失不大于30mm，擴(kuò)展度≥500mm；抗壓強(qiáng)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(yàn)室對(duì)P·O52.5水泥膠砂強(qiáng)度進(jìn)行了兩次檢測(cè)，結(jié)果表明，采用海螺牌水泥配制而成的膠砂強(qiáng)度為57.9MPa、57.4MPa，采用烏蒙山牌水泥配制而成的膠砂強(qiáng)度為62.6MPa、63.1MPa。經(jīng)優(yōu)選的C60機(jī)制砂高強(qiáng)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(shù)量表

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)混凝土試配強(qiáng)度和單價(jià)分析，用機(jī)制山砂配制大流動(dòng)度C60混凝土，不但從經(jīng)濟(jì)上節(jié)約成本，降低工程造價(jià)，而且混凝土抗壓強(qiáng)度和各項(xiàng)物理性能指標(biāo)均滿足工地施工要求，為六沖河大橋主梁施工創(chuàng)造了條件，贏得了時(shí)間，為貴州用機(jī)制山砂配制大流動(dòng)度C60混凝土開(kāi)辟了先例。

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