钢箱梁两端配重混凝土配合比设计与应用

高明磊

（江苏中源工程管理股份有限公司， 江苏 南京 211500）

0 引言

配重混凝土是基于常见的混凝土材料进行功能优化和性能改善的一种新型建筑材料，这种材料干表观密度大于2600kg/m3，通过合理的应用可以防止建筑物部分结构出现浮沉或者配重不均等问题。而由于密度和原材料组成不同，因此重混凝土的配合比设计与普通混凝土的配合比设计相比存在很大差异，不能单纯只关注混凝土的强度和和易性。在配合比设计时，需要加入不同密度级别的骨料来调节配重混凝土的密度等级，而针对钢箱梁两端配重混凝土的应用特点选取合适的配合比设计方法，例如可以采取体积法来搭配不同密度等级的重质材料，这样在达到了密度指标要求的同时又保证了施工经济性。

1配重混凝土的配合比设计

1.1配合比的设计思路

施工单位在确定配重混凝土的配合比过程中，大多是依据材料的性能以及实际的施工要求来确定，因此配合比设计思路应该紧紧围绕着现场施工以及施工建设目的展开。具体内容如以下几点所示：

（1）由于当前我国对于配重混凝土的设计密度尚不明确，所以在实际的施工过程中，沿用的是传统的普通混凝土材料的配合比设计方法。同时很多施工单位针对混凝土配合比的设计公式掌握还不充分，而这也是导致当前我国配重混凝土配合比缺乏科学性和可靠性的重要原因之一。

（2）骨料是影响很多的材料密度的关键因素之一，也就是说在混凝土材料的拌合及配合比设计过程中，对于骨料类型的选择以及加量的多少控制效果，决定了最终的配重混凝土密度和质量是否达到建设要求标准。目前能够应用于现代化建设施工过程的骨料类型包括：赤铁矿、磁铁矿、铁砂、配重砂以及钢段和烧结球等。但是由于建设施工项目众多并且混凝土材料配合比的要求也非常复杂，所以现阶段国内骨料品种的数量以及不同密度等级的质量，还无法实现对全部建设工程项目的深度满足。另外在很多建设施工项目中，仅仅依靠对粗骨料和细骨料进行搭配和使用，往往并不能够达到施工计划所规定的材料密度和质量标准。因此施工技术人员需要通过有效的方法来制备密度较大的重混凝土材料，但是由于密度大的材料在存放和运输的过程中很容易产生离析或者大面积塌落等不良现象，因此需要进一步调整骨料的搭配方案以及重骨料和普通骨料的掺杂比例。通常工作人员会根据建设施工需求适当提高高密度骨料的掺入量，并按照每立方米混凝土作为标准单位进行配合比的计算，确保混凝土材料整体密度达到要求标准。

（3）合理控制混凝土配合比中的水泥用量，是当前很多施工企业对于现场施工所提出的严格要求。水泥量的多少会影响到混凝土材料性能的发挥是否稳定，而通常建设施工过程中所用到的硅酸盐水泥，其用量应保持在300kg/m3以上。而合理控制水泥用量则能够确保水化热现象以及混凝土建筑结构收缩问题被有效缓解，而这也是解决大部分桥梁与道路建设工程中表面裂缝不良现象的重要途径。此外，矿物掺和料也是混凝土配合比设计过程中不可忽视的一个重要因素，它对于混凝土材料粘附性和密度的增加，对于提高施工质量起到了至关重要的影响。

（4）外加剂是针对具体建设施工项目的性能要求，对混凝土材料进行定向的性能改变和优化的重要材料。而在重混凝土配合比设计中，所使用的外加剂应尽可能选择减水率大、保塑性好的高效泵送剂。除此之外，含气量也是混凝土外加剂选择与控制的一个重要指标，通常情况下含气量在1%以内的外加剂是符合建设施工要求的。

（5）在配重混凝土搅拌的过程中，施工技术人员要严格控制用水量，用水量过高将会导致混凝土建筑结构的抗压性能以及抗裂缝性能达不到标准。同时重混凝土的密度也会随着用水量的增加而相应降低，这种情况如不进行有效的控制将会严重影响到材料性能的发挥以及工程质量的保障，因此降低用水量的要求需要工作人员格外重视。

