C50混凝土配合比設(shè)計的幾點要點

張麗琳

（福建新路達交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）

C50混凝土配合比設(shè)計的幾點要點

張麗琳

（福建新路達交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）

C50混凝土普遍運用于高速公路橋梁的上部構(gòu)造中，由于混凝土配合比設(shè)計不合理，引起混凝土的強度不合格、收縮裂縫、外觀等質(zhì)量缺陷的現(xiàn)象常有發(fā)生，同時造成生產(chǎn)成本的增大。因此混凝土配合比設(shè)計的合理性和施工控制的科學(xué)性對混凝土質(zhì)量起著重要的作用。

原材料的選擇；配合比的確定；施工技術(shù)基本要求

如今高等級公路橋梁設(shè)計中采用C50混凝土越來越普遍，比如筆者工作過的龍浦高速公路所有的橋梁梁板等均采用C50混凝土進行設(shè)計。

本文筆者結(jié)合工程實例就C50以上混凝土的原材料選擇、配合比的設(shè)計、施工技術(shù)基本要求等方面淺談幾點體會：

1　原材料選擇

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(dāng)大，所以集料的質(zhì)量對混凝土的技術(shù)性能和生產(chǎn)成本均產(chǎn)生一定的影響。配制混凝土應(yīng)選用堅硬、高強密實，而無孔隙、軟弱雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)骨料。

1.1.1細集料

砂的好壞，對C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。應(yīng)優(yōu)選取級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈的砂。優(yōu)先選用河砂，因為比較干凈，含泥量少，級配一般都能符合要求。當(dāng)河砂不易得到時，可采用符合要求的其他天然砂或人工砂，不宜采用海砂。

1.1.2粗集料

粗集料的強度、顆粒形狀、級配、雜質(zhì)的含量對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，應(yīng)選取質(zhì)地堅硬、潔凈、級配良好的碎石。其強度可用巖石立方體強度或碎石的壓碎指標值來測定，強度指標大于2.0或壓碎值不大于20%。

影響混凝土強度的重要因素有集料的強度、水泥與集料之間的粘結(jié)強度，而混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)是水泥和集料界面的粘結(jié)。粗集料的顆粒形狀、表面特征對C50的混凝土的粘結(jié)性能有較大影響。應(yīng)選取近似立方體、表面粗糙、粒徑適中的碎石，否則會影響混凝土內(nèi)部的粘結(jié)力。

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。配制C50混凝土宜采用小粒徑，由于大粒徑集料比同重量的小粒徑集料表面積要小，其粘結(jié)力要低，且混凝土的均質(zhì)性差。級配要符合要求且空隙要小，通常選取其中體積密度較大者使用，因體積密度大則空隙率小。含泥量要嚴格控制，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。

1.2水泥

水泥是影響混凝土強度的主要因素。從觀察和研究混凝土的破壞過程可知，對于采用優(yōu)質(zhì)骨料配制的混凝土，其破壞常常發(fā)生在水泥與骨料的界面處。因此在混凝土材料中，選擇膠凝材料是非常重要的，它不僅要把骨料粘結(jié)在一起，而且本身硬化后還必須具有高強度，以承受荷載，骨料能否發(fā)揮作用，與膠凝材料本身強度和粘結(jié)力有很大關(guān)系。優(yōu)先選取旋窯生產(chǎn)其強度等級為混凝土對應(yīng)強度等級的0.9～1.5倍的水泥，旋窯生產(chǎn)的水泥質(zhì)量穩(wěn)定。

水泥在使用前，除應(yīng)持有生產(chǎn)廠家的合格證外，還應(yīng)做強度、凝結(jié)時間、安定性等常規(guī)檢驗，檢驗合格方可使用。不同品種的水泥要分別存儲或堆放，不得混合使用。水泥運輸過程中應(yīng)防潮，如受潮或存放超過的三個月，應(yīng)重新檢驗使用。

1.3外加劑

外加劑必須是經(jīng)有關(guān)部門檢驗并附有合格證明的產(chǎn)品。使用前應(yīng)復(fù)檢，使用應(yīng)符合產(chǎn)品說明及規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。不同外加劑應(yīng)分別儲存，做好標記，不得混入雜物。

因C50混凝土的水泥用量比較大，水膠比低，強度要求高，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強度和密實度的效果，同時降低水泥用量，減少工程成本，外加劑的選擇尤為重要。通常選用高效減水劑、高效緩凝減水劑。

