浅谈配重混凝土的设计与应用

崔嵩岭

（中铁大桥局一公司试验检测中心，河南 郑州 450053）

1 概述

采用常规砂石的普通混凝士容重一般在2350-2450kg/m3之间，对于容重在2500-3500kg/m3的混凝土，需要采用较重的集料才可以实现，本文所指的重混凝土就是后者，一般用于结构配重和防护使用。对于普通混凝士的配合比设计，由于原材料的表观密度、容重差别不是很大，使用假定容重法进行配合比设计还是比较准确的，而且在设计试验过程中混凝土的容重变化不大，无须对容重过多的考虑；但是对于配重混凝土而言使用绝对体积法设计结果更为理想。鹿山大桥是富阳市鹿山分区和春江分区之间跨越富春江，实现两区连接的重要的城市桥梁，位于富春江第一大桥和中埠大桥之间，大桥组成为：（6×35+44+5×50）m 连续箱梁+（118+256+118）m双塔中央索面预应力砼箱梁斜拉桥+（5×50+2×35+4×31+35+31）m 连续箱梁。路线等级：一级公路兼城市道路功能，设计速度：80km/h，设计基准期：100年，荷载等级：公路-Ⅰ级，其中主梁边跨箱室内采用铁砂混凝土配重解决主塔的偏载平衡，对于重混凝士来说，一般根据使用要求选用不同的容重。我们常用的重质材料的表观密度和容重都比较固定，因此本文采用不同容重级别的集料进行合理的搭配，最终达到所需的容重，在经济和技术上都会比较合理。

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2原材料选择

由于重混凝土中集料的表观密度对重混凝土的容重影响最大，因此选择合适的重集料是最重要的。其选取原则：堆积密度、表观密度大、货源稳定。通过对在浙江周边地区不同重集料的考察，用于配制重混凝土的不同品种材料的表观密度如表1。

3设计思路

（1）为了充分利用重集料的较大表观密度，根据集料表观密度和混凝土的容重要求，以单方混凝土中最多能掺入量为原则。（2）在混凝土容重偏低时铁粉可作为胶凝材料取代部分水泥，这样可以可提高混凝土的容重，但混凝土的成本在提高。（3）水的表观密度较小，尽量选小用水量，来降低水对容重的影响。（4）水泥的用量以满足混凝土设计强度和和易性为原则。

4配制重混凝土的配合比设计及试验

4.1 配合比设计

由于目前尚无以容重为目的的混凝土设计公式，所以本研究重混凝土配合比的设计以体积计算法和多组分混凝土强度理论作为设计计算依据，以水泥为胶结材，粗集料以钢厂冶炼的合金铁锭经破碎成1#铁砂为粗骨料，粒径在0~25mm之间，细骨料以炼钢时的浮渣自然形成的颗粒形状（烧结球）2#铁砂为主，粒径在0~5mm之间，精铁粉做为填料，调整密度时用，普通河砂作为部分调整和易性的细骨料，使用HT-HPT减水剂降低用水量，配重混凝土材料配合比采用多组分混凝土强度理论进行设计计算。计算结果如下。

4.2 试验结果

4.3 配重混凝土拌和物及力学性能

（1）出机混凝土湿容重与设计容重差距大于1%,1小时后湿容重与设计容重差均小于1%。（2）出盘混凝土随着时间延长，混凝土湿容重逐渐增加且混凝土坍落度损失较快，1小时后混凝土坍落度损失30%。（3）经过试验室检测，配重混凝土的28天强度均达到设计要求，能够满足设计和使用的要求。（4）原因分析：由于2#铁砂吸水是一个缓慢过程，在混凝土出盘后仍在吸水，致使刚出盘混凝士单方用水量相应增加，从而使混凝土内砂浆含水量大、容重低而导致出机混凝土容重降低。随着水分被集料吸收，混凝土体积减小，相应的容重增加并达到了设计要求。现场搅拌施工的时间控制在一小时之内，因此我们配制的重混凝土完全可以满足使用的要求。在原材料准备过程中，对吸水性较大的2#集料进行预先吸水，可以避免上述问题在施工过程中出现。由于配重混凝土具有密实的内部结构和1#铁砂较高的硬度，因此具有较高的强度。（5）由于1#配比中精铁粉的成本偏高，从经济性考虑，密度不用精铁粉也可以大于3t/m3，所以不考虑使用1#配合比。

5工程应用

在实际施工过程中，根据以上研究采用 2#配比，水 173kg、水泥 550kg、1#铁砂850kg、2#铁砂1030kg、普通中砂 420kg、HPT减水剂7.42kg。由于施工单位准备充分，施工工艺及配合比设计合理，每次施工过程都非常顺利，混凝体工作性优异，和易性好、不离析、不泌水、粘聚性好但不板结，易于振捣，成型，各项指标均达到设计和使用要求，结果评定为合格。

结语

以体积计算法和多组分混凝土强度理论作为设计计算依据，用钢厂废料（铁渣）做为配重细集料、1#铁砂为配重粗集料、普通河沙调整和易性、水泥为胶结材，使用高效减水剂，可以配制出用于桥梁压重用的大于3000kg/m3C50配重混凝土，并取得了良好的技术经济效果，该设计同时考虑了混凝土的容重、强度和工作性，解决了桥梁配重混凝土技术难题，由于各种材料用量合理，既提高了混凝土的综合性能又大大降低了生产成本，为混凝土生产企业配重混凝土生产提供了一定的技术经验。

[1]应高飞.钢纤维混凝土在高层结构重要部位的设计应用[J].福建建设科技，1998.