復(fù)雜環(huán)境等級下C45泵送混凝土配合比設(shè)計及試配

黃銘生

（中鐵十一局集團有限公司，福建莆田351100）

1 引言

為了滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計強度、耐久性及現(xiàn)場施工要求，確保工程質(zhì)量以及施工順利進行，可采用泵送混凝土進行施工。設(shè)計強度等級C45，坍落度160～200mm，同時外加劑需要減水劑與引氣劑雙摻，由于現(xiàn)場線路較長，運距跨度大，對混凝土保坍性能要求較高。

2 配合比用原材料

2.1 水泥

水泥質(zhì)量對混凝土的質(zhì)量影響較大，因此在選擇水泥時需對其質(zhì)量進行嚴格把關(guān)，水泥采用大田紅獅水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果均符合要求。

2.2 細集料

由于本項目處于近海地區(qū)，海砂及淡化砂較多，該類砂堿活性較高，對結(jié)構(gòu)物中鋼筋影響較大，因此不能用于本工程的施工中。砂的細度模數(shù)應(yīng)選用在2.3～3.0的Ⅱ區(qū)中砂，細度模數(shù)過大，會導(dǎo)致新拌混凝土和易性差，易離析；過小則會導(dǎo)致混凝土太黏，不利于施工。砂含泥量過大不但會影響混凝土的和易性，還會影響混凝土的強度及耐久性能，因此含泥量應(yīng)小于等于2.5。經(jīng)比選決定采用閩江砂廠生產(chǎn)的河砂，該砂級配良好，屬于Ⅱ區(qū)中砂，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果均符合要求。

2.3 粗集料

粗集料強度對混凝土強度的影響是較大的，高強度的集料才能配制出高強度的混凝土。碎石強度可用母巖立方體強度或碎石的壓碎指標(biāo)值來測定，巖石的抗壓強度應(yīng)比配制的混凝土強度高50%。一般用碎石的壓碎指標(biāo)值來間接判定巖石的強度是否滿足要求。

碎石應(yīng)選用連續(xù)級配碎石，因單粒級碎石生產(chǎn)混凝土和易性較差、容易離析，且其強度應(yīng)符合要求，經(jīng)比選采用仙游楓亭碎石廠生產(chǎn)的 5～10mm、10～20mm、16～31.5mm 的 3 檔碎石，通過2：3：5的比例摻配成5～31.5mm連續(xù)級配碎石，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果均符合要求。

2.4 粉煤灰

粉煤灰采用湄洲灣電廠生產(chǎn)的F類C50以下粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果均符合要求。

2.5 礦粉

礦粉采用泉州魯新新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級粒化高爐礦渣粉，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果均符合要求。粉煤灰、礦粉的加入一方面能夠替代一部分水泥，減少水泥用量，節(jié)約成本，并減小水泥水化熱；另一方面可以有效改善混凝土的性能，減少混凝土的氣泡，細化微小氣泡結(jié)構(gòu)，使混凝土硬化后形成致密結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強度等[1]。

2.6 外加劑

減水劑選用高性能減水劑，相比傳統(tǒng)減水劑，主要需要高性能減水劑更高的減水率、優(yōu)異的保坍性以及更高的早期強度增長率。經(jīng)過比選后決定采用中鐵十一局集團橋梁有限公司撫州工業(yè)分公司生產(chǎn)的ZT11-AH（緩凝型）聚羧酸高性能減水劑，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果均符合要求。

3 配合比設(shè)計及計算

配合比設(shè)計主要包含確定試配強度，確定水膠比，計算用水量，計算膠凝材料用量、外加劑用量，確定砂率，計算砂石料用量。

在計算過程中，主要考慮到環(huán)境等級對最大水膠比、最小膠凝材料的用量以及礦物摻合料的摻配比例的影響。同時考慮到環(huán)境對含氣量的要求，本配合比采用了減水劑與引氣劑雙摻，雙摻可以有效改善混凝土的和易性能，使混凝土不容易離析[2]；引入氣泡大小合適，分布均勻，使有害氣泡減少；可調(diào)整范圍大，可以根據(jù)不同的含氣量要求改變引氣劑的摻量。

