简述渝长扩能项目C60 高性能混凝土配合比设计与应用

重庆兴投实业有限公司 重庆 401319

1 工程概况

御临河特大桥起始于K10+391.081，终止于K11+275，桥长844.5m，斜跨御临河和渝怀铁路。该桥地处地貌为侵蚀地貌，河面宽大概237m，河谷宽大概280m，轴线地面高程251.60-140.46-246.50m，相对高差约为111.14m，孔跨布置为：5×40+（110+210+110）+4×40（右幅），3×40+3×40+（110+210+110）+5×40（左幅），主桥为大跨度连续钢构桥，引桥为装配式先简支后结构连续T 梁。引桥桥台采用U 型重力式桥台，基础采用扩大基础；桥墩采用圆柱墩、柜形墩，基础采用桩基础。主桥下部构造采用双肢等截面实体薄壁墩，横桥向墩宽8.5m，单肢墩厚为2.5m，双肢间净距为5.0m，墩高73m;过渡墩采用空心薄壁墩，最高墩高58m，平均墩高为52m。空心薄壁墩截面尺寸为7.0m×3.0m，壁厚0.6m。全桥共设计桩径2m、2.2m、2.5m的桩基础94 根，均按嵌岩桩设计；40m 预制T 梁155 榀，均为后张法预应力T 梁。御临河特大桥的设计技术标准为设计速度：100km/小时；汽车荷载：公路一Ⅰ级；洪水频率按1/300 考虑，设计基准期：100 年；结构设计安全等级为一级，结构重要性系数为1.1；地震基本烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g，按Ⅶ设防。设计风速：27.5m/s。航道标准：御临河为规划Ⅵ级通航。桥梁宽度为16.5m，内外侧设置50cm 宽的墙式防撞护拦，单幅桥面净宽为15.50m。施工要求高，安全风险较大。

2 配合比设计思路

御临河特大桥主体工程根据《公路桥涵设计通用规范》。JTGD60-2015 设计寿命为100 年，桥面混凝土泵送高度最高达75 米。耐久性和强度是高性能混凝土配合比设计主要的指标，在满足耐久性和强度的同时，必须考虑水化热、收缩徐变及工作性。故采用“矿渣粉+硅粉+聚羧酸高性能减水剂”的思路，混凝土试配中掺加S95 级矿渣粉、SF 型硅粉和聚羧酸高性能减水剂。

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011 的要求，同时按照绝对体积法方法计算，配合比设计采用最小浆集比理论，最大密实度。满足新拌混凝土工作性良好，且浆体恰好包裹住集料，在混凝土内粗骨料之间的空隙由砂填补，砂中的空隙由水泥填补，硅粉和矿渣粉填补水泥留下的空隙。这样形成最密实结构。

3 原材料的选择

（1）水泥：试配时，采用华新水泥涪陵有限公司生产的华新牌P.O52.5 级普通硅酸盐水泥。其强度很高，并且水化热低、C3A含量低、标准稠度用水量低。其物理性能见表1。

（2）硅粉：用硅粉取代部分水泥掺入混凝土后可以充分的分散、填充在水泥颗粒的空隙之间，使浆体更为致密，硅粉的火山灰活性指数可达110，有效取代系数达3-4，尤其是对水泥水化后生成的Ca（OH）2有较强的吸收力，形成发育良好的硅酸钙凝胶，大大提高混凝土的强度。该工程确定使用重庆惠桥交通科技有限公司提供的HQ 牌SF 型硅粉。检测结果如下：二氧化硅含量92.3%；比表面积18.5m2/kg；烧失量3.65%；含水率0.5%；活性指数93.5%。

（3）矿渣粉：掺入适量矿渣粉，改善混凝土流动性，降低水泥水化热，提高混凝土抗渗能力，进入后期改善混凝土的内部结构，提高抗渗和抗腐蚀能力。混凝土掺入磨细矿渣粉后能延缓胶凝材料的水化速度，使混凝土的凝结时间延长，有利于高温季节混凝土的输送和施工。本工程采用的是重庆祥众新型建材有限公司S95 级，检测结果如下：比表面积459m2/kg；流动度比102%；7d 活性指数80%；28d 活性指数97%。

（4）细骨料：采用中砂，细度模数大于2.6，一般在2.7～3.1之间，含泥量（重量比）不大于2%，泥块含量（重量比）不大于0.5%，并且通过直径315um 筛孔的颗粒含量不少于15%。本工程采用湖南岳阳细度模数MX2.7～2.9 之间的中砂。

