羅昌盛

（中鐵二十五局集團有限公司質(zhì)量檢測中心，廣州鐵誠工程質(zhì)量檢測有限公司，廣東 廣州 510000）

1.前言

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，箱梁預(yù)制生產(chǎn)技術(shù)有了很大提高，采用高性能混凝土技術(shù)是解決客運專線預(yù)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)耐久設(shè)計的重要內(nèi)容。高性能混凝土技術(shù)應(yīng)用試驗是客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁試制、試驗的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容之一，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計思想的重要組成部份。如何實現(xiàn)混凝土的耐久性成為混凝土配合比的設(shè)計關(guān)鍵。在武廣客運專線施工中，32m預(yù)制后張拉法施工雙線鐵路箱梁科技含量高，施工難度大，工期緊，C50高性能混凝土配合比設(shè)計成為施工關(guān)鍵點，施工前我們試驗人員進行了大量的試驗技術(shù)儲備工作。

2.混凝土配制原則

2.1 設(shè)計依據(jù)

客運專線箱梁預(yù)制C50預(yù)應(yīng)力混凝土的配制依據(jù)是《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》、《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》、設(shè)計圖紙及施工計劃，其技術(shù)要求具體為：（1）水泥、粉煤灰、礦渣粉、砂、石、外加劑和水等原材料的質(zhì)量要求。（2）混凝土膠凝材料用、摻和料摻量、水膠比、砂率、堿含量、氯離子含量及容重等配合比參數(shù)的限值要求。（3）混凝土拌和物性能、力學性能、抗裂性、耐久性能要求。

2.2 混凝土配制原則

根據(jù)《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》、《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》、設(shè)計圖紙及施工計劃，C50預(yù)應(yīng)力混凝土配制原則：

（1）原材料的比對

進行原材料的比對試驗，確定水泥、粉煤灰、礦渣粉、砂、石、外加劑和水等原材料的質(zhì)量符合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求，以備C50預(yù)應(yīng)力混凝土的配制。

（2）技術(shù)參數(shù)確定

①膠凝材料用量：膠凝材料用量不宜超過500Kg/m3，水泥采用P.O.42.5,用量不宜小于300 Kg/m3。摻和料采用粉煤灰和礦渣粉雙摻技術(shù)，當采用單摻時，粉煤灰的摻量不宜大于30%②水膠比：根據(jù)目前的試驗情況，水膠比用0.29～0.33為宜，由于試驗時在一個比較小的范圍內(nèi)調(diào)整用水量不可避免，所以試驗時水膠比會在一個比較小的范圍內(nèi)變動，試驗結(jié)果以實際水膠比進行分析。③砂率：泵送混凝土的砂率宜在35%～45%之間選擇。④堿含量：采用砂漿棒膨脹率在0.10%～0.20%的堿－硅酸反應(yīng)活性骨料時，混凝土的總堿含量之和不應(yīng)大于3.0 Kg/m3；當采用砂漿棒膨脹率在0.20%～0.30%的堿－硅酸反應(yīng)活性骨料時，混凝土的總堿含量之和不應(yīng)大于3.0 Kg/m3，且應(yīng)在混凝土中摻加具有明顯控制效能的摻和料和外加劑；不得采用砂漿棒膨脹率在0.30%以上的堿－硅酸反應(yīng)活性骨料。⑤氯離子含量：預(yù)應(yīng)力混凝土的氯離子含量（包括水泥、礦物摻和料、砂、石、水、外加劑等所有含氯離子含量之和）不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.06%⑥容重：混凝土的容重應(yīng)控制在2400～2500 Kg/m3。

（3）混凝土的性能

①混凝土的出機坍落度：200±20mm，入模坍落度宜控在160～180mm，因入模坍落度與入模溫度有關(guān)，入模溫度宜控制在5～30℃，1小時坍落度損失控制在20%以內(nèi)；擴展度：400～600mm；含氣量宜控制為 2%～4%；混凝土凝結(jié)時間：初凝10～15小時；常壓泌水率為0%，壓力泌水率小于40%。

