溫明益 李方杰 陳 攀（瀘州市產品質量監(jiān)督檢驗所，四川 瀘州 646000）

C50鋼纖維泵送混凝土配合比試驗研究及工程應用

溫明益 李方杰 陳 攀（瀘州市產品質量監(jiān)督檢驗所，四川 瀘州 646000）

以瀘州市沱江四橋及連接線工程跨江大橋C50鋼纖維泵送混凝土配合比設計為例，采用瀘州地區(qū)當地生產的原材料配制C50鋼纖維泵送混凝土，介紹了C50鋼纖維泵送混凝土的配合比設計試驗過程，并對該混凝土施工性能和力學性能進行了試驗研究，確定了符合設計和施工要求的混凝土配合比。

混凝土配合比；鋼纖維；泵送混凝土

鋼纖維混凝土（steel fibre reinforced concrete，簡稱SFRC）是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的顆粒型和纖維型材料混雜的復合材料，通過鋼纖維在混凝土中的分散，減小因為荷載作用在混凝土內部產生應力集中現象從而引起的缺陷和裂縫[1]。與一般普通混凝土相比，鋼纖維混凝土的抗拉強度、抗折強度、抗疲勞性能、抗裂性能、彎曲韌性、抗沖擊性能和抗暴性能等都有很大的改善與提高。鋼纖維混凝土在國內和國外的很多工程中已經有了應用的先例，充分驗證了鋼纖維混凝土的優(yōu)良性[2]。瀘州市沱江四橋及連接線工程跨江大橋的上塔柱錨固區(qū)采用C50鋼纖維泵送混凝土。該工程采用優(yōu)質粉煤灰替代部分水泥，并且摻入一定量聚羧酸高性能減水劑和鋼纖維配制C50鋼纖維泵送混凝土。通過優(yōu)化配合比，確定了符合設計和施工要求的混凝土配合比。本文以瀘州市沱江四橋及連接線工程為工程背景，總結以往經驗，配制出滿足設計和施工要求的配合比。

1 工程概況

瀘州市沱江四橋及連接線工程起于瀘州市江陽區(qū)康城路，止于蜀瀘大道，前期連接城北和城西新城，后期與鄰玉長江大橋連接，一起構成一條由南向北的主要通道。在該通道上有規(guī)劃軌道線路經過[3]。

該工程為快速路，全線總長為3.815km，主線前期利用軌道通道為雙向8車道，后期軌道通道開通使用后為雙向6車道。全線包含一座長為691m的跨江大橋，跨科教城3號路橋、跨隆敘鐵路橋、蜀瀘立交接線橋3座主線高架橋,以及一座互通式立交。跨江大橋上塔柱錨固區(qū)設計采用C50鋼纖維泵送混凝土。

2 工程難點及解決途徑

在此工程中，需將C50鋼纖維混凝土泵送至距地面30m以上高度的施工部位上。根據施工情況，要求混凝土在滿足設計強度等級的同時，還必須具有良好的工作性，較大的坍落度和坍落度擴展度（坍落度≥220mm，坍落度擴展度≥550mm），不泌水，穩(wěn)定性好，不離析。所以，在滿足混凝土設計強度等級的同時，工作性也需達到泵送所需的要求是本工程的技術難點。因此，需解決以下幾個方面的問題：

1）較大坍落度和坍落度擴展度的混凝土在運輸過程中有可能出現鋼纖維和粗骨料沉降的問題[4]；

2）鋼纖維混凝土比同等坍落度的普通混凝土粘度更大，可泵性更差；

3）由于泵送高度較高，則需要使用較大的泵送壓力，并且需要混凝土具有良好的流動性和較低的粘度。

為保證混凝土具有良好的流動性、均勻性、穩(wěn)定性和可泵性。采用如下幾個方式來保證混凝土的性能：

1）采用較低水膠比以提高混凝土的密實度和強度；

2）在混凝土中摻入一定量的優(yōu)質粉煤灰替代水泥，利用粉煤灰的玻璃體微珠顆粒形態(tài)效應，起到一定的減水作用，同時，可改善混凝土和易性和粘聚性[5]；

3）摻加一定量的聚羧酸高性能減水劑來減少單位用水量和提高混凝土的工作性；

4）根據混凝土配合比設計基本原則，選取最優(yōu)砂率和合適的外加劑摻量，以達到混凝土初始密實性和穩(wěn)定性[6]；

5）投料順序：應先將鋼纖維和粗骨料投入攪拌機中攪拌30秒，再將細骨料和膠凝材料投入攪拌機中干拌30秒，最后將水及外加劑加入轉動中的攪拌機內攪拌2至3分鐘，以保證鋼纖維在混凝土中能夠均勻分散。

表1 水泥技術指標

表2 粉煤灰技術指標

表3 細骨料技術指標

表4 粗骨料技術指標

表5 高性能減水劑技術指標

表6 試驗混凝土配合比

表7 混凝土拌合物性能及力學性能試驗結果

3 試驗用原材料

本試驗用水泥為宜賓雙馬拉法基水泥有限公司P.O42.5水泥，瀘州地博粉煤灰開發(fā)有限公司生產的F類Ⅰ級粉煤灰，瀘州市龍馬潭區(qū)棗子砂石廠生產的機制中砂，瀘州市馬潭區(qū)棗子砂石廠生產的粒徑為（5-25）mm碎石，江蘇蘇博特新材料有限公司生產的PCA-1型聚羧酸高性能減水劑，重慶富祥金屬纖維有限公司生產的多錨固點冷拔絲切斷型鋼纖維，鋼纖維型號為30×0.8型，各主要材料技術性能見表1-表5。

