謝云

摘要：結(jié)合江蘇省蘇南運河三級航道整治橋梁工程SQ-QL1標(biāo)望亭橋拱腳及系桿施工情況，就自密實高性能混凝土配合比設(shè)計時原材料的選擇、坍落擴(kuò)展度的確定進(jìn)行了探討，最終選出滿足適用性、經(jīng)濟(jì)性及耐久性的混凝土配合比，經(jīng)檢驗該配合比效果良好。

關(guān)鍵詞：拱腳、系桿，泵送混凝土，配合比，坍落擴(kuò)展度

蘇南運河三級航道整治橋梁工程SQ-QL1標(biāo)望亭橋主橋為系桿拱結(jié)構(gòu)，其拱腳和系桿部位鋼筋與預(yù)應(yīng)力孔道縱橫交錯比較密集且有拱肋預(yù)埋鋼筋的影響給施工帶來了很大難度，該部位的混凝土必須具備良好的保水性和較高流動性才能滿足施工要求，因此我項目部選擇采用自密實混凝土澆筑。

一、自密實混凝土工作性的特點和檢測方法

自密實混凝土拌合物不僅要求有較大的流動性，而且還要求有較好的粘聚性。自密實混凝土的膠結(jié)材漿體要能充分包裹與分隔砂石的每一個顆粒，使砂、石懸浮在膠結(jié)材漿體中。因而自密實混凝土工作性就要求同時具備（1）流動性（2）抗離析性（3）自填充性，這三種性能又稱自密實性。

流動性可以用檢測普通高性能混凝土拌合物坍落擴(kuò)展度的方法檢測。

抗離析性又稱抗離析穩(wěn)定性，日本和歐洲標(biāo)準(zhǔn)均用兩種方法檢測。一是用一種特殊的V形漏斗，裝滿10 L混凝土拌合物，打開底蓋計量流出時間（S）。另一種方法是計量坍落擴(kuò)展度擴(kuò)展到平均50 cm的時間（s）。V形漏斗流出時間歐洲規(guī)定不大于20 S，日本雖也同樣規(guī)定一般自密實混凝土不大于20 S，而鋼筋凈間距小于60 mm時，規(guī)定為不大于25 S，意即當(dāng)鋼筋密度大時，拌合物的粘聚性需要大一些。坍落擴(kuò)展度擴(kuò)展Nsocm的時間，日本規(guī)定一般自密實混凝土為3-15 S，鋼筋凈間距小于60 mm時為5-20 S，見圖1。

圖1 V形漏斗

自填充性又稱間隙通過性，用箱形試驗（歐洲稱U形箱），用一個矩形箱，中間通過隔板分為A、B二室，下端流出19cm高連通口，連通口處垂直放一定間距的鋼筋。將A室裝滿混凝土拌合物，拔開隔板，拌合物即通過鋼筋流人B室。停止流動后測兩側(cè)混凝土高度差。日本規(guī)定高度差小于8 cm為合格，歐洲則規(guī)定愈小愈好，（圖2）。

圖2 箱形實驗儀

（a）歐洲型；（b）13本型

2、自密實混凝土的原材料的選擇

1）粗細(xì)骨料

粗骨料的粒形、尺寸和級配對自密實混凝土拌和物的工作性，尤其是對拌和物的間隙通過性影響很大。顆粒越接近圓形，針、片狀含量越少，級配越好，比表面積就越小，空隙率就越小，混凝土拌和物的流動性和抗離析性、自密實性就好；粗骨料的最大粒徑越大，混凝土拌和物流動性和間隙通過性就越差，但如果粒徑過小，混凝土的強度和彈性模量將降低很多。

2）外加劑

自密實混凝土由于其流動性高，粘聚性、保塑性好，水泥漿體豐富，拌制用水量就大，為了降低膠凝材料的用量和保證混凝土具有足夠的強度，就必須摻用高效的混凝土減水劑，來降低用水量和水泥用量，以獲得較低的水灰比，使混凝土結(jié)構(gòu)具有所需要的強度。因此高效的混凝土減水劑是配制自密實混凝土的一種關(guān)鍵原材料。

