浅析Ｃ５０混凝土配合比设计

陈　丰　余　琼

摘要:C50混凝土普通运用于高速公路桥梁的上部构造中,由于混凝土配合比设计不合理,引起混凝土的强度不合格、收缩裂缝、外观等质量缺陷的现象常有发生,同时造成生产成本的增大。本文论述了C50混凝土在原材料的选择及配合比确定时注意的要点,供C50混凝土配合比设计时参考。

关键词:原材料的选择;配合比的确定

在桥梁的上部结构中,如梁板等混凝土的设计强度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以对C50以上混凝土的原材料的选择、配合比的设计、混凝土的施工是至关重要的。下面就对C50混凝土配合比的设计及原材的选择注意要点作如下简述。

1 原材料

1.1 集料

混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4,由于所占的体积相当大,所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响,在配制C50混凝土时,对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等,必须认真检验,严格选材。这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土,同时又能降低混凝土的生产成本。

1.1.1 细集料

砂材质的好坏,对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。优先选取级配良好的江砂或河砂。砂的细度模数宜控制在2.6以上,细度模数小于2.5时,拌制的混凝土拌和物显得太粘稠,施工中难于振捣,且由于砂细,在满足相同和易性要求时,增大水泥用量。这样不但增加了混凝土的成本,而且影响混凝土的技术性能,如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗,细度模数在3.3以上时,容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差,从而影响混凝土的内在质量及外观质量。C50泵送混凝土细度模数控制在2.6~2.8之间最佳,普通混凝土控制在3.3以下。另外还要注意砂中杂质的含量,比如云母、泥的含量过高,不但影响混凝土拌和物的和易性,而且影响混凝土的强度、耐久性,引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。含泥量不超过2%,云母含量小于1%。

1.1.2 粗集料

粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。

配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的,高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。应选取质地坚硬、洁净的碎石。其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定,岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%。一般用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求。碎石的压碎指标值小于12%。

粗集料的颗粒形状、表面特征对C50以上混凝土的粘结性能有着较大的影响。应选取近似立方体的碎石,其表面粗糙且多棱角,针片状总含量不超过15%。影响C50以上混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石、水泥石与集料之间的粘结强度,而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。由于粗集料的表面粗糙、粒径适中,这样提高了混凝土的粘结性能,从而提高了混凝土的抗压强度。

集料的级配是指各粒径集料相互搭配所占的比例,其检验的方法是筛分。级配是集料的一项重要的技术指标,对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。配制C50混凝土最大粒径不超过31.5mm,因为C50混凝土一般水泥用量在440~500kg/m3,水泥浆较富余,由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小,其与砂浆的粘结面积相应要小,其粘结力要低,且混凝土的均质性差,所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。集料的级配要符合要求且集料的空隙要小,通常采用二种规格的石子进行掺配。如5~31.5mm连续极配采用5~16mm和16~31.5mm二种规格的碎石进行掺配。5~25mm连续级配采用5~16mm和10~25mm二种规格进行掺配。

集料中的泥土、石粉的含量要严格控制,其含量大,不但影响混凝土拌和物的和易性,而且降低混凝土的强度,影响混凝土的耐久性,引起混凝土的收缩裂缝等。其含泥量要小于1%。

1.2 水泥

优先选取旋窑生产其强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,旋窑生产的水泥质量稳定。水泥的质量越稳定,强度波动越小。对未用过的水泥厂要进行认真调研。

1.3 外加剂

因C50混凝土的水泥用量比较大,水灰比低,强度要求高,混凝土拌和物较粘稠,这样给混凝土的施工提出了更高的要求,为了满足混凝土的性能及施工要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同时降低水泥用量,减少工程成本,外加剂的选择尤为重要。选用外加剂因着重从以下几个方面考虑:延缓混凝土的初凝时间,提高混凝土的早期强度,增加后期强度,减少混凝土坍落度的损失,与水泥的相容性,外加剂的稳定性。通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂,高效早强减水剂。

2 配合比的设计

2.1 配合比的计算

2.1.1 试配强度的确定通常C50混凝土施工配制强度要求≥59.9MPa,其计算式如下:

fcu0 =fcuk+1.645σ

式中fcu0——混凝土的施工配制强度,MPa

fcuk——混凝土的设计配制强度,MPa

σ——施工单位的混凝土强度标准差,MPa

水灰比的确定:C50混凝土宜采用以下0.30 、0.32、0.34、0.36、0.38五个水灰比进行试拌,来确定最佳水灰比。通常采用0.34作为基准水灰比。

用水量的确定:根据石料的粒径,高效减水剂的减水率及掺量来确定,一般坍落度为75~90mm时,用水量宜控制在145~160Kg/m3,坍落度在170~200mm时,用水量宜控制在160~170Kg/m3。

砂率:坍落度在75~90mm时,宜取0.28-0.33。坍落度在170~200mm时,宜取0.37~0.40。

砂、石用量:按绝对体积法计算。

2.2 试拌调整

使用试拌机前,应用与试配时混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛,以免正式试拌时水泥砂浆粘附桶壁。试拌量应不小于试拌机额定量的1/4,混凝土的搅拌方式及加料,宜与生产时使用的方法相同,特别是外加剂的掺法,是同时掺还是后掺。试拌得出的拌和物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时,应保证水灰比不变的条件下,相应的调整水量和外加剂的掺量或砂率,用水量调整的幅度不能过大,因C50混凝土的水灰比低,增加用水量相应水泥用量的增大幅度较大。如通过以上调整,混凝土拌和物仍不能满足混凝土运输、泵送等施工工艺的要求或混凝土的性能要求,则要考虑重新选择水泥或外加剂,或联系减水剂生产厂家调整好减水剂与水泥的适应性。

混凝土拌和物坍落度的检验,应测定0min、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要经过运输才入模,如果混凝土的坍落度损失过大,导致运至现场的混凝土无法入模浇注。因此配合比设计时要认真考虑,混凝土在运输、泵送等施工工艺过程中的坍落度的损失,确保混凝土入模时的坍落度。

2.3 配合比的确定

当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时,可不调整。大于2%时按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000规定进行相应的调整。C50混凝土配合比确定后,应对配合比进行6~8次的重复试验进行验证,其平均值不应低于配制的强度值,确保其稳定性,因有些因素对普通混凝土(C40以下)影响不大,但对C50混凝土(C50以上)的影响往往比较显著。

3 结语

配制C50桥梁混凝土应选用优质原材料,水泥要求42.5级以上的旋窑水泥;粗集料要求最大粒径31.5mm、堆积密度大、含泥量少、针片状少;细集料要求细度模数2.6以上、含泥量低;外加剂应根据季节要求优选高效减水剂或缓凝高效减水剂,以满足施工需要和强度要求。以上仅为本人在实际施工中的点滴经验,供同行们参考。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.JGJ/T55-2000 混凝土配合比设计规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.