[摘要] 結(jié)合某橋C50混凝土的施工，討論了水灰比、骨料、外加劑摻量等條件對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響，并采用正交設(shè)計(jì)方法配制出了具有緩凝、早強(qiáng)、高強(qiáng)的泵送混凝土，保證了工程質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。

[關(guān)鍵詞] 高強(qiáng)混凝土 泵送混凝土 正交設(shè)計(jì)

一、概述

河南豫濮高速公路大坳壩大橋全長(zhǎng)735.8m，最高墩35m。主跨為36+72+36m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，采用懸臂灌注法施工。梁部混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，混凝土采用泵送。梁部混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，混凝土采用泵送。設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)的85%（即46.7MPa）后方可施加預(yù)應(yīng)力。由于工期緊，混凝土按如下要求設(shè)計(jì)：混凝土三天抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉要求，彈性模量Ec3=3.4×104Mpa，Ec28=3.6×104Mpa；坍落度SL=16～18Cm；凝結(jié)時(shí)間T初≥9h，T終≤16h；單位水泥用量mc<500Kg/m3。

二、配合比設(shè)計(jì)

高強(qiáng)泵送混凝土不同于普通混凝土，它必須優(yōu)選原材料，配合比必須通過試驗(yàn)，施工必須加強(qiáng)管理、嚴(yán)格質(zhì)量控制，三方面缺一不可，它是高強(qiáng)泵送混凝土保證質(zhì)量的基本首要條件。高強(qiáng)泵送混凝土要求原材料方面：水泥具有水化熱低、保水性好、泌水性小的特點(diǎn)；石子堅(jiān)硬、致密且級(jí)配連續(xù)；砂子質(zhì)量?jī)?yōu)良，最好用中粗砂；外加劑緩凝、早強(qiáng)、保塑性好?；炷涟韬衔锞哂写罅鲃?dòng)性、可泵性好、坍落度損失等特點(diǎn)。

（一）、原材料的選用

1、水泥：由于本工程為預(yù)應(yīng)力混凝土工程，水泥用量愈大，則混凝土徐變愈大將使混凝土中的預(yù)應(yīng)力受到損失；同時(shí)水泥用量大則早期水化熱高，混凝土后期收縮大，混凝土具有明顯脆性，給結(jié)構(gòu)的耐久性及安全性帶來很大威脅。

本工程優(yōu)選江西萬年青P.O52.5R水泥，細(xì)度0.7%，初凝時(shí)間2h00m，終凝時(shí)間2h45m，三天及二十八天抗壓強(qiáng)度分別為32.0Mpa、63.0Mpa，三天及二十八天抗折強(qiáng)度分別為6.0Mpa、9.3Mpa。

2、細(xì)骨料：一般選用中粗河砂為好，因?yàn)橹写稚翱障堵市?，總表面積也小，可節(jié)約水泥，充分發(fā)揮水泥漿強(qiáng)度。

本工程優(yōu)選上杭吳屋河砂，屬Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)Mx=3.0，表觀密度2650Kg/m3，堆積密度1470Kg/m3，含泥量0.6%，不含SO3、云母和輕物質(zhì)等有害物質(zhì)。

3、粗骨料：石子的最大粒徑、顆粒級(jí)配、針片狀顆粒含量、彈性模量對(duì)混凝土的強(qiáng)度及性能有很大影響。

骨料的最大粒徑越大，其比表面積越小，所需的用水量和水泥漿越少。但粒徑增大，可使高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度下降，該特點(diǎn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高越明顯，骨料粒徑愈大，骨料內(nèi)部存在薄弱不均質(zhì)性愈明顯；骨料粒徑小，質(zhì)地較密實(shí)，有較大的比表面積與水泥漿粘結(jié)，且受力均勻。一般選用最大粒徑為25mm的石子為宜。

骨料的針片狀顆粒不僅影響混凝土的和易性、水泥用量和強(qiáng)度，同樣會(huì)影響其耐久性，往往會(huì)惡化混凝土的性能，造成骨料的空隙率增大。

本工程優(yōu)選上杭古田輝類巖，錘式破碎，粒徑5～25mm，表觀密度3050Kg/m3，堆積密度1620Kg/m3，含泥量0.4%，壓碎指標(biāo)4.6%，針片狀顆粒含量4.7%，級(jí)配良好。

4、外加劑：選用石家莊GK—5B高效泵送劑，主要成分為萘磺酸鹽甲醛縮合物與保塑組份復(fù)合而成，其凝結(jié)時(shí)間可據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，減水率>20%，對(duì)鋼筋無銹蝕作用。

