加阻銹劑的C30水下灌注樁水泥混凝土配合比設計分析

郝 麗

（徐州市公路工程總公司，江蘇 徐州 221000）

1 水泥混凝土配合比設計題目

臨海高等級公路（啟東段）工程LHQD-LJ7標協(xié)興河橋樁基用C30水泥混凝土配合比。

2 水泥混凝土配合比設計資料：

2.1.1 已知條件

該混凝土設計強度等級為C30，無強度歷史統(tǒng)計資料，要求混凝土拌和物坍落度為180～220mm，橋梁所在地區(qū)屬無凍害潮濕地區(qū)。

2.1.2 組成材料

采用啟東泰安建材有限公司生產(chǎn)的“太安”牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2011）［1］，水泥強度等級值的富余系數(shù)取用γc＝1.16。外加劑和阻銹劑均采用上海森浦建材廠生產(chǎn)的SP-15型高效減水劑和SP-20阻銹劑，外加劑摻量取水泥用量的0.4%，減水率取12%。阻銹劑摻量為8kg/m3。細集料采用安徽產(chǎn)長江砂，細度模數(shù)為2.72，屬于2區(qū)中砂，其表觀密度為ρs=2629kg/m3。粗集料采用南京六合產(chǎn)碎石，碎石最大粒徑dmax＝31.5mm，其壓碎值為：15.0%，針、片狀顆粒含量為5.8%，表觀密度ρg＝2701kg/m3。拌和用水采用飲用水［2］。

3 水泥混凝土配合比設計步驟

3.1 計算初步配合比

3.1.1 確定混凝土配制強度（fcu，o）

設計要求混凝土強度fcu，k＝30MPa，無歷史統(tǒng)計資料，查得標準差σ＝5.0MPa，混凝土配制強度：

fcu，o≥fcu，k+1.645σ=30+1.645×5.0＝38.2（MPa）

3.1.2 計算水膠比（W/B）

3.1.2.1 按強度要求計算水膠比

計算膠凝材料28天抗壓強度值

已知采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，fce，g＝42.5MPa，水泥富余系數(shù)γc＝1.16。

①計算水泥28d膠砂強度fce：

fce＝γc×fce，g=1.16×42.5＝49.3（MPa）

②計算膠凝材料28d膠砂抗壓強度值

fb＝γfγsfce＝1.00×1.00×49.3=49.3（MPa）

③計算混凝土水膠比

已知該混凝土的配制強度fcu，o＝38.2MPa，采用膠凝材料28d膠砂抗壓強度fb＝49.3MPa，由于所用粗集料為碎石，回歸系數(shù)采用αa＝0.53，αb＝0.20。則計算水膠比：

3.1.2.2 按耐久性校核水膠比

該水泥混凝土所處環(huán)境在無凍害潮濕環(huán)境，允許最大水膠比為0.55，按強度計算水膠比為0.60，經(jīng)試驗后，選用水膠比0.54進行試配。

3.1.3 選定單位用水量（mw）

要求混凝土拌和物坍落度為180mm～220mm，碎石的最大粒徑為31.5mm，砂的細度模數(shù)為2.72，屬2區(qū)中砂，選用單位用水量為235kg/m3。

3.1.4 計算摻外加劑混凝土的單位用水量（mwa）

外加劑摻加量為水泥用量的0.4%，減水率為12%，則摻加外加劑混凝土的單位用水量為：

mwo＝235（1－β）＝235（1－0.12）＝207kg

3.1.5 計算摻外加劑混凝土的單位水泥用量（mca）

3.1.5.1 計算單位水泥用量

已知該混凝土摻外加劑的單位用水量mwa＝207kg/m3，水膠灰比W/B＝0.54，則計算摻外加劑混凝土的單位水泥量為：mco＝mwo/（W/B）＝207/0.54＝383（kg/m3）

3.1.5.2 按耐久性校核單位水泥用量

設計混凝土所處環(huán)境在無凍害潮濕地區(qū)，要求鋼筋混凝土的最小膠凝材料用量為280kg/m3，該配合比設計計算單位水泥用量為383kg/m3，符合規(guī)范要求，選用水泥用量383kg/m3。