高效減水劑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，可增大減水作用，使混凝土的流動性增加。在溫度低于8～10℃時，雖能增加和易性，但會降低增加強度的作用。所以高效減水劑宜在春秋季節(jié)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，但摻量過大時會降低早期強度。宜在夏季或冬季，結(jié)構(gòu)復(fù)雜配筋密集的構(gòu)件中使用，這樣可避免形成冷縫，方便施工的安排。

1.4水

一般來說，pH值大于4的潔凈水，即可使用。

2　結(jié)合工程實例進行配合比設(shè)計

以下就龍浦高速公路A1工區(qū)前洋中心拌合站使用的C50混凝土配合比實例做個簡單介紹：

2.1原材料選擇

（1）水泥：選用浙江光宇P.O.52.5R級水泥，依據(jù)JTG E30-2005試驗規(guī)程進行檢驗，各項指標均符合GB175-2007規(guī)范要求，詳見表1。

表1　水泥各項指標檢測結(jié)果一覽表

（2）細集料：選用浦城富嶺瑞安砂場河砂，依據(jù)JTG E42-2005試驗規(guī)程進行檢驗，其各項指標均符合JTG/T F50-2011規(guī)范第6.3條要求，詳見表2。

表2　細集料各項指標檢驗結(jié)果一覽表

（3）粗集料：選用浦城菜園圃碎石，依據(jù)JTG E42-2005試驗規(guī)程進行檢驗，其各項指標均符合JTG/T F50-2011規(guī)范第6.4條要求，詳見表3。

表3　粗集料各項指標檢驗結(jié)果一覽表

（4）水：采用潔凈的溪水，檢測結(jié)果pH值為5，符合混凝土用水標準。

（5）外加劑：選用建研牌聚羧酸型高效減水劑，摻量1.1%，減水率19%。

2.2配合比的設(shè)計與計算

依據(jù)JGJ55-2000設(shè)計規(guī)程、JTG/T F50-2011技術(shù)規(guī)范，結(jié)合工地實際情況對該強度等級的混凝土進行設(shè)計與計算，具體過程如下：

（1）計算試配強度：

（2）計算混凝土水膠比：

（3）選取每立方米混凝土的用水量：

設(shè)計坍落度為70～90mm，依據(jù)技術(shù)規(guī)范，選取每立方米用水量為210kg/m3。

摻外加劑后實際用水量：210×（1-19%）=170kg/m3。（4）計算水泥用量：（5）計算外加劑用量：

表5　抗壓強度檢驗結(jié)果表

（6）采用重量法計算砂石料用量：

取mcp取2450kg，砂率取35%；

（7）基準配合比及水灰比±0.02、砂率±1%，分別為：36%、34%（見表4）。

表4　基準配合比及水灰比±0.02時的兩個配合比

2.3通過上述計算，得到三個配合比，分別進行試拌，對拌合物的和易性檢測，均能滿足設(shè)計要求；并分別制作試件，進行抗壓強度檢驗，檢驗結(jié)果見表5。

2.4根據(jù)經(jīng)濟、合理、保證工程質(zhì)量、方便施工的原則，選定水灰比為0.39的配合比，該配合比的表觀密度實測值與計算值的絕對值不超過計算值的2%，不需調(diào)整。

3　施工技術(shù)基本要求

（1）配制C50混凝土必須準確控制用水量，嚴禁材料出機后再加水。

（2）高效減水劑采用后摻時，加入攪拌機繼續(xù)攪拌的時間，粉劑不少于60s，溶液不少于30s。

（3）必須使用強制式攪拌機，對于干硬性混凝土宜采用二次投料法。

（4）混凝土的澆注應(yīng)連續(xù)進行，若超過允許間斷時間，須采取保證質(zhì)量的措施或按工作縫處理。

4　結(jié)語

配制C50橋梁混凝土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的原材料，水泥要求42.5級以上的旋窯水泥；集料應(yīng)選取質(zhì)地堅硬、潔凈、級配良好的集料；外加劑應(yīng)根據(jù)季節(jié)要求優(yōu)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。

[1]中國建筑科學(xué)研究院.《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2011）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]中交第一公路工程局有限公司.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]馮乃謙.高性能混凝土[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996：406.

[4]朱大宇.高性能混凝土施工技術(shù)[J].建筑施工，2000，22（5）：27～29.

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2015-8-21