4 配合比設計試驗方案

試驗中對鋼纖維混凝土的各項物理力學性能指標的測定方法均按照《纖維混凝土試驗方法標準》（CECS13-2009）規(guī)定執(zhí)行[7]。配合比設計是保證混凝土質量的重要環(huán)節(jié)，根據鋼纖維泵送混凝土配合比設計的基本原則和本工程對混凝土強度、施工性能的要求。在標準條件下，合理選擇水膠比、單位用水量、砂率和外加劑摻量等因素，計算單位體積混凝土各組分材料用量，并在室內進行試拌和混凝土性能試驗得出優(yōu)化配合比見表6。

5 試驗結果及分析

C50鋼纖維泵送混凝土拌合物性能和力學性能試驗結果見表7。

5.1 施工性

坍落度、坍落度擴展度、泌水及坍落度經時損失可作為泵送混凝土直觀的評價指標，通過采用不同粉煤灰摻量的優(yōu)化配合比拌合物性能試驗結果見表7。分析結果表明，保持其余材料用量不變的情況下，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土坍落度、坍落度擴展度和2h經時坍落度均逐漸增大，且拌合物均無泌水。其中編號T-3在無泌水的情況下，坍落度、坍落度擴展度和2h經時坍落度均達到現場施工的要求。

5.2 力學性能

從表7試驗結果分析得出，在同一水膠比的情況下，隨著粉煤灰摻量的增加，各齡期混凝土立方體抗壓強度均有一定幅度的降低，混凝土立方體抗壓強度在7d齡期到28d齡期發(fā)展規(guī)律基本一致，并且28d齡期立方體抗壓強度均達到C50混凝土配制強度，編號T-1和編號T-2抗壓強度超出混凝土配制強度，編號T-3在有一定富余強度值的情況下，達到混凝土配制強度。

5.3 工程混凝土配合比應用

通過上述混凝土試驗結果，其中編號T-3配合比在拌合物性能滿足施工要求的同時，抗壓強度達到C50混凝土的配制強度，綜合經濟性以及混凝土拌合物工作性，推薦編號T-3混凝土配合比為瀘州市沱江四橋及連接線工程塔梁固結段現場施工配合比。施工過程中，所有進場原材料檢測結果均符合相關標準要求，嚴格按照要求的投料順序和拌和時間進行拌和，新出機混凝土粘聚性、保水性較好，坍落度與坍落度擴展度與室內試驗結果相近，在運輸過程中沒有出現鋼纖維和粗骨料沉降的問題，混凝土拌合物具有良好的可泵性且施工中無堵管爆管現象?，F場抽檢的混凝土強度和拌合物性能滿足設計要求和現場施工的要求，并具有良好的重現性。經檢測，該混凝土使用部位未出現裂縫，表面光滑，無質量缺陷。

6 結 語

通過對瀘州市沱江四橋及連接線工程跨江大橋上塔柱錨固區(qū)C50鋼纖維泵送混凝土的配合比設計和工程應用，結合試驗情況和工程應用過程分析得到以下結論：

1）按照推薦的混凝土配合比配制C50鋼纖維混凝土配合比，能滿足瀘州市沱江四橋及連接線工程C50鋼纖維泵送混凝土的設計和施工要求。

2）試驗證明，通過就地選材，嚴格控制原材料品質，找準最優(yōu)砂率、最優(yōu)外加劑摻量和合理的摻合料摻量等，配制高強大流動度性的泵送鋼纖維混凝土是可行的。

3）試驗表明，鋼纖維泵送混凝土和普通泵送混凝土7d齡期到28d齡期強度發(fā)展規(guī)律基本一致。

4）摻入鋼纖維之后，砂率和外加劑摻量均應根據拌合物性能情況按一定幅度提高，并且鋼纖維混凝土比同等坍落度的泵送混凝土粘度更大。

[1]代洪偉，趙燕茹.鋼纖維混凝土配合比設計及抗壓性能研究[A].內蒙古工業(yè)大學學報，2010：143-144.

[2]黃勇.C60鋼纖維泵送混凝土雙摻配合比設計及工程應用[B].混凝土與水泥制品，2012：65-67.

[3]劉幫俊.瀘州市沱江四橋總體設計[A].世界橋梁，2015：10-11.

[4]唐兵，楊勇強，楊建輝.C50泵送鋼纖維混凝土試驗研究.鐵道建筑技術，2003：53-54.

[5]周茗茹，孫耀峰，喬宏霞.不同品質粉煤灰在砂漿中減水效應及強度規(guī)律的研究[A].粉煤灰綜合利用，2011：16-17.

[6]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.普通混凝土配合比設計規(guī)程：JGJ55-2011.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011；

[7]大連理工大學.纖維混凝土試驗方法標準：CECS13:2009.北京：中國計劃出版社，2010；

Experimental study and engineering application of C50 steel fi ber pump concrete mixture ratio

Taking the fourth bridge of Tuojiang River in Luzhou City and the C50 steel fiber pump concrete mix proportion design of the connection project cross river bridge as an example, the C50 steel fiber pump concrete that produced by the local raw materials in Luzhou City was used, the mix proportion design process of the C50 steel fiber pump concrete was introduced, the concrete construction property and mechanical property were tested and studied, and the concrete mix proportion that accords with the design and construction requirements was determined.

concrete mix proportion；steel fiber；pump concrete

TU528.572

B

1003-8965（2017）05-0144-02