曹松柏

(中交一航局第四工程有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引 言

塞內(nèi)加爾捷斯-圖巴高速公路項目地處塞內(nèi)加爾西南部平原區(qū)，起于捷斯區(qū)的首府捷斯，終點位于久爾貝勒大區(qū)最重要的城市圖巴，全長為112.931 km。項目所在位置為熱帶草原性氣候，全年平均氣溫29 ℃，最高氣溫45 ℃，全年分為旱季和雨季，11月至來年6月為旱季，7月至10月為雨季，降雨量小，對施工影響有限。由于氣候干燥，地勢平坦，項目所在區(qū)幾乎無水系網(wǎng)，大部分地方土質(zhì)表現(xiàn)為砂質(zhì)(沙類型為風積沙)，但沒有內(nèi)陸河形成的河沙。由于當?shù)夭牧舷拗?，河砂短缺，采用當?shù)爻毶?風積沙)作為工程材料不但節(jié)省項目成本，而且對超細砂在非洲地區(qū)工程建設的應用提供經(jīng)驗是十分必要的。

2 配合比設計

2.1 原材料

本設計采用的水泥為當?shù)豐AHEL水泥廠生產(chǎn)的CIMENT CEM Ⅰ/42.5。依據(jù)CCTP要求骨料最大粒徑為25 mm，考慮設計T梁鋼筋間距較小和施工要求，本配比采用的粗骨料為3～8 mm：8～16 mm=20∶80的比例摻配，級配良好，表觀密度2.97 g/cm3。機制砂采用當?shù)厮槭瘓錾a(chǎn)的0～3 mm石屑，細度模數(shù)為3.18，顆粒級配良好，表觀密度2.99 g/cm3，吸水率1.06%。超細沙粒徑主要分布在0.15～0.3 mm之間，占75%以上，顆粒級配不良，表觀密度2.61 g/cm3，含泥量小于0.5%，細度模數(shù)為1.05。依據(jù)CCTP要求，高塑性添加劑為Sika ViscoFlow-21，摻量為0.7%(建議值為水泥用量的0.2%～2.0%)，經(jīng)試驗，各方面性能合格并與水泥適應性良好?；炷劣盟捎脵z驗合格的地下水。

2.2 配合比設計

CCTP要求預應力T梁混凝土等級為C35/45，設計出機混凝土坍落度130±30 mm，最小的水泥用量400 kg/m3，本配比根據(jù)高性能混凝土的最大水膠比(0.4)和最小膠凝材料用量、坍落度、細骨料細度及混凝土和易性確定水泥用量為430 kg/m3，水用量為174 kg/m3，根據(jù)骨料的技術指標、混凝土拌合物性能和施工要求確定砂率為33%，采用質(zhì)量法確定粗細骨料用量。

2.3 試驗目的

本試驗主要研究超細砂與機制砂在不同摻配比例(機制砂摻配比例間隔為10%，摻配范圍為0～80%)情況下的混凝土和易性能，并對比其3 d、7 d和28 d抗壓強度及抗折強度，確定最佳摻配比例。通過力學性能結(jié)果分析細骨料級配對設計T梁混凝土早期強度和后期強度的影響程度，建立擬合曲線及數(shù)學關系式，為T梁后續(xù)施工工序提供參考依據(jù)。

3 試驗內(nèi)容

3.1 拌合物和易性檢測

不同機制砂摻配比例混凝土拌合物和易性能試驗結(jié)果統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 不同摻配比例機制砂的混凝土和易性能統(tǒng)計表

3.2 混凝土力學性能檢測

檢測T梁混凝土的抗壓強度及抗折強度，所用試模尺寸為150 mm×150 mm×150 mm(抗壓)和150 mm×150 mm×550 mm(抗折)，養(yǎng)護條件為標準養(yǎng)護，檢測混凝土力學性能齡期為3 d、7 d、28 d，采用DYE-2000 s液晶顯示電動升降壓力試驗機和WAW-600B微機控制電液伺服萬能材料試驗機分別檢測混凝土抗壓和抗折強度，儀器最大量程、精度及加荷速率均滿足規(guī)范要求?；炷亮W性能檢測結(jié)果見表2。