②強度：48小時的強度應(yīng)達到設(shè)計值的60%（預(yù)張拉），72小時的強度應(yīng)達到設(shè)計值的80%（初張拉），7天的強度應(yīng)達到設(shè)計值的100%（終張拉），在配合比設(shè)計時，混凝土的28天齡期配制強度應(yīng)控制不小于58.2MPa；彈性模量：35.5GPa（包括終張拉彈性模量）；

③混凝土的56天齡期抗凍性應(yīng)不小于F300，重量缺失不應(yīng)超過5%，相對動彈性模量不應(yīng)低于60%；混凝土的抗?jié)B標號不應(yīng)小于P20；混凝土的56天齡期電通量應(yīng)不大于1000C；

④抗堿－骨料反應(yīng)：采用砂漿棒膨脹率在0.20%～0.30%的堿－硅酸反應(yīng)活性骨料時，礦物摻和料和外加劑抑制堿－骨料反應(yīng)有效性的評價應(yīng)合格。

3 原材料試驗及選定

原材料試驗和選定是根據(jù)《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》規(guī)定的試驗項目進行檢驗，并將原材料的檢驗結(jié)果與《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求進行了對比。

3.1 水泥

水泥為甲供材料昌山水泥廠的粵海牌P.O42.5水泥，水泥中C3A含量為7.23%，堿含量為0.501%，氯離子含量為0.005%，游離氧化鈣為0.38%，各項指標和常規(guī)檢驗的各項指標均符合規(guī)范要求。

3.2、粉煤灰

選用深圳媽灣電廠的Ⅰ級灰（F類），其檢驗結(jié)果：燒失量為1.0%，細度9.7%，需水量比為96%，三氧化硫含量0.57%，堿含量1.26%，氯離子含量0.014%，含水率0.13%，各項指標均符合規(guī)范要求。

3.3 礦渣粉

選用廣東韶鋼嘉羊新型材料有限公司的S95礦渣粉，其檢驗結(jié)果：燒失量為1.08%，需水量比為95%，比表面積為423m2/Kg，氧化美含量2.31%，三氧化硫含量0.29%，氯離子含量0.004%，含水率0.10%，堿含量0.25%，28天的活性指數(shù)98%，各項指標均符合規(guī)范要求。

3.4 碎石

選用廣東省韶關(guān)市龍歸石場二級配的碎石復(fù)配成5～25mm連續(xù)級配碎石，最大公稱粒徑25mm石灰?guī)r。其母巖抗壓強度大于100MPa，堿活性指標為0.03%，壓碎指標4.8%，堅固性1.5%，吸水率0.27%，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%，針片狀顆?？偤?.1%，堿活性砂漿棒膨脹率0.01%，各項指標均符合規(guī)范要求。其復(fù)配結(jié)果如下：（見表1）

備注：表二級配范圍是按大小比例為8：2配出的結(jié)果。根據(jù)復(fù)配結(jié)果以10～20mm碎石：5～10mm碎石8：2復(fù)配結(jié)果為理想級配。

3.5 砂

選用廣東省韶關(guān)市周田砂場，堿活性砂漿棒膨脹率0.02%，細度模數(shù)2.9，含泥量0.8%，泥塊含量0.1%，云母含量0.02%，輕物質(zhì)含量0.04%及其它各項指標均符合規(guī)范要求。

表-1

3.6 外加劑

優(yōu)先選用有鐵道部質(zhì)檢站的合格產(chǎn)品檢驗報告。采用株橋外加劑有限責任公司的TQN聚羧酸高性能減水劑，減水率28%，含氣量3.8%，抗壓強度比137%，堿含量1.9%氯離子含量0.001%等各項指標均符合規(guī)范要求。

