浅谈特殊混凝土配合比设计与施工质量控制

吴育权

【摘 要】配合比设计须从材料选用、生产配合比调整、施工过程的控制，以及在保证质量前提下注重经济效益等几个方面进行详细分析，文章主要结合贵州高速公路施工中常用的高强、水下和喷射混凝土等几种特殊混凝土的设计及施工进行分析探讨。

【关键词】特殊混凝土 配合比设计 质量控制

1 高强混凝土

1.1原材料的选择与控制

(1)指定专人定期检查、测定各种原材料和生产状态，特别是对原材料的进料、储存、计量应实行全方位监控。

(2)配制C50及以上等级高强混凝土，须对本地区所能得到的所有原材料进行优选。除有较好的性能指标外，还必须质量稳定，即在一定时期内(至少在施工期内)主要性能没有太大的波动。

(3)高强混凝土要求低水灰比、高坍落度，这就需要掺入高性能的外加剂，目前聚羧酸类高效减水剂在贵州高速公路中得到广泛应用。

1.2配合比方案的优选

(1)高强混凝土正式生产时应进行试配，选定不同水灰比的配比和投料顺序，施行优选方案

(2)试配必须严格模拟现场实际生产条件，在原材料有变动时应再次试配。

(3)搅拌必须均匀，采用强制式搅拌机，较普通混凝土延长50%搅拌时间。

1.3施工质量控制

在试验室配制符合要求的高强混凝土比较容易，而在整个施工过程中，稳定质量却较为困难。这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化，并且要根据变化，随时调整配合比和各种工艺参数。

（1）严格水灰比控制：搅拌混凝土前，应准确测定因天气变化引起的粗细骨料含水率的变化，及时调整施工配合比。

（2）按照施工配合比各材料掺量进行准确计量，计量偏差应满足：胶凝材料（水泥、掺合料等）、化学外加剂、拌和用水±1%，粗细集料±2%。

（3）严格控制混凝土入摸的温度，炎热夏季可采用在集料堆料场搭设遮阳棚或低温水搅拌混凝土等措施，保证混凝土入摸温度不高于30℃；冬季保证混凝土入摸温度不低于5℃。

（4）合理安排工艺和工序，缩短混凝土从搅拌到浇捣完毕的时间。一般情况下，混凝土出机至浇注入摸时间间隔不宜大于75min。

（5）大体积混凝土，应采取控温措施，保证混凝土内部温度不高于70℃，内外温差不大于20℃，浇注结束后，应加强混凝土的养护工作。

2 水下混凝土

2.1原材料的选择与控制

(1)水泥应选火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。水泥的初凝时间不宜少于2.5 h，水泥的强度等级不宜低于42.5级。

(2)粗集料宜优选卵石，贵州难以选到符合要求的卵石，采用碎石情况较多，须适当增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒径不应大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm。并严格控制碎石针、片状的含量。

(3)细集料须满足贵州省《机制山砂混凝土规程》的相关指标要求，宜采用级配良好的中砂。

2.2混凝土配合比设计要点

(1)混凝土配合比的含砂率宜采用40%—50%，水灰比宜采用0.5—0.6。

(2)灌注时应保持足够的流动性，宜在混凝土拌和物中掺入外加剂、粉煤灰等，其坍落度宜为180～220 mm。

(3)每立方米水下混凝土的水泥用量不宜少于350kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300kg。

（4）混凝土拌和物应有良好的和易性，在灌注过程中应无显著离析、泌水现象。

2.3施工质量控制

（1）准确计算首盘混凝土的数量，保证能满足导管首次埋置深度（≥1m）和填充导管底部的需要，计算公式可参照JTJO41-2000《公路桥涵施工技术规范》（6.5.4）进行计算。

（2）混凝土入管前，应检查其均匀性和坍落度，满足要求才能使用。浇注过程应保持连续，导管的埋置深度宜控制在2—6m，须经常测探混凝土面的位置，及时调整导管埋深。

（3）注意混凝土的浇注速度，防止钢筋骨架上浮，当浇注的砼顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低砼的浇注速度。当砼拌和物上升到钢筋骨架底口4m以上时，导管底口高于钢筋骨架底部2m以上，即可正常浇注。

（4）浇注结束前应及时核对混凝土的灌入数量，以确定混凝土的浇注高度是否正确，灌注的桩顶标高应比设计标高高出0.5—1m。

3 喷射混凝土

喷射混凝土是一种强度高、粘结力强和抗渗性好的材料，其施工工艺，可以不用模板，又能把混凝土的输送、浇灌、捣固等工序结合在一起。由于喷射混凝土与周围岩土紧密结合并共同工作，把围岩从荷载变为承载，提高了承载能力。

3.1原材料选择

喷射混凝土所选用的粗集料最大粒径宜为输料管道最小断面直径的1/3—2/5；亦不宜超过一次喷射厚度的1/3。目前、国内都趋向于15 mm粒径作为喷射混凝土粗集料的最大粒径。喷射混凝土的粗集料，一般来说卵石、碎石均可，但可以选用卵石为优。细集料的选择应该结合配合比确定砂率。砂粒粗时，砂率可以偏大；砂粒细时，砂率应当偏低。水泥宜选用42.5级普通硅酸盐水泥。由于喷射混凝土所必需的工作特性，外加剂方面一般选择速凝剂。

3.2配合比设计方法和要点

(1)确定砂率。砂率为S_p=140.63D_max-0.3447，其中D_max为粗集料最大粒径。

(2)选择水泥用量。水泥用量为C_O= 782.4D_max- 0.2377•B，其中B为调整系数，当用42.5级水泥时，B=1。

(3)选择速凝剂用量。速凝剂用量一般为水泥用量的2%—%。喷边墙可掺水泥用量的2 %～3 %，喷拱顶可掺水泥用量的3%～4%。速凝剂用量为Q_O=Δg•C_O，其中Δg为速凝剂占水泥用量的百分比%。

(4)确定水灰比及其用量。水灰比为W/C=0.45S_p+0.2475

(5)按体积法计算出砂石用量。

3.3施工控制要点

（1）干法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1：4~1：4.5；水灰比宜为0.4~0.45；湿法喷射水泥与砂、石之重量比宜为1：3.5~1：4；水灰比宜为0.42~0. 5；砂率宜为50%~60%。

（2）原材料应准确计量，水泥和速凝剂允许偏差为±2%，砂石均为3%。

（3）混合料拌和时间，当用容量小于400L的强制式搅拌是机时，搅拌时间不少于60s；采用自落式或滚筒式搅拌机时，搅拌时间不得少于120s。但生产能力须满足，采用干喷法时，生产能力（混合料）为3~5m³/h；采用湿法喷射时，生产率应大于5m³/h。

（4）选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求，输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能。干法喷射混凝土供水设施应保证喷头处的水压0.15~0.20MPa。

（5）严格控制混凝土的回弹率，一般边墙回弹率不应大于15%，拱部不应大于25%。

（6）喷射作业紧跟开挖工作面时，混凝土终凝到下一循环放炮时间，不应小于3小时。

4 结束语

由于各工程的特殊性，需要混凝土具有不同的使用性能，因而特殊混凝土被广泛使用。特殊混凝土配合比设计，要保证混凝土强度、耐久性、施工工艺易于操作，选用合适材料及材料用量，对设计结果进行试配、调整，使之达到工程要求，设法降低成本。