李瑞鵬

（山西路橋集團陽蟒高速公路有限責任公司，山西 太原 030006）

0 引言

自密實混凝土指在澆筑工序后，不借助振搗而僅在自重作用下穿過鋼筋間隙、填充模板空隙并流平的一類混凝土，具有良好的工作性，凝結硬化后表現出很好的耐久性與強度。不同于普通混凝土材料，使用自密實混凝土材料來進行預制件生產，雖然成本上會略有提升，但預制件在工程性能與外觀上具有突出優(yōu)勢[1]。鑒于此，本文將以某橋梁工程項目為例，對高標號C50自密實混凝土配置及施工應用進行研究。

1 原材料

（1）水泥

項目采用某牌P·O52.5水泥，其化學成分見表1，品質檢測結果見表2。

表1 P·O52.5水泥化學成分分析

表2 P·O52.5水泥性能檢測

（2）粉煤灰

所用粉煤灰的化學成分見表3，性能檢驗結果見表4，滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596—2017）規(guī)定的I級粉煤灰技術要求。

表3 粉煤灰化學成分分析

表4 粉煤灰性能檢驗

（3）外加劑

本項目采用TK-ZM高性能自密實功能型外加劑（檢測結果見表5），混凝土性能指標采用海螺P·O52.5水泥。

表5 TK-ZM高性能自密實功能型外加劑性能檢驗（其他指標）

2 配合比設計

（1）配合比設計過程中，混凝土配制強度按下式計算：

式（1）中：fcu,0為混凝土配制強度（MPa）；fcu,k為混凝土設計齡期的抗壓強度標準值（MPa）；σ為混凝土強度標準差（MPa）。

根據不同強度等級，配合比按照表6中混凝土強度標準差σ值選用。

表6 標準差σ值

最終，C50混凝土配制強度（σ選6.0MPa）為：

（2）拌和物性能檢驗指標主要包括含氣量、坍落度、擴展度、坍落度經時損失、凝結時間、流動性（T500）、通過鋼筋間隙能力（L形箱表示）、填充密實性（U形儀）、黏度（V漏斗流出時間）等[2]。試驗應按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）和《普通混凝土拌和物性能試驗方法標準》（GB/T 50080—2016）規(guī)定的方法進行。

（3）在符合混凝土拌和物性能要求的基礎上，試件性能檢測指標包括：抗壓強度（7d,28d）、彈性模量、抗?jié)B性、抗裂性、氯離子滲透、干縮性。這些試驗檢測應嚴格遵照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）與《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T 50082—2009）中規(guī)定的方法。

（4）配合比的試配、調整、檢驗與確定。基于設計方案所要求的混凝土強度等級，依據表7中相應的配合比參數配制混凝土拌和物，并根據檢測結果逐步調整，以此來使得材料各項力學性能與工作性滿足相應的要求，并得到該配合比下的砂率與外加劑用量。

表7 拌和物調試設計參數表

基于所得砂率與外加劑用量，按照表1中的參數完成試配，其中不同組別在確定砂率與外加劑用量時應當基于具體參數做出適當的調整。

試配后,對測得的數據進行比對，選擇其中工作性、抗壓強度及經濟性都比較突出的試件參數，對其進行微調后即為基本配合比。

根據上一步驟得到的基本配合比確定單位體積材料所需的各項原材料用量。首先需要按照式（3）～式（4）計算校正系數δ，并將設計中的各項原材料用量均乘以δ得到材料最終用量。

式（3）～式（4）中：ρc,t為混凝土表觀密度實測值；ρc,c為混凝土表觀密度計算值。

復驗設計配合比下混凝土試件的28d抗壓強度：以基本配合比配制3盤混凝土，其中每盤包含3個試件。這9個混凝土試件的實測28d平均抗壓強度不應低于試配強度，其中最低強度值不應小于0.95倍試配強度。

在對28d抗壓強度進行復驗的同時，需對試件的耐久性及其他力學性能進行檢驗，檢驗結果也應滿足相應的標準。

對試驗結果進行分析，基于工程預期要求對基本配合比進行優(yōu)化，得到推薦配合比。

（5）配合比設計需注意以下事項：①為了盡可能縮小室內試驗與實際工程之間的差異，將施工中材料真實的吸水性、含水量指標納入計算范圍，保障配合比在實際工程中的適用性，還應當利用現場材料重復多組試驗進行檢驗[3]；②以耐久性作為判斷標準來確定水膠比。對于高強度的混凝土而言，其水膠比一般不宜過小，否則混凝土的黏性會更大，導致管道的摩阻力增大，不利于工程泵送且爆管風險更高[4]；③為了滿足混凝土在水化熱、耐久性、抗裂性等方面的要求，膠凝材料用量應當盡可能限制在550kg/m3以下；④本項目試驗環(huán)節(jié)不容許振搗，混凝土應具有較好的自密實能力[5]。

3 預制T梁C50自密實混凝土配合比設計指標

本工程使用C50混凝土，配合比設計時不僅考慮影響混凝土配合比的水膠比、砂率、粗/細骨料、外加劑4個因素，還要考慮工程使用部位，采用正交設計。選用相同的水泥、不同的碎石、不同的砂、不同的外加劑，對相同施工部位的混凝土進行不同水膠比設計。新拌混凝土設計技術指標要求見表8和表9，同時需滿足常態(tài)C50混凝土技術指標，水膠比用0.32和0.35。

表8 新拌混凝土設計技術指標要求

表9 混凝土硬化性能指標要求

4 外加劑優(yōu)選

根據本項目的具體環(huán)境，開發(fā)適用于該項目的自密實功能型外加劑。按照配合比設計組數進行混凝土試拌，對比混凝土形態(tài)和強度，對混凝土配合比進行初步優(yōu)選?；谙嗤浜媳?、不同外加劑，對比混凝土的耐久性指標，綜合分析外加劑對混凝土的影響。

（1）混凝土性能試驗

混凝土性能試驗技術要求如表10所示。

表10 混凝土耐久性試驗技術要求

（2）配合比選取

在相同配合比、相同環(huán)境下進行配合比試驗。外加劑摻量根據拌和物性能來確定（出機狀態(tài)滿足所有指標性能要求）。最終選取的配合比見表11。

表11 外加劑影響試驗用配合比

（3）不同外加劑試驗結果

針對不同外加劑選取配合比，試驗結果見表12。

表12 針對不同外加劑的試驗結果

（4）試驗結果分析

①使用同膠凝材料、同砂率、同水膠比，配置相同技術要求的C50自密實混凝土，在滿足新拌混凝土要求的情況下，W01的功能型外加劑摻量是1.0%，W02的摻量是1.3%，W03是1.4%；

②使用W01功能型外加劑配置的混凝土，抗?jié)B等級高、抗蝕系數好且電通量小，其混凝土耐久性能明顯高于其他外加劑；

③從混凝土耐久性分析，應考慮添加自密實功能型外加劑，以增加預制梁的使用壽命。

5 結語

本文綜合分析原材料選取、配合比設計、外加劑優(yōu)選、硬化混凝土耐久性及施工工藝，設計生產出合格的預制梁，研究發(fā)現功能型外加劑對自密實混凝土的影響最大，生產之前需選取較合適的外加劑，其他砂石、膠凝材料等原材料在滿足相關建設標準的情況下進行合理試配。在實際施工中，應考慮不同地區(qū)原材料對C50自密實混凝土的影響。未來隨著自然資源越來越緊缺，需進一步研究再生材料對C50自密實混凝土的影響。