C35機制砂水下混凝土灌注樁配合比設計及應用

魏岳雷

(中鐵二十二局集團第四工程有限公司金臺鐵路項目,河北 保定 073104)

1 工程概況

金華至臺州線鐵路項目中臨海特大橋，橋梁起止里程DK129+9.960～DK130+512.020，橋梁全長1 502.04 m。上部結構采用簡支T梁、連續梁、簡支槽形梁；橋臺采用單線T形橋臺、橋墩采用單線圓端形實體墩；墩臺均采用鉆孔灌注樁基礎，樁基混凝土為酸性，二氧化碳環境，作用等級H1。為了節約成本，保證施工用混凝土質量，并有效地控制地材質量，項目部成立了碎石、機制砂廠。

2 機制砂混凝土原材料

2.1 水泥

臺州海螺水泥有限公司生產。P.O42.5，性能符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規定。

2.2 粉煤灰

浙江國華浙能發電公司生產。F類，性能符合《用于水泥和混凝土中粉煤灰》GB/T1596-2005，《鐵路混凝土施工質量驗收標準》TB10424-2010，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規定。

2.3 機制砂

臨海機制砂(自產)。細度模數在3.0～3.4之間，2.36 mm和1.18 mm累計篩余超Ⅱ區規范值，粗砂；機制砂石粉含量在8%～11%之間。篩分檢測數據見表1。

表1 機制砂顆粒級配

其他性能符合《建設用砂》GB/T14684-2011，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規定。

2.4 碎石

臨海碎石(自產)。粒形良好，質地堅固，三級配，5～10 mm(占10%)、10～16 mm(占30%)、16～25 mm(占60%)，其性能符合《建設用卵石、碎石》GB/T14685-2011，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規定。

2.5 減水劑

山西鐵力建材有限公司生產。PCA-HN-Y-AH-Ⅰ型聚羧酸系高效減水劑，性能符合《混凝土外加劑》GB8076-2008，《鐵路混凝土施工質量驗收標準》TB10424-2010，《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T223-2007，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規定。

2.6 水

臨海市地下水。水的指標符合《混凝土用水標準》JGJ63-2006，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規定。

3 配合比設計(絕對體積法)

3.1 設計文件、規范規定的參數

強度等級C35。水膠比≤0.5；坍落度180～220 mm。混凝土最低膠凝材料用量300 kg/m3，最高不超550 kg/m3。混凝土耐久性(56 d)：電通量≤1 200 C。混凝土入模含氣量≥2.0%。混凝土中氯離子含量不大于膠凝材料的0.1%，混凝土中減含量最大3 kg/m3，混凝土中三氧化硫含量不超過膠凝材料總量4.0%。

3.2 配合比參數

配制強度及水膠比：fcu，o=48.5 MPa;W/B=0.38。

砂率：機制砂配制混凝土，砂率偏低時，坍落度小，泌水、離析，不易拌和、澆筑、振搗，工作性差；砂率過大，坍落度大，工作性降低。合理砂率，能得到較大流動度，良好粘聚性及保水性。砂率是關鍵參數，選取砂率要考慮細度模數、石粉含量對合理砂率的影響，每間隔2%選取一個砂率，進行拌合物工作性試驗，工作性達到最佳為合理砂率。不同砂率對混凝土工作性的影響見表2。

表2 不同的砂率對混凝土工作性影響

通過表2，44%砂率和46%砂率的混凝土工作性都能滿足要求，這種情況下選定較低砂率作為合理砂率，即選定44%砂率為合理砂率。

3.3 配合比選定

通過試驗，選定44%砂率的配合比作為基準配合比，如表3。

表3 基準配合比表(kg/m3)

以基準配合比為基礎分別增加和減少水膠比0.05，砂率可分別增加和減少1%，試拌進行工作性驗證，得另外兩個配合比，如表4。

表4 試拌調整后配合比(kg/m3)

試拌調整后配合比試驗結果如表5。

通過表5拌合物工作性，硬化混凝強度、耐久性及經濟性評價(W/B=0.43強度不能滿足；W/B=0.33強度富裕量大，不經濟)，選定W/B=0.38的配合比作為試驗室配合比，如表6。

粗集料，細集料含水率測定，由試驗室配合比換算為施工配合比。

4 機制砂水下混凝土生產控制要點

石粉含量、細度模數的控制是機制砂生產的控制要點。通過水洗除粉塵，除去大部分0.075 mm顆粒、一些0.15 mm，0.3 mm顆粒、極少數0.6 mm顆粒。如細度模數很大，粗顆粒太多，小于0.3 mm顆粒太少，級配不合理，混凝土拌合物和易性差；細度模數太小，石粉太多， 用水量增加， 強度降低，水泥用量增加。因此，水洗除粉塵時水的流量、流速需要嚴格控制，細料量要合理，才能得到到符合要求的機制砂。

表5 測試結果

表6 試驗室配合比(kg/m3)

加強機制砂級配、細度模數、石粉含量、MB值經常性檢測，不同來源的機制砂分別堆放；同一來源的機制砂細度模數變化范圍超過±0.2、石粉含量變化范圍超過±2.0%時，也應分別堆放，并調整配合比中砂率后方可使用。

機制砂顆粒尖銳有棱角，表面粗糙，機制砂混凝土攪拌時間比天然砂混凝土延長，控制在90～120 s為宜。

水洗機制砂含水率很大。為了保證機制砂含水率穩定，進場后應放置幾天方可使用。含水量每班抽查2次，雨天加大抽查頻次，及時調整施工配合比。

干砂堆放高度不應過高，堆放高度以粗顆粒集料不能滑下、不影響機制砂級配及細度模數為宜。

5 結束語

通過臨海特大橋水下混凝土配合比試配、驗證，水下混凝土灌注樁澆筑可以使用機制砂代替天然砂配制的混凝土，只要嚴格控制機制砂品質，機制砂水下混凝土在施工技術參數上同樣能夠達到施工要求。