复杂环境等级下C45泵送混凝土配合比设计及试配

黄铭生

（中铁十一局集团有限公司，福建莆田351100）

1 引言

为了满足混凝土结构设计强度、耐久性及现场施工要求，确保工程质量以及施工顺利进行，可采用泵送混凝土进行施工。设计强度等级C45，坍落度160～200mm，同时外加剂需要减水剂与引气剂双掺，由于现场线路较长，运距跨度大，对混凝土保坍性能要求较高。

2 配合比用原材料

2.1 水泥

水泥质量对混凝土的质量影响较大，因此在选择水泥时需对其质量进行严格把关，水泥采用大田红狮水泥有限公司生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥，其技术指标检测结果均符合要求。

2.2 细集料

由于本项目处于近海地区，海砂及淡化砂较多，该类砂碱活性较高，对结构物中钢筋影响较大，因此不能用于本工程的施工中。砂的细度模数应选用在2.3～3.0的Ⅱ区中砂，细度模数过大，会导致新拌混凝土和易性差，易离析；过小则会导致混凝土太黏，不利于施工。砂含泥量过大不但会影响混凝土的和易性，还会影响混凝土的强度及耐久性能，因此含泥量应小于等于2.5。经比选决定采用闽江砂厂生产的河砂，该砂级配良好，属于Ⅱ区中砂，其技术指标检测结果均符合要求。

2.3 粗集料

粗集料强度对混凝土强度的影响是较大的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。碎石强度可用母岩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。

碎石应选用连续级配碎石，因单粒级碎石生产混凝土和易性较差、容易离析，且其强度应符合要求，经比选采用仙游枫亭碎石厂生产的 5～10mm、10～20mm、16～31.5mm 的 3 档碎石，通过2：3：5的比例掺配成5～31.5mm连续级配碎石，其技术指标检测结果均符合要求。

2.4 粉煤灰

粉煤灰采用湄洲湾电厂生产的F类C50以下粉煤灰，其技术指标检测结果均符合要求。

2.5 矿粉

矿粉采用泉州鲁新新型建材有限公司生产的S95级粒化高炉矿渣粉，其技术指标检测结果均符合要求。粉煤灰、矿粉的加入一方面能够替代一部分水泥，减少水泥用量，节约成本，并减小水泥水化热；另一方面可以有效改善混凝土的性能，减少混凝土的气泡，细化微小气泡结构，使混凝土硬化后形成致密结构，提高混凝土的强度等[1]。

2.6 外加剂

减水剂选用高性能减水剂，相比传统减水剂，主要需要高性能减水剂更高的减水率、优异的保坍性以及更高的早期强度增长率。经过比选后决定采用中铁十一局集团桥梁有限公司抚州工业分公司生产的ZT11-AH（缓凝型）聚羧酸高性能减水剂，其技术指标检测结果均符合要求。

3 配合比设计及计算

配合比设计主要包含确定试配强度，确定水胶比，计算用水量，计算胶凝材料用量、外加剂用量，确定砂率，计算砂石料用量。

在计算过程中，主要考虑到环境等级对最大水胶比、最小胶凝材料的用量以及矿物掺合料的掺配比例的影响。同时考虑到环境对含气量的要求，本配合比采用了减水剂与引气剂双掺，双掺可以有效改善混凝土的和易性能，使混凝土不容易离析[2]；引入气泡大小合适，分布均匀，使有害气泡减少；可调整范围大，可以根据不同的含气量要求改变引气剂的掺量。

①确定试配强度

混凝土配置强度由下式计算：

fcu,0≥（fcu,k+tσ）=45+1.645×5.0=53.2（MPa）

式中：fcu,0——混凝土配制强度（MPa）；fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；t——概率度系数，强度保证率为P=95%时，t=1.645；σ——混凝土强度标准差（MPa），取5.0；

②确定初始水胶比计算

W/B=0.53×42.5/(53.2+0.53×0.2×42.5)=0.39,根据试拌实际情况取W/(C+F+K)=0.34；

③根据外加剂减水情况，确定掺外加剂的混凝土每方用水量：W=162kg/m3

④计算胶凝材料用量：mb=mw÷(W/B)=476 Kg/m3；

⑤确定各胶凝材料及减水剂用量：

粉煤灰用量：mf=mb×20%=476×20%=95Kg/m3；

矿粉用量：mk=mb×12%=476×12%=57Kg/m3

水泥用量：mc=mb-mf=476-95-57=324Kg/m3；

减水剂用量：mj=mb×0.9%=476×0.9%=4.28Kg/m3；

引气剂剂用量：my=my×0.5%=476×0.5%=2.38Kg/m3；

⑥选取砂率：βs=38%；

⑦假定容重：mcp=2400Kg/m3；

⑧计算砂、石重量：

根据计算，确定理论配合比见下表：

水胶比 水泥（kg）水砂（kg）0.34 324 1粉煤灰（kg）矿粉（kg） （kg）碎石（kg）减水齐（kg）引气剂（kg）95 0.29 57 0.18 670 2.07 1092 3.37 4.28 0.013 2.38 0.007 162 0.5

4 配合比试拌

根据规范要求，对基准配合比做增大和减小水胶比0.04的调整，砂率及用水量保持不变[3]。根据调整配合比进行试拌，然后对其工作性，耐久性能进行检测，检测结果见下表：

编号 技术要求 1 2 3工作性能 坍落度 160-200mm 200 180 215 1.971 0.0255 679 426 0.38 2 3.05＞KS150 253 0.73耐久性最大含碱量氯离子含量电通量最小胶凝材料最大水胶比三氧化硫含量氯离子扩散系数56d抗盐类结晶破坏等级气泡间距系数胶凝材料抗蚀系数＜3.0Kg/m3＜0.10%＜1200C＞360Kg/m3＜0.36＜4.0%＜3＞KS150＜300μm＞0.8 2.134 0.0246 640 476 0.34 2.1 2.78＞KS150 275 0.96 2.418 0.0244 610 540 0.3 2.1 2.62＞KS120 312 1.09

根据调整及试拌结果可以得出，理论配合比的各项指标均能满足施工要求、耐久性要求，因此无须再做调整，确定该配合比可以指导现场施工生产。

5 结语

①复杂环境等级下混凝土配合比与普通混凝土配合比在设计上并无本质区别，计算过程基本相同，只是各项检测指标要求更为严格，各项指标均需符合规范要求即可。②影响混凝土工作性、强度、耐久性能的因素有很多，本次配合比设计过程中，只对部分影响因素进行了调整验证。若有不当之处，请各位同仁多多指正。③在拌和站实际生产过程中，需要严格把控原材料质量，在生产过程中，集料通常会有不同的含水率，含水率不同，施工配合比也会发生变化，这就要求拌和站试验人员勤检测。当材料发生变化时及时对配合比做出调整。④在现场混凝土浇筑过程中，需要随时监测环境等级的变化，以便可以及时对混凝土配合比进行调整，使现场混凝土达到最优状态，各项指标均能满足现场施工的需要。