高性能混凝土配合比设计与施工

余珺

摘 要：文中通过罗水梁厂实际生产需要，在综合考虑混凝土的强度、耐久性和工作性的情况下 ，提出了高性能混凝土配合比设计思路，讨论了原材料的选择、配比参数的合理确定以及配比设计步骤。

关键词：高性能混凝土；配合比；强度

0 前言

混凝土强度指标已不足以评价混凝土的使用性能，耐久性才是高性能混凝土的最重要性能指标，要求达100年以上。在铁路行业跨越式发展的要求下，在铁路客运专线预制梁施工中提出梁体混凝土采用高性能混凝土。所谓高性能：是指混凝土具有高强度、高流动性、优异的耐久性等多方面的优越性能。高性能混凝土试验大都围绕材料的使用性能、耐久性能和对环境的影响等而展开研究。

目前，配制高性能混凝土的技术途径有：1、正确选择原材料，2、合理的配合比参数，3、施工工艺的控制。其配合比设计过程中应考虑施工和生产中的因素，同时应满足混凝土耐久性的要求。在原材料选择上，高效减水剂和活性超细掺合料的选取十分重要。在混凝土中掺入高效减水剂及掺入活性掺合料，使得水泥和其它材料拌和而成的混合料既能在大幅度降低用水量的同时，改善混凝土的和易性和粘度，改善水泥浆硬化后的水化产物的组成，又能提高水泥胶凝物质的质量，提高了混凝土的密实性，增强了混凝土的抗渗透能力和抗氯离子通过能力，进而满足了混凝土的耐久性和强度等方面的要求。

在我公司承接的武广客专及福厦线工程施工中，预制梁采用的是高性能混凝土，根据客专预制梁技术条件、铁路混凝土耐久性补充规定及铁路混凝土简支梁取证细则等要求，混凝土的耐久性的具体指标为：预防碱骨料反应、抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗透、耐腐蚀性、护筋性、抗裂性。在混凝土强度方面应满足混凝土强度及弹性模量的要求。根据以上混凝土方面的要求，针对武广客运专线罗水制梁场C50高性能混凝土配合比从设计到施工谈一些自己的想法。

1 配合比所用材料

水 泥：印山台P.O 42.5级（R28：48.7MPa，细度：4.2%）

细骨料：汩罗江黄砂；（? x=2.8，含泥量：1.2%）

粗骨料：临湘白云碎石，分两级：5-10mm和10-20mm；

粉煤灰：湖南湘潭火电厂I级灰；（细度：7.5%，烧失量：2.8%）

矿 粉：安徽朱家桥S95矿粉（比表面积：450m2/kg，活性指数：97%）

减水剂：湖南株桥TQN聚羧酸减水剂（减水率：28%，含气量：4%）

2 混凝土配合比初步设计

根据以上材料，我们进行初步试验，对材料的基本性能进行一定

的了解，在最初的配合比设计中，我们考虑混凝土的和易性、坍落度损失值及强度等方面的因素，进行了以下试验。

备注：1、以上试验配合比在梁家湾工地进行；

2、在以上配合比中，部份配合比实际用水量没有用完。

3、由于在最初的选料中，没有确定用临湘的碎石，以上配合比用岳阳的5-20mm碎石，级配良好。

4、在以上配合比中，部份配合比和易性不太好，砂率偏小。

同时，我们试配过程中，考虑对混凝土所用材料进行适当的调整对混凝土的强度及和易性的影响，在以上的混凝土试配工作中，我们根据试配出来混凝土的和易性以及坍落度等情况，对下一步指导混凝土配合比有一定的帮助。

根据对罗水梁场所用原材料的检验结果，以及在生产施工过程中具体情况及一些要求。预制梁混凝土采用混凝土工厂集中供应、搅拌车输送，混凝土出搅拌机时的坍落度控制在160mm～200mm，混凝土出机后2小时的坍落度应≥140 mm，混凝土初凝时间为8～10小时，混凝土入模前含气量控制在2～4%。混凝土的力学性能：3d达到脱模强度要求（≥33.5 MPa）≥，4d能达到初张拉的要求（≥43.5 MPa），10d能达到终张拉要求的强度（≥53.5MPa）和弹模（≥35.8GPa），以达到加快现场模板周转的要求，28d强度满足设计要求。针对以上的情况，我们对混凝土的配合比作出了一定的调整。调整后的混凝土配合比以及混凝土的拌合物性能如下：

混凝土拌和物性能：

混凝土的坍落度：195mm，2h后混凝土坍落度为170mm；混凝土的和易性能良好，无抓底现象，混凝土的初凝时间为9h左右。混凝土的含气量为2.8%（骨料的含气量0.6%），混凝土无泌水现象。混凝土有点粘。如调整减水剂掺量到0.9%，混凝土的坍落度为170mm。

混凝土的力学性能：3d强度为37.5MPa，4d强度为43.7MPa，10d强度为53.8MPa，弹性模量为38.5 GPa，28d强度为63.5MPa，弹性模量为

3 存在的问题及解决思路

在上述理论配合比确定后，于2006年9月8日试生产第一片箱梁，总结到目前为止生产的箱梁的情况，对混凝土配合比的情况、施工中存在的问题以及原材料質量控制中的一些问题，笔者认为还存在有以下的问题：

1、在施工过程中，混凝土的坍落度偏大，在调整混凝土坍落度后，混凝土在下料中，不容易下到搅拌车中去，因搅拌车进料口偏小，混凝土全部集中到搅拌车进料口，容易把进料口堵死。经调整后混凝土的坍落度能满足要求，混凝土在浇灌底板两端部时，混凝土坍落度适当偏大，因端头钢筋密集。浇灌腹板混凝土时，应适当减小坍落度，以免底板翻浆过多。在现场施工过程中，采用两台搅拌机，两边的混凝土陷度不太一样，用水量不好控制，造成混凝土在灌注过程中不能完全在要求的范围内。

2、在前期生产的箱梁中，3天脱模强度达到38.5MPa，4天初张强度达到45.2MPa。11-12天终张拉强度可达60MPa，弹性模量为39.2 GPa。28天强度最高可达到75MPa，弹性模量为42.5 GPa。对梁体配合比应还有期待改进的地方，混凝土的粘度大，可适当的减少减水剂掺量，在混凝土强度有保证的情况下，增加用水量。通过采用最佳砂率，可适当减小胶凝材料用量，也可以降低混凝土的粘度，以便施工，同时可以降低混凝土成本。在配合比试配时应细化，考虑配合比的性能对梁体外观质量的影响，尤其是在控制混凝土的气泡、色泽等方面，应和现场施工人员拌和站操作人员一起对混凝土的和易性等问题进行沟通，以便指导生产和施工。

3、在混凝土及原材料检验过程中，依据预制梁技术条件、混凝土耐久性补充规定、客运专线混凝土施工技术指南等标准，相互之间有衔接不上的地方，对试验室的工作造成一定难度。目前客专预制梁的要求很高，但有些材料基本上不容易达到要求，如砂石骨料的泥块含量≤0.1%指标。