C50混凝土配合比设计的几点要点
2015-11-04张丽琳
张丽琳
（福建新路达交通建设监理有限公司）
C50混凝土配合比设计的几点要点
张丽琳
（福建新路达交通建设监理有限公司）
C50混凝土普遍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。因此混凝土配合比设计的合理性和施工控制的科学性对混凝土质量起着重要的作用。
原材料的选择；配合比的确定；施工技术基本要求
如今高等级公路桥梁设计中采用C50混凝土越来越普遍，比如笔者工作过的龙浦高速公路所有的桥梁梁板等均采用C50混凝土进行设计。
本文笔者结合工程实例就C50以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、施工技术基本要求等方面浅谈几点体会：
1 原材料选择
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。配制混凝土应选用坚硬、高强密实，而无孔隙、软弱杂质的优质骨料。
1.1.1细集料
砂的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。应优选取级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的砂。优先选用河砂，因为比较干净，含泥量少，级配一般都能符合要求。当河砂不易得到时，可采用符合要求的其他天然砂或人工砂，不宜采用海砂。
1.1.2粗集料
粗集料的强度、颗粒形状、级配、杂质的含量对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，应选取质地坚硬、洁净、级配良好的碎石。其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，强度指标大于2.0或压碎值不大于20%。
影响混凝土强度的重要因素有集料的强度、水泥与集料之间的粘结强度，而混凝土中最薄弱的环节是水泥和集料界面的粘结。粗集料的颗粒形状、表面特征对C50的混凝土的粘结性能有较大影响。应选取近似立方体、表面粗糙、粒径适中的碎石，否则会影响混凝土内部的粘结力。
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。配制C50混凝土宜采用小粒径，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差。级配要符合要求且空隙要小，通常选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。含泥量要严格控制，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。
1.2水泥
水泥是影响混凝土强度的主要因素。从观察和研究混凝土的破坏过程可知，对于采用优质骨料配制的混凝土，其破坏常常发生在水泥与骨料的界面处。因此在混凝土材料中，选择胶凝材料是非常重要的，它不仅要把骨料粘结在一起，而且本身硬化后还必须具有高强度，以承受荷载，骨料能否发挥作用，与胶凝材料本身强度和粘结力有很大关系。优先选取旋窑生产其强度等级为混凝土对应强度等级的0.9～1.5倍的水泥，旋窑生产的水泥质量稳定。
水泥在使用前，除应持有生产厂家的合格证外，还应做强度、凝结时间、安定性等常规检验，检验合格方可使用。不同品种的水泥要分别存储或堆放，不得混合使用。水泥运输过程中应防潮，如受潮或存放超过的三个月，应重新检验使用。
1.3外加剂
外加剂必须是经有关部门检验并附有合格证明的产品。使用前应复检，使用应符合产品说明及规范的有关规定。不同外加剂应分别储存，做好标记，不得混入杂物。
因C50混凝土的水泥用量比较大，水胶比低，强度要求高，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强度和密实度的效果，同时降低水泥用量，减少工程成本，外加剂的选择尤为重要。通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂。
高效减水剂具有增加混凝土强度和流动性。掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，最好施工时采用后掺法，可增大减水作用，使混凝土的流动性增加。在温度低于8～10℃时，虽能增加和易性，但会降低增加强度的作用。所以高效减水剂宜在春秋季节使用。
高效缓凝减水剂有利于控制早期水化，混凝土拌和物坍落度损失小，但掺量过大时会降低早期强度。宜在夏季或冬季，结构复杂配筋密集的构件中使用，这样可避免形成冷缝，方便施工的安排。
1.4水
一般来说，pH值大于4的洁净水，即可使用。
2 结合工程实例进行配合比设计
以下就龙浦高速公路A1工区前洋中心拌合站使用的C50混凝土配合比实例做个简单介绍：
2.1原材料选择
（1）水泥：选用浙江光宇P.O.52.5R级水泥，依据JTG E30-2005试验规程进行检验，各项指标均符合GB175-2007规范要求，详见表1。
表1 水泥各项指标检测结果一览表
（2）细集料：选用浦城富岭瑞安砂场河砂，依据JTG E42-2005试验规程进行检验，其各项指标均符合JTG/T F50-2011规范第6.3条要求，详见表2。
表2 细集料各项指标检验结果一览表
（3）粗集料：选用浦城菜园圃碎石，依据JTG E42-2005试验规程进行检验，其各项指标均符合JTG/T F50-2011规范第6.4条要求，详见表3。
表3 粗集料各项指标检验结果一览表
（4）水：采用洁净的溪水，检测结果pH值为5，符合混凝土用水标准。
（5）外加剂：选用建研牌聚羧酸型高效减水剂，掺量1.1%，减水率19%。
2.2配合比的设计与计算
依据JGJ55-2000设计规程、JTG/T F50-2011技术规范，结合工地实际情况对该强度等级的混凝土进行设计与计算，具体过程如下：
（1）计算试配强度：
（2）计算混凝土水胶比：
（3）选取每立方米混凝土的用水量：
设计坍落度为70～90mm，依据技术规范，选取每立方米用水量为210kg/m3。
掺外加剂后实际用水量：210×（1-19%）=170kg/m3。（4）计算水泥用量：（5）计算外加剂用量：
表5 抗压强度检验结果表
（6）采用重量法计算砂石料用量：
取mcp取2450kg，砂率取35%；
（7）基准配合比及水灰比±0.02、砂率±1%，分别为：36%、34%（见表4）。
表4 基准配合比及水灰比±0.02时的两个配合比
2.3通过上述计算，得到三个配合比，分别进行试拌，对拌合物的和易性检测，均能满足设计要求；并分别制作试件，进行抗压强度检验，检验结果见表5。
2.4根据经济、合理、保证工程质量、方便施工的原则，选定水灰比为0.39的配合比，该配合比的表观密度实测值与计算值的绝对值不超过计算值的2%，不需调整。
3 施工技术基本要求
（1）配制C50混凝土必须准确控制用水量，严禁材料出机后再加水。
（2）高效减水剂采用后掺时，加入搅拌机继续搅拌的时间，粉剂不少于60s，溶液不少于30s。
（3）必须使用强制式搅拌机，对于干硬性混凝土宜采用二次投料法。
（4）混凝土的浇注应连续进行，若超过允许间断时间，须采取保证质量的措施或按工作缝处理。
4 结语
配制C50桥梁混凝土应选用优质的原材料，水泥要求42.5级以上的旋窑水泥；集料应选取质地坚硬、洁净、级配良好的集料；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。
[1]中国建筑科学研究院.《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]中交第一公路工程局有限公司.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）[S].北京：人民交通出版社，2011.
[3]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，1996：406.
[4]朱大宇.高性能混凝土施工技术[J].建筑施工，2000，22（5）：27～29.
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1673-0038（2015）36-0124-02
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