C50混凝土配合比设计

许国森 魏选君

（英德市英昊混凝土有限公司）

C50混凝土配合比设计

许国森 魏选君

（英德市英昊混凝土有限公司）

C50混凝土通常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时有发生，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。

原材料；选择；配合比；设计

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C50以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、试拌中需注意的事项，结合本人多年来的生产经验，对桥梁预应力C50混凝土配合比的设计及原材料的选择注意要点作如下介绍。

1 原材料

1.1 集料

集料的性能对混凝土的强度、工作性等将起着极其重要的作用。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，这样才能配制出既满足技术性能要求，又能降低混凝土的生产成本的C50混凝土。

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。应优先选取级配良好的河砂，因为河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。而山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大，且含有较多的风化软弱颗粒。

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，施工中难以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，否则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。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。

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，粗集料强度一般宜为混凝土强度的1.5～2倍，或压碎指标不宜低于规定值。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，针片状总含量小。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，提高了混凝土的粘结性，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440～5OOKg/m3之间，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，通常采用两种规格的石子进行掺配，即使用连续级配碎石，减小空隙率。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。

1.2 水泥

水泥优先选取强度等级42.5或52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且质量稳定，水泥的质量越稳定强度波动越小。

1.3 外加剂

因C50混凝土的水泥用量较大，水胶比小，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。选用外加剂应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、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、高效早强减水剂等。

配制C50混凝土关键之一是选择与水泥相溶性好的外加剂。外加剂与水泥的适应性较好时表现为：新拌混凝土工作性能得到明显的改善、坍落度损失小、混凝土密实性好、混凝土各耐久性指标有较大提高等。普通减水剂在正常掺量下减水率约8%～10%，用量过大则又会导致过度缓凝或离析等不良现象。

1.4 掺和料

配制C50混凝土中掺入一定量的矿粉和粉煤灰，可降低混凝土的粘度，改善混凝土的和易性和可泵性，可调整粉料的级配，提高混凝土的密实性，还能控制混凝土的升温，降低水化热。所以选用韶钢S95级矿粉，Ⅱ级粉煤灰。

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≥60MPa，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，如无近期同一品种混凝土的统计资料取6MPa。

2.1.2 水灰比的确定

混凝土的水胶比〔水/（水泥+矿物微细粉）〕一般不大于0.4，这是配合比设计的特点之一。低水胶比能降低混凝土的孔隙率并减小孔隙尺寸，通过混凝土的低渗透性来保证其耐久性。严格控制水胶比是保证高性能混凝土质量的关键之一。C50混凝土宜采用以下0.3、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。

2.1.3 浆集比

水泥浆与骨料（亦称集料）的比例为浆集比。采用适宜的集料时，固定浆集比为35:65可以很好地解决强度、工作性和体积稳定性之间的矛盾，配制出理想的混凝土。

2.1.4 用水量的确定

在混凝土的配合比设计中，确定单位用水量是必须的。C50混凝土中由于掺入高效减水剂，坍落度的大小在很大程度上可通过高效减水剂的性能和掺量来控制，因此，不能用确定普通混凝土用水量的方法来确定单位用水量。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。

2.1.5 砂率

砂率主要影响混凝土的工作性。当水胶比不同时，混凝土中的最优砂率也有所变化。C50混凝土的砂率可根据胶凝材料总量、粗细骨料的颗粒级配等因素，由经验确定砂率，一般坍落度在75～90mm时宜取0.28%～0.33%，坍落度在170～200mm时宜取0.37%～0.40%。

2.1.6 砂、石用量

按绝对体积法计算。根据配合比全计算法的基本观点：石子的空隙由干砂浆来填充；干砂浆的空隙由水来填充。则可根据确定的水灰比、用水量、砂率及砂的表观密度确定砂子的用量；1000L混凝土中除去干砂浆和水的体积则为石子的体积。

2.2 试拌调整

使用搅拌机前，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。试拌量应不小于搅拌机额定量的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、保水性不好时，应保证水灰比不变的条件下，相应的调整用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C5O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，将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》JGJ55-2011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C5O及以上混凝土的影响往往比较显著。

3 结语

配制C50混凝土应选用优质原材料，水泥要求42.5级以上，粗集料要求最大粒径为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。通过合理选择原材料，正确计算材料，才能试配出满足设计、施工要求的C50混凝土。

高性能混凝土是未来的一个趋势，它不但具有良好的耐久性、用水量较低、流动性好、抗离析性高，从而具有较优异的填充性，有较好的自密实性，在施工过程中能更加方便满足施工要求，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。●

［1］JGJ55-2011，普通混凝土配合比设计规程［S］.

［2］JGJ/T283-2012，自密实混凝土应用技术规程［S］.