3）膠凝材料

根據(jù)自密實混凝土的性能要求，可以認(rèn)為適于配制自密實混凝土的膠凝材料應(yīng)具有以下特性：（1）和外加劑相容性好，有較低需水性，能獲得低水灰比下的流動性、粘聚性保塑性良好的漿體（2）能提供足夠的強度（3）水化熱低、水化發(fā)熱速度?。?）早期強度發(fā)展?jié)M足需要。由此可見，單一的水泥膠凝材料已無法滿足要求，解決的途徑是將水泥和活性細(xì)摻和料適當(dāng)匹配復(fù)合來滿足自密實混凝土對膠凝材料的需要。水泥應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)稠度低、強度等級不低于42.5Mpa的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。

三、配合比的設(shè)計

1）根據(jù)以上材料的要求我們選擇了：

1、水泥—溧陽金峰水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥，密度為3100 Kg/M3 2、細(xì)集料—安徽蕪湖長江砂細(xì)度模數(shù)2.72，表觀密度為2690Kg/M3 3、粗集料—湖州小5-25mm及5-16mm花崗巖碎石按級配比例調(diào)成5-20mm連續(xù)級配，表觀密度為2690Kg/M3 4、摻合料—常熟熱電廠II級以上粉煤灰，密度為2200 Kg/M3 5、外加劑—江蘇中凱建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑型號為JC-701

2）自密實混凝土必須滿足：根據(jù)自密實性能等級定粗集料絕對體積為0.32～0.35m3，單位用水量范圍155～180kg，水粉體積比范圍0.80～1.15，單位體積粉體量范圍0.16～0.23m3，單位體積漿體量范圍0.32～0.40m3

（1） 確定碎石用量：選取碎石用量的絕對體積為0.338 g/cm3，單位體積粗集料體積用量為338L，質(zhì)量為909kg。

（2） 確定用水量：選擇單位體積用水量W=165L和水粉比1.00。計算粉體體積為165L，介于0.16～0.23m3之間的要求范圍。

（3） 確定含氣量：根據(jù)經(jīng)驗以及使用外加劑的性能設(shè)定混凝土的含氣量為2.0%，既20L.

（4） 計算單位體積細(xì)集料用量：S=（1000-20-165-165 -338）=312L，質(zhì)量為820kg。

（5） 骨料體積為Vg+s=338+312=0.650 m3。

（6） 每立方水泥和粉煤灰用量根據(jù)粉體體積、各粉體的密度以及滿足強度要求的水膠比確定，確定水膠比為0.34，故膠凝材料總量為490kg，每立方材料為水泥=437kg，粉煤灰=53kg。

（7） 水泥漿體的體積為1-0.020-Vg+s=0.33m3；符合0.32～0.40m3推薦范圍。

（8） 每立方減水劑用量為7.35kg，摻量為1.5%。

3）試配情況一覽表

表一：

自密實混凝土強度等級 C50

自密實性能等級 三級

水膠比 0.34

水粉比 1.00

含氣量（%） 2.0

粗集料最大粒經(jīng)（mm） 20

單位體積粗骨料絕對體積（m3） 0.338

單位體積材料用量 體積用量（L） 質(zhì)量用量（kg）

水 165 165

水泥 141 437

粉煤灰 24 53

細(xì)集料 312 820

粗集料 338 909

外加劑 高性能減水劑 1.5% 7.35

其他外加劑 無

坍落擴(kuò)展度（mm） 目標(biāo)值 600±50

實測值 640

V漏斗通過時間（s） 目標(biāo)值 3～20

實測值 17″25

T50/S 9″15

抗壓強度（MPa） 3d 42.8

7d 52.6

28d 65.4

2015年1月份望亭橋的系桿和拱腳施工過程中，該配合比生產(chǎn)的混凝土既能滿足施工又能滿足混凝土外觀和強度的要求，經(jīng)過多次檢測，合格率達(dá)100%。