朱效榮, 牛旺龍, 龐國強

(北京靈感科技有限公司，北京 100143)

1 概述

興泉鐵路寧化跨泉南高速特大橋連續(xù)梁采用(32+48+32) m一聯(lián)三跨結(jié)構(gòu)形式，主跨(34#墩～35#墩)跨越既有205省道公路。連續(xù)梁起訖里程為D1K159+934.55～D1K160+047.65，梁體全長為113.1 m。梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，底板、腹板局部向內(nèi)側(cè)變薄，均按線性變化。中支點截面中心線處梁高3.80 m，跨中11 m直線段及邊跨14.1 m直線段截面中心線梁高2.50 m，梁體下緣為二次拋物線變化。梁體橋面寬度為6.6 m。主梁共分25個梁段，其中0號梁段長12 m，合龍梁段長2.0 m，邊孔現(xiàn)澆梁段長3.1 m，其余梁段長分別為4、4.5 m兩種。邊支座中心線至梁端0.6 m。本文介紹了興泉高鐵預應力連續(xù)梁C50高性能混凝土配合比設(shè)計技術(shù)。

2 原材料

2.1 水泥

規(guī)格型號：P.042.5，細度0.03 mm，密度3 090 kg/m3，標準稠度27%，抗折強度——3 d：6.1 MPa；28 d:9.3 MPa，抗壓強度——3 d：28.4 MPa；28 d：46.8 MPa。

2.2 粉煤灰

密度2 200 kg/m3，細度10.8%，活性指數(shù)91.5%，需水量比1.05，燒失量4.21%，三氧化硫0.68%。

2.3 砂子

產(chǎn)地廠家：石城，細度模數(shù)2.6，緊密堆積密度1 850 kg/m3，含水率2.76%，含石率17.2%，表觀密度2 600 kg/m3。

2.4 石子

產(chǎn)地：石城，粒徑5～25 mm，表觀密度2 648 kg/m3，堆積密度1 589 kg/m3，吸水率2.7%，針片狀量2.9%，壓碎指數(shù)4.2%，空隙率40%。

2.5 外加劑

廠家：山西運城，減水率23%，堿含量0.03%，pH值7.3，固含量15.56%，對鋼筋腐蝕：無，抗壓強度——1 d：152 MPa，3～7 d：126 MPa，28 d：126 MPa。

3 配合比設(shè)計及試驗

3.1 配合比設(shè)計

3.1.1 膠凝材料用量

(1)混凝土配制強度fcuo，MPa：

fcuo=50+1.645×5=58.2

(2)水泥在標準膠砂中的體積比Vco：

(3)水泥水化形成槳體強度σc，MPa：

3.1.2 水泥基準用量的確定

(1)標準稠度水泥漿的表觀密度ρ0，kg/m3：

(2)水泥質(zhì)量強度比c，kg·m-3/MPa：

(3)基準水泥用量C0,kg：

C0=7.78×58.2=453

(4)膠凝材料的分配αF：

設(shè)定水泥和粉煤灰占基準水泥用量的百分比：XC=85%，XF=15%

計算得到水泥和粉煤灰的用量C和F,kg :

C=453×85%=385

3.1.3 膠凝材料用水量 及外加劑用量的確定

(1)膠凝材料標準稠度用水量WR，kg：

WR=(385+95×1.05)×0.27=131

(2)泌水系數(shù)MW，kg：

(3)膠凝材料拌合用水量W1，kg：

(4)外加劑用量的確定：

用聚羧酸計減水劑2%進行試驗，水泥凈漿流動擴展度達到240 mm，1 h保留值235 mm，大于設(shè)計坍落度200 mm±30 mm，將聚羧酸計減水劑調(diào)整到1.8%進行試驗，凈漿流動擴展達到210 mm，1 h保留值200 mm，與設(shè)計坍落度200 mm一致，確定外加劑合理摻量為1.8%。