（5）粗骨料：粗骨料采用最大粒径不大于20mm，同时要求隐含在粗骨料中的针片状颗粒含量不大于5%，含泥量不大于0.5%，泥块含量（重量比）不大于0.2%，粗骨料岩石的抗压强度与混凝土强度之比不小于1.5，本工程采用重庆市巴南天顺砂石厂5-10mm 和10-20mm 两种规格碎石，岩体抗压强度为116MPa。

（6）外加剂：外加剂掺入量对混凝土整体工作性能有重要影响，使用量事先经过精密计算、试验室科学配比、现场试配调整得到的合理掺入量，已求最优的掺入量。做混凝土的试配试验：针对不同配方的减水剂选择不同掺量，测定初始状态、30 分钟、60 分钟、90 分钟的混凝土坍落度和扩展度。通过结果对比，最后选择与混凝土坍落度和扩展度比较好的重庆迪翔建材有限公司DXPC-1 缓凝型聚羧酸盐高性能减水剂。其掺量2.0%为最佳。

（7）拌合用水：地下水。

4 混凝土配合比设计

（1）试配强度按下式计算（fcu，0）：fcu，0 ≥1.15fcu，kfcu，0=1.15＊60=69.0（MPa）式中fcu，0 为混凝土试配强度，fcu，k 为混凝土设计强度。

（2）确定砂率。根据筛分试验确定5-10mm 和10-20mm的碎石的组成比例是2.6:7.4；采用四个不同的砂率35%、36%、37%、38%分别和碎石混合后做表观密度试验，经试验对比当砂率为36%时混合表观密度最大为2680kg/m3。取基准砂率为36%试拌，根据混凝土状态进行调整。

（3）通过原材料试验得出分析，根据配合比设计原则和工程施工的要求，依照相似工程的施工经验，得出下列相关参数：混凝土中浆体体积取Vp=0.35，基准水胶比取0.27。混凝土中含气量α=3%。采用体积法计算得到：胶材总量：560kg，水：151kg，聚羧酸减水剂掺量为2.0%，11.2kg。

（4）选用砂率为36%。不同的掺量三个因素：水胶比、硅粉和矿渣粉，三个因素在三个不同的水平使用正交试验。三个水胶比分别为0.25、0.27、0.29；硅粉和矿渣粉的掺量为20%、22%、24%。水胶比为0.25，混凝土强度可以满足要求，但是扩展度偏低。会在试拌时粘底。当水胶比为0.29。28 天强度可以满足要求，7 天张拉强度有些偏低。根据施工要求及经济性最后确定混凝土的配比为：每立方米混凝土材料用量（kg）水泥:硅粉:矿渣粉：细骨料:粗骨料:水:减水剂=435:35:90:621:1106:150:11.5

表1 水泥的物理性能指标

（5）凝结时间和坍落度损失的测定。该配合比凝结时间测定得出，初凝9 小时5 分，终凝12 小时35 分。并依次进行了30min 和60min 的坍落度损失测定。

（6）混凝土耐久性能校核。依据《公路工程质量检验评定标准》JTGF80-1-2017 和《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》JTG/T3310 的规定对该配比进行耐久性校核。该配合比C60 混凝土耐久性检验结果：混凝土电通量，检测结果为900C；混凝土抗渗等级，检测结果为P20。

5 现场混凝土浇筑情况

从2018 年12 月起御临河特大桥C60 混凝土开始施工，施工浇筑过程中混凝土施工性能控制得很好，混凝土硬化后的性能指标均能满足设计要求。在生产过程中出机坍落度控制在220-240mm，到施工现场时浇筑坍落度控制在210-230mm，泵送较为顺利。混凝土拆模后气泡较少、颜色青黑色，很均匀。到2020年11 月底全部浇筑完成。浇筑过程中工地试验室人员从罐车卸料处随机抽取混凝土制作试件，同条件养护，7d 强度在60.5MPa 到64.5MPa 之间，28d 强度在65.0MPa 到74.5MPa 之间，7d 弹性模量在37.8GPa 到42.6GPa 之间。完全满足7d 张拉和设计强度等级要求。

6 结语

综上所述，通过对C60 高性能混凝土配合比的设计思路，混凝土用相关原材料的选择详细分析，得出适合本项目混凝土配合比设计要求，从而促进本项目施工进程的有序进行，在保证项目质量的前提下，加快了项目的完成。