3.1.6 選定砂率（βs）

由碎石最大粒徑dmax＝31.5mm，水膠比W/B＝0.54，采用5～31.5mm連續(xù)級配，砂的細度模數(shù)為2.72，屬2區(qū)中砂，選定混凝土砂率βs＝42%。

3.1.7 計算砂石用量（mS、mg）

已知測得該水泥密度為ρc＝2980kg/m3，實測黃砂的表觀密度ρs=2629kg/m3，碎石表觀密度ρg＝2701kg/m3，阻銹劑的密度ρ阻銹劑＝3200kg/m3，采用體積法計算。

據(jù)以上：mco＝383kg/m3，mwo＝207kg/m3，βs＝42%，由下式：

mSo/ρs＋mgo/ρg＝1-mco/ρc-mwo/ρw-m阻銹劑/ρ阻銹劑-0.01α

mSo／（mSo＋mgo）＝βs

其中α＝1（非引氣混凝土），解得：

砂用量 mSo＝731kg/m3，碎石用量 mgo＝1009kg/m3。

計算得初步配合比為：

mco：mwo：mSo：mgo：mao：m阻銹劑＝383：207：731：1009：1.53：8

3.2 調(diào)整工作性，提出基準配合比

分別試拌15L混凝土拌和物，混凝土拌合物測定坍落度為200mm，符合要求，粘聚性和保水性亦良好，滿足施工和易性要求，即基準配合比為：

mco：mwo：mSo：mgo：mao：m阻銹劑＝383：207：731：1009：1.53：8

3.3 檢驗強度，確定試驗室配合比

3.3.1 校正基準配合比

mco：mwo：mSo：mgo：mao：m阻銹劑＝383：207：731：1009：1.53：8

3.3.2 測定強度、確定試驗室配合比

根據(jù)基準配合比分別計算水膠比增加或減少0.05，砂率亦分別增加或減少1%時的配合比為：

A：W/B＝0.59、βs＝43%時，

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻銹劑'＝351：207：761：1008：1.40：8

Tt＝205mm，ρc，c＝2334kg/m3，ρc，t＝2350kg/m3；

B：W/B＝0.54、βs＝42%時，

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻銹劑'＝383：207：731：1009：1.53：8

Tt＝200mm，ρc，c＝2340kg/m3，ρc，t＝2350kg/m3；

C：W/B＝0.49、βs＝41%時，

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻銹劑'＝422：207：702：1011：1.69：8，

Tt＝190mm，ρc，c＝2352kg/m3，ρc，t＝2370kg/m3。

分別測定其標養(yǎng)7天及28天后的抗壓強度為：

A：f7d＝30.1MPa（7d），

f28d＝38.1MPa、37.8MPa（28d）；

B：f7d＝33.3MPa（7d），

f28d＝41.8MPa、42.2MPa（28d）

C：f7d＝36.1MPa（7d），

f28d＝46.5MPa、46.1MPa（28d）。

據(jù)試驗結果建議選擇B組配合比，即試驗室配合比為：

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻銹劑'＝383：207：731：1009：1.53：8

3.4 換算工地配合比

設工地實測砂的含水率為Ws，碎石的含水率為W g，則各種材料用量為：

即工地施工配合比為：

mco（水泥）:mso（砂）:mgo（碎石）:mwo（水）:mao（外加劑）：

4 結語

本人在實際進行水泥混凝土配合比設計中使用了上述方法，經(jīng)過優(yōu)化，所拌制的混凝土坍落度符合設計要求，和易性和粘聚性良好，滿足施工要求，28d立方體抗壓強度滿足設計要求，受到業(yè)主和監(jiān)理工程師的一致認可，也為自己公司取得了好的經(jīng)濟效益。

［1］JGJ55-2011.普通混凝土配合比設計規(guī)程［S］.

［2］JTG/T F50-2011.公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.