表2 不同摻配比例機制砂的混凝土力學性能統(tǒng)計表

4 結(jié)果分析

4.1 和易性分析

由表1可知，全部用超細砂配制混凝土時和易性很差，并且可觀察到的細骨料很少，存在泌水現(xiàn)象，坍落度不能滿足設計要求。通過增加機制砂摻量來改變混凝土和易性，當比例為20%～40%情況下和易性最好，并且坍落度符合設計要求。這是因為隨著機制砂摻量增加，改變了細骨料的顆粒級配，細骨料由單一粒徑逐漸變成連續(xù)級配，使得混凝土和易性變好。當機制砂摻量大于50%時，粘聚性逐步降低，坍落度不能滿足設計要求。主要原因隨著機制砂摻量增加需水量增大，機制砂中的石粉吸水性大，保水性強，吸收一部分水，顆粒間自由水減少，同時對減水劑也有一定的吸附作用，使得混凝土松散，坍落度達不到設計要求。

4.2 力學性能分析

由表2可知，全部用超細砂配制混凝土時，混凝土力學性能較低，達不到設計要求，摻機制砂后混凝土中細骨料細度模數(shù)變大，抗壓強度及抗折強度均有所提高。且當摻量為20%時抗壓強度和抗折強度最大，這是由于改變級配后各級骨料均得到下一級骨料的良好填充，使混凝土內(nèi)部形成合理的骨架密實結(jié)構(gòu)。之后呈現(xiàn)下降趨勢，原因為機制砂摻量增加后使得0.08以下細顆粒也增加，而水泥用量不足以與細骨料充分接觸(細顆粒約束部分水泥)，強度降低。本項目T梁混凝土設計目的是在滿足抗壓強度的情況下得到最佳的抗折強度。通過對機制砂摻量為20%時混凝土抗壓強度與抗折強度的數(shù)學擬合發(fā)現(xiàn)二者有著很好的相關性。

4.3 級配對混凝土不同齡期強度的影響

由表1可知，機制砂摻量為20%時T梁混凝土3 d和7 d的早期強度最大，后期28 d強度也增長較快，曲率較大；機制砂摻量為小于20%和大于50%時T梁混凝土早期強度較小，后期強度增長較慢，曲率較小，原因為骨料級配對水泥早期及后期的水化反應充分性有影響。

通過對設計T梁混凝土力學性能早期強度及后期強度發(fā)展的曲線進行擬合，得到了良好的機制砂摻量為20%的混凝土齡期發(fā)展曲線(圖1)，混凝土強度齡期發(fā)展曲線數(shù)學關系式為：Y=7.877 1 ln(x)+32.49，R2=0.973 3。

圖1 機制砂摻量為20%時混凝土不同齡期強度曲線

5 結(jié) 論

(1)機制砂摻量小于20%時，所設計的T梁混凝土黏聚性差、保水性能差并且坍落度不符合設計和施工要求；機制砂摻量在20%～40%之間時，和易性最好，含砂量適中，坍落度能夠滿足設計要求；摻量大于40%時，粘聚性一般，并且坍落度隨著摻量增加而減小，較難滿足設計和施工要求。

(2)機制砂摻量小于20%和大于40%時，較難滿足設計要求或混凝土強度富裕系數(shù)較小，當機制砂摻量為20%～40%時，混凝土強度能夠滿足設計強度要求。

(3)機制砂摻量為20%～40%時級配良好，早期強度高，并且后期強度增長較快，能夠滿足后續(xù)T梁混凝土張拉工序，考慮資源限制及原材料的經(jīng)濟性，本工程T梁混凝土配合比采取機制砂摻量為20%。