1.2配合比的确定

（1）重混凝土配合比设计方法。在配置重混凝土材料时，可以按照体积法对混凝土中的添加材料的类型，进行重新的设计以及更加科学的规划。要将体积法计算公式作为添加各类材料比例的参考标准和操作基础，并重点把握重骨料的配合比，同时对单位体积重混凝土中水泥、骨料、外部添加剂以及水的用量进行确定。

（2）重混凝土的试验配合比。结合工程建设施工要求和原材料的性能以及价格标准等情况，通过精确的计算得出了配重混凝土试验配合比的部分比例参数，例如水胶比、砂率以及外加剂掺量等。而通过进一步计算得出水泥、粉煤灰、矿粉以及水的用量之后，借助体积法计算公式得出初始试验配合比，具体数据如表1所示。但是由于混凝土材料中骨料的类型选择以及掺入量的设计，不仅仅影响着混凝土材料的性能与用途，同时与施工过程中材料成本的性价比以及经济效益有着密不可分的联系。因此如果选用单一的粗骨料或者细骨料配置重混凝土，往往实际的工程造价要超过企业预算的范围，所以在这种情况下可以适当选取一些价格相对较为低廉的骨料，在不会对混凝土整体密度指标造成较大影响的情况下适当掺入。而新型骨料实验配合比数据则如表2 表3 所示。

2 试验研究

试验研究是以实际施工过程中所需要的重混凝土配合比作为研究基础，通过按照4 种不同的配合比例进行试配，最终根据试验研究结果对比在不同配合比的前提下，探究配重混凝土的和易性和经济性是否符合建设施工要求。具体试配试验结果如表4 所示。

表4 试配试验结果

2.1 和易性对比研究

在4 种型号的配合比类型中，2 号和3 号配合比发生了不同程度的离析现象，同时2 号的性能改变也相对更为严重，由于骨料的配合比设计存在不合理之处，因此导致混合料的黏聚性和密度均有不同程度的下降。而1 号和4 号在配合比和易性方面已经满足了建设施工要求，而通过这一试验结果的深入分析，我们可以

发现在配合过程中只有严格的控制用水量才能达到更好的性能要求。

2.2 经济性对比研究

经济性指的是施工单位通过对配合比进行设计和优化，使配重混凝土的密度与各方面性能均达到建设施工要求标准范围，同时又不会超出太高的密度从而维持了施工的经济要求。而通过和易性对比之后所选出的1 号和4 号配合比方案，其中经济性也存在着较大差异。1 号配合比的实际密度要比设计方案中高出很多，因此经济性较差，在实际施工过程中不能选择。而在4 号配合比设计方案中由于调整了铁砂的用量，因此使得整个重混凝土的配合比成本相对降低，所以在建设施工过程中选择4 号配合比方案更为合适。

3 实际施工应用

3.1 施工生产质量控制的应用

在工程施工过程中，通过应用科学的重混凝土配合比设计方案，对工程项目中准备阶段的混凝土配比、搅拌以及生产过程进行严格的监督与控制。同时现场施工管理人员要根据建设需求以及进度的变化，适当向工程设计人员反馈配重混凝土配合比的实际应用效果，以便工作人员对设计方案进行及时的调整来适应现场施工的标准。

3.2 运输浇筑环节的应用

配重混凝土由于密度较大因此导致单位体积内的质量较高，而建设施工过程中往往需要进行大量的材料运输，因此这便给运输和浇筑环节工作带来了很大的不便。而通过对科学的重混凝土配合比设计方案应用，可以通过调整罐车的运输路线和运输方式，通过加强运输过程中质量检查和材料性能维护来保障配重混凝土的实用性和经济性。

4 结束语

综上所述，配重混凝土的配合比设计方案重在保障混凝土材料的密度和质量达到建设要求标准，同时在此基础上尽可能通过调整内部原材料的成分和用量，使施工企业能够在保障质量和工程效果的同时提高经济效益。而相关工程设计人员应积极加强对于配重混凝土配合比原理和要求的了解，通过大量的实践和探究，提高重混凝土配合比设计在实际施工过程中的应用效果。