4、配合比的初選

4.1 膠凝材料總用量

因為膠凝材料總用量不宜超過500Kg/m3，并且水泥用量不宜少于300Kg/m3，礦物摻和料的摻量不宜超過30%首次確定水泥用量為351Kg/m3。

4.2 水膠比

水膠比是決定混凝土強度的主要因素，水膠比宜為0.29～0.33時強度基本滿足要求。首先假設(shè)確定水膠比為因素A，取三水平即：0.30、0.31、0.32，確定 A1=0.30、A2=0.31、A3=0.32。

4.3 外加劑摻量

根據(jù)廠家提供的摻量，確定外加劑摻量作為因素B，取三水平即：0.8%、1.0%、1.2%，確定B1=0.8%，B2=1.0%，B3=1.2%，相對應(yīng)的用水量設(shè)為 148 Kg/m3，146Kg/m3，144Kg/m3。

4.4 粉煤灰與礦渣粉的摻配比例

確定為因素 C，取三水平即：3:1、3:2、3:3，確定 C1＝粉煤灰: 礦渣粉＝3:1、C2=粉煤灰:礦渣粉＝3:2、C3＝粉煤灰:礦渣粉＝3:3。

4.5 砂率

確定為因素D，根據(jù)前面的試驗情況，砂率按39%，41%，43%三個水平變化，即D1＝39%，D2=41%，D3=43%，試配時砂率不計入5mm以上顆粒。

4.6 采用正交試驗設(shè)計

選取L9(34)表對試驗進行設(shè)計。（表2）

表-2

4.8 混凝土力學性能試驗

試配成型的混凝土試件在標準養(yǎng)護的條件下各齡期強度和彈性模量試驗結(jié)果（見表3）

?

表-3混凝土強度及彈性模量試驗結(jié)果

從表-6的試驗結(jié)果來看：

（1）所有試件的28天齡期立方體抗壓強度均能滿足C50混凝土的配制要求。28天齡期立方體抗壓強度最高值為68.2MPa，最小值為58.7MPa，均高于配制強度58.2MPa的要求，具有較好的強度富余系數(shù)。

（2）試件強度達到《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》規(guī)定的帶模張拉強度（設(shè)計強度的50%，25MPa）要求的齡期2天左右。

（3）試件強度達到《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》規(guī)定的初張拉強度（設(shè)計強度的80%，40MPa）要求的齡期3天左右。

（4）試件靜力彈性模量均能滿足《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》的要求。

4.9 混凝土耐久性能試驗

客運專線預(yù)制箱梁C50預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性能最為主要，其包括混凝土的電通量、抗凍性、抗?jié)B性和抗堿－骨料反應(yīng)性等。由于混凝土的電通量、抗凍性、抗?jié)B性和抗堿－骨料反應(yīng)性的試驗都是外委試驗，沒有掌握到其試驗過程及數(shù)據(jù)統(tǒng)計說明，根據(jù)高一級試驗單位提供的試驗報告均符合《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》、《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求。

5.合比的確定

根據(jù)以上原材料的比選試驗，配合比初選的分析和混凝土各性能試驗結(jié)果作出列表數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖片的效果，我們可以看出，試配8＃最具有符合《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》、《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求。建議試驗梁試配8＃配比進行配制，并根據(jù)試驗梁混凝土的水化熱生溫和實體梁硬化混凝土性能測試結(jié)果確定箱梁的生產(chǎn)配合比。

6.結(jié)束語。

綜上所述，客運專線工程開工建設(shè)量大,施工點分散,原料復(fù)雜,高性能混凝土的配合比設(shè)計應(yīng)充分考慮客運專線混凝土礦物摻合料摻量特點、骨料等原材料的品質(zhì)現(xiàn)狀,增進對適應(yīng)泵送工藝要求的混凝土性能參數(shù)的考慮,并充分考慮實際機械、設(shè)備能力和控制水平及難度,才更有利于保證客運專線耐久性混凝土的施工質(zhì)量。

[1]王蒂，龐志華.預(yù)應(yīng)力箱梁底板混凝土崩裂成因分析.混凝土，2008年11期.