①確定試配強度

混凝土配置強度由下式計算：

fcu,0≥（fcu,k+tσ）=45+1.645×5.0=53.2（MPa）

式中：fcu,0——混凝土配制強度（MPa）；fcu,k——混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；t——概率度系數(shù)，強度保證率為P=95%時，t=1.645；σ——混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa），取5.0；

②確定初始水膠比計算

W/B=0.53×42.5/(53.2+0.53×0.2×42.5)=0.39,根據(jù)試拌實際情況取W/(C+F+K)=0.34；

③根據(jù)外加劑減水情況，確定摻外加劑的混凝土每方用水量：W=162kg/m3

④計算膠凝材料用量：mb=mw÷(W/B)=476 Kg/m3；

⑤確定各膠凝材料及減水劑用量：

粉煤灰用量：mf=mb×20%=476×20%=95Kg/m3；

礦粉用量：mk=mb×12%=476×12%=57Kg/m3

水泥用量：mc=mb-mf=476-95-57=324Kg/m3；

減水劑用量：mj=mb×0.9%=476×0.9%=4.28Kg/m3；

引氣劑劑用量：my=my×0.5%=476×0.5%=2.38Kg/m3；

⑥選取砂率：βs=38%；

⑦假定容重：mcp=2400Kg/m3；

⑧計算砂、石重量：

根據(jù)計算，確定理論配合比見下表：

水膠比 水泥（kg）水砂（kg）0.34 324 1粉煤灰（kg）礦粉（kg） （kg）碎石（kg）減水齊（kg）引氣劑（kg）95 0.29 57 0.18 670 2.07 1092 3.37 4.28 0.013 2.38 0.007 162 0.5

4 配合比試拌

根據(jù)規(guī)范要求，對基準(zhǔn)配合比做增大和減小水膠比0.04的調(diào)整，砂率及用水量保持不變[3]。根據(jù)調(diào)整配合比進行試拌，然后對其工作性，耐久性能進行檢測，檢測結(jié)果見下表：

編號 技術(shù)要求 1 2 3工作性能 坍落度 160-200mm 200 180 215 1.971 0.0255 679 426 0.38 2 3.05＞KS150 253 0.73耐久性最大含堿量氯離子含量電通量最小膠凝材料最大水膠比三氧化硫含量氯離子擴散系數(shù)56d抗鹽類結(jié)晶破壞等級氣泡間距系數(shù)膠凝材料抗蝕系數(shù)＜3.0Kg/m3＜0.10%＜1200C＞360Kg/m3＜0.36＜4.0%＜3＞KS150＜300μm＞0.8 2.134 0.0246 640 476 0.34 2.1 2.78＞KS150 275 0.96 2.418 0.0244 610 540 0.3 2.1 2.62＞KS120 312 1.09

根據(jù)調(diào)整及試拌結(jié)果可以得出，理論配合比的各項指標(biāo)均能滿足施工要求、耐久性要求，因此無須再做調(diào)整，確定該配合比可以指導(dǎo)現(xiàn)場施工生產(chǎn)。

5 結(jié)語

①復(fù)雜環(huán)境等級下混凝土配合比與普通混凝土配合比在設(shè)計上并無本質(zhì)區(qū)別，計算過程基本相同，只是各項檢測指標(biāo)要求更為嚴格，各項指標(biāo)均需符合規(guī)范要求即可。②影響混凝土工作性、強度、耐久性能的因素有很多，本次配合比設(shè)計過程中，只對部分影響因素進行了調(diào)整驗證。若有不當(dāng)之處，請各位同仁多多指正。③在拌和站實際生產(chǎn)過程中，需要嚴格把控原材料質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，集料通常會有不同的含水率，含水率不同，施工配合比也會發(fā)生變化，這就要求拌和站試驗人員勤檢測。當(dāng)材料發(fā)生變化時及時對配合比做出調(diào)整。④在現(xiàn)場混凝土澆筑過程中，需要隨時監(jiān)測環(huán)境等級的變化，以便可以及時對混凝土配合比進行調(diào)整，使現(xiàn)場混凝土達到最優(yōu)狀態(tài)，各項指標(biāo)均能滿足現(xiàn)場施工的需要。