3.1.4 砂子用量及用水量的確定

(1)砂子用量S，kg：

(2)砂子潤濕用水量W2min和W2mix，kg：

W2min=(6%-2.76%)×894=29

W2max=(8%-2.76%)×894=47

3.1.5 石子用量及用水量的確定

(1)石子用量G，kg：

894×17.2%=725

(2)石子潤濕用水量W3，kg：

W3=725×2.7=20

3.1.6 總用水量的確定(單位為kg)

膠凝材料拌合用水量為W1=105；

潤濕砂子所需的水為W2=29～47；

潤濕石子所需的水為W3=20；

混凝土總用水量為W總=W1+W2+W3=154～172。

3.1.7 C50混凝土配合比設(shè)計計算結(jié)果

水泥：385，粉煤灰：95，砂子：894，石子：725，預濕用水量：49～67，膠材用水量：105，外加劑：4.8。

3.2 試配

3.2.1 工作性

用以上配合比進行試配，配制的混凝土拌合物和易性良好，初始坍落度230 mm，擴展度580 mm，3 h坍落度損失20 mm，含氣量4%，不離析，不泌水，滿足施工設(shè)計要求。

3.2.2 混凝土力學性能

(1)抗壓強度。按照已確定的配合比進行重復試驗，將其做成邊長為100 mm的立方體試塊并對其做各齡期的抗壓強度檢測，驗證該配合比的穩(wěn)定性，試驗結(jié)果見表1。

表1 C50混凝土的抗壓強度 單位：MPa

從試驗結(jié)果可以看到，采用以上原材料和配合比試配成的C50混凝土，其28 d抗壓強度全部能夠達到設(shè)計要求，28 d以后強度仍會繼續(xù)增長，完全滿足興泉高鐵連續(xù)梁C50預應力混凝土的技術(shù)要求。

(2)耐久性。連續(xù)梁預應力混凝土耐久性主要考慮抗?jié)B性和抗凍性，本試驗按照標準試驗方法進行抗?jié)B性和抗凍性試驗。試驗結(jié)果表明，本試驗配制的C50混凝土抗?jié)B等級達到P10，抗凍等級達到F300,完全滿足預應力連續(xù)梁工程結(jié)構(gòu)使用。

4 工程應用

4.1 工程概況

經(jīng)過試驗檢測合格后，采用以上配比生產(chǎn)的C50混凝土應用于興泉鐵路寧化跨泉南高速特大橋預應力連續(xù)梁工程項目施工。

4.2 拌合物性能

為保證工程質(zhì)量，在混凝土生產(chǎn)過程中，隨機抽取樣品，觀察運輸與施工過程中混凝土拌合物坍落度及其損失值、含氣量。混凝土強度等級：C50，坍落度(mm)0：220、30 min：215、1 h：200，擴展度：500 mm，含氣量：2.0%。

4.3 抗壓強度

在施工現(xiàn)場留置3、7、 28 d的立方體試件，養(yǎng)護到齡期后根據(jù)抗壓強度均值μfcu,均方差Sfcu,最小強度值fcu,min,合格判定系數(shù)λ1等參數(shù)進行檢測及評定。

結(jié)果見表2。

表2 C50 混凝土強度評定

4.4 耐久性

在混凝土施工過程中制作的C50混凝土抗?jié)B試件和抗凍試件，養(yǎng)護達到齡期經(jīng)第三方檢測抗?jié)B等級達到P10，抗凍等級達到F300。

4.5 質(zhì)量評定

本項目生產(chǎn)的C50混凝土在興泉高鐵項目連續(xù)梁大范圍使用，混凝土拌合物運送到施工現(xiàn)場時，坍落度損失小于10%，工作性能良好，易于泵送，滿足了橋梁工程對混凝土澆筑連續(xù)性的要求，經(jīng)檢測評定，混凝土各項技術(shù)指標達到設(shè)計要求。

5 結(jié)論

本項目采用P.O42.5水泥，自制中砂和碎石，利用數(shù)字量化混凝土配合比設(shè)計計算方法和預濕骨料工藝，配制出優(yōu)質(zhì)的混凝土，成功應用于興泉高鐵連續(xù)梁工程項目，保證了橋梁工程對混凝土質(zhì)量的要求，得到了業(yè)主和設(shè)計單位的好評，值得混凝土行業(yè)推廣。