（二）、配制原則

著眼于消除或減少混凝土中存在的缺陷，要求混凝土具有良好的可泵性，且早期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速，以滿足張拉和縮短節(jié)段周期。

1、混凝土中的缺陷主要是由多量的拌合水造成的。一般來說，水泥水化所需的理論水灰比約為0.19左右。為了滿足混凝土特別是泵送混凝土的工作性，需在拌制過程中加入較多的拌合水，水化后多余的水份會(huì)在混凝土中形成許多微小氣孔、微細(xì)裂隙及界面薄弱層等缺陷。

2、坍落度：本工程橋最高墩達(dá)70m，根據(jù)現(xiàn)行施工規(guī)范，本試驗(yàn)選定坍落度范圍為16～18cm。坍落度過小，泵送阻力增大，易產(chǎn)生堵管故障，使泵送能力下降；坍落度過大，會(huì)使混凝土產(chǎn)生離析，模板漏漿，增加混凝土收縮而使混凝土結(jié)構(gòu)不密實(shí)。

3、砂率：砂率對(duì)高強(qiáng)泵送混凝土的影響較明顯，砂率過大時(shí)，由于砂子的表面吸水率較大，需水量偏大，混凝土總用水量偏多，水灰比增大，致使水泥用量偏大；當(dāng)砂率過小時(shí)，混凝土總體連續(xù)級(jí)配差，混凝土強(qiáng)度降低。

（三）、配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在優(yōu)選原材料和已確定的外加劑的基礎(chǔ)上，充分考慮各因素對(duì)混凝土的強(qiáng)度、工作性等主要性能的影響，采用正交設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化

說明：極差分析是以3d抗壓強(qiáng)度為主要指標(biāo)進(jìn)行的。由上分析可見，因素對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響的主次關(guān)系是水泥用量>高效泵送劑摻量>砂率。綜合評(píng)定，選定配合比為1：1.53：2.20：0.012：0.36（水泥：砂：石子：泵送劑：水），水泥用量490Kg/m3。

高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)配合比確定后，尚應(yīng)用該配合比進(jìn)行不少于6次的重復(fù)驗(yàn)證，其平均值不應(yīng)低于配制強(qiáng)度。經(jīng)過驗(yàn)證，本配合比的各項(xiàng)指標(biāo)為：R3=50.2Mpa，R7=56.4Mpa，R28=64.7Mpa，坍落度SL=16.5cm，30min后SL=16.0cm，工作性良好。

三、性能測(cè)試

（一）、凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定

水泥品種不同，凝結(jié)時(shí)間不同；溫度不同，凝結(jié)時(shí)間不同；外加劑品種、摻量不同，凝結(jié)時(shí)間也不同。

（二）、彈性模量的測(cè)定

為了討論石子對(duì)混凝土彈性模量的影響，選用長(zhǎng)汀碎石用同一配合比做為對(duì)比材料，其技術(shù)指標(biāo)為：粒徑5～25mm，表觀密度2650Kg/m3，堆積密度1480Kg/m3，含泥量0.4%，壓碎指標(biāo)11.6%，針片狀顆粒含量9.5%，級(jí)配良好。

可見，石子的形狀和表面狀況對(duì)混凝土的彈性模量有很大影響。顆粒級(jí)配均勻，針片狀顆粒含量少，壓碎指標(biāo)值小的石子用于配合比中制作的混凝土彈性模量高。有研究表明混凝土彈性模量與砂率有一定關(guān)系，并存在一個(gè)最佳砂率，過高或過低都會(huì)影響混凝土的彈性模量。

四、施工控制

（一）、水泥施工前應(yīng)取樣做3d技術(shù)指標(biāo)，不符合要求不得使用。

（二）、對(duì)于進(jìn)入工地的砂石料要抽樣檢驗(yàn)，不合格者嚴(yán)禁使用。每次施工前應(yīng)測(cè)定砂石的含水量以確定施工配合比。

（三）、為保證出盤混凝土質(zhì)量，每一工班至少測(cè)兩次坍落度。

五、結(jié)束語

優(yōu)選原材料，合理選用外加劑，可以配制高強(qiáng)泵送混凝土。在工程施工中，只要嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、混凝土拌合物的坍落度，就能保證施工順利進(jìn)行及混凝土質(zhì)量。這一措施使闕山壩二號(hào)大橋梁部施工得以快速進(jìn)行，節(jié)段周期控制在了4.5～5.5天之間.

[參考文獻(xiàn)]

高性能混凝土研討暨混凝土施工新技術(shù)交流會(huì)論文集，中國(guó)鐵道建筑總公司，1999.2