C50混凝土配合比設(shè)計

許國森 魏選君

（英德市英昊混凝土有限公司）

C50混凝土配合比設(shè)計

許國森 魏選君

（英德市英昊混凝土有限公司）

C50混凝土通常運用于高速公路橋梁的上部構(gòu)造中，由于混凝土配合比設(shè)計不合理引起混凝土的強度不合格、收縮裂縫、外觀等質(zhì)量缺陷的現(xiàn)象時有發(fā)生，同時造成生產(chǎn)成本的增大。本文論述了C50混凝土在原材料的選擇及配合比確定時注意的要點，供C50混凝土配合比設(shè)計時參考。

原材料；選擇；配合比；設(shè)計

在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中如梁、板等混凝土的設(shè)計強度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以對C50以上混凝土的原材料的選擇、配合比的設(shè)計、混凝土的施工是至關(guān)重要的。下面就C50以上混凝土的原材料選擇、配合比的設(shè)計、試拌中需注意的事項，結(jié)合本人多年來的生產(chǎn)經(jīng)驗，對橋梁預(yù)應(yīng)力C50混凝土配合比的設(shè)計及原材料的選擇注意要點作如下介紹。

1 原材料

1.1 集料

集料的性能對混凝土的強度、工作性等將起著極其重要的作用?；炷林屑象w積大約占混凝土體積的3/4由于所占的體積相當(dāng)大，所以集料的質(zhì)量對混凝土的技術(shù)性能和生產(chǎn)成本均產(chǎn)生一定的影響，在配制C50混凝土?xí)r對集料的強度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質(zhì)的含量、吸水率等必須認真檢驗嚴(yán)格選材，這樣才能配制出既滿足技術(shù)性能要求，又能降低混凝土的生產(chǎn)成本的C50混凝土。

1.1.1 細集料

砂的好壞對C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。應(yīng)優(yōu)先選取級配良好的河砂，因為河砂比較干凈，含泥量少，砂中石英顆粒含量較多，級配一般都能符合要求。而山砂一般不能使用，山砂中含泥量較大，且含有較多的風(fēng)化軟弱顆粒。

砂的細度模數(shù)宜控制在2.6以上，細度模數(shù)小于2.5時拌制的混凝土拌和物顯得太粘稠，施工中難以振搗且由于砂細在滿足相同和易性要求時增大水泥用量。這樣不但增加了混凝土的成本而且影響混凝土的技術(shù)性能如混凝土的耐久性、收縮裂縫等。砂也不宜太粗，否則容易引起新拌混凝土的運輸澆筑過程中離析及保水性能差，從而影響混凝土的內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量。C50泵送混凝土細度模數(shù)控制在2.6～2.8之間最佳。另外還要注意砂中雜質(zhì)的含量比如云母、泥的含量過高，不但影響混凝土拌和物的和易性而且影響混凝土的強度、耐久性引起混凝土的收縮裂縫等其他性能。

1.1.2 粗集料

粗集料的強度、顆粒形狀、表面特征、級配、雜質(zhì)的含量、吸水率對C50混凝土的強度有著重要的影響。配制C50以上混凝土對粗集料的強度的選取是十分重要的。高強度的集料才能配制出高強度的混凝土。應(yīng)選取質(zhì)地堅硬、潔凈的碎石。其強度可用巖石立方體強度或碎石的壓碎指標(biāo)值來測定，粗集料強度一般宜為混凝土強度的1.5～2倍，或壓碎指標(biāo)不宜低于規(guī)定值。粗集料的顆粒形狀、表面特征對C50以上混凝土的粘結(jié)性能有著較大的影響，應(yīng)選取近似立方體的碎石，其表面粗糙且多棱角，針片狀總含量小。影響C50以上混凝土的強度重要因素有集料的強度、水泥石、水泥石與集料之間的粘結(jié)強度而混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)是水泥石和集料界面的粘結(jié)。由于粗集料的表面粗糙、粒徑適中，提高了混凝土的粘結(jié)性，從而提高了混凝土的抗壓強度。

集料的級配是指各粒徑集料相互搭配所占的比例，其檢驗的方法是篩分。級配是集料的一項重要的技術(shù)指標(biāo)，對混凝土的和易性及強度有著很大的影響。配制C50混凝土最大粒徑不超過31.5mm，因為C50混凝土一般水泥用量在440～5OOKg/m3之間，水泥漿較富余由于大粒徑集料比同重量的小粒徑集料表面積要小，其與砂漿的粘結(jié)面積相應(yīng)要小，其粘結(jié)力要低，且混凝土的均質(zhì)性差，所以大粒徑集料不可能配制出高強度混凝土。集料的級配要符合要求，且集料的空隙要小，通常采用兩種規(guī)格的石子進行摻配，即使用連續(xù)級配碎石，減小空隙率。集料中的泥土、石粉的含量要嚴(yán)格控制，其含量大不但影響混凝土拌和物的和易性而且降低混凝土的強度，影響混凝土的耐久性引起混凝土的收縮裂縫等。

1.2 水泥

水泥優(yōu)先選取強度等級42.5或52.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，且質(zhì)量穩(wěn)定，水泥的質(zhì)量越穩(wěn)定強度波動越小。

1.3 外加劑

因C50混凝土的水泥用量較大，水膠比小，強度要求高，混凝土拌和物較粘稠，這樣給混凝土的施工提出了更高的要求。為了滿足混凝土的性能及施工要求，改善混凝土的和易性及提高性能，同時降低水泥用量，減少工程成本，外加劑的選擇尤為重要。選用外加劑應(yīng)著重從以下幾個方面考慮:延緩混凝土的初凝時間、提高混凝土的早期強度、增加后期強度、減少混凝土坍落度的損失、水泥的相容性、外加劑的穩(wěn)定性。通常選用高效減水劑、高效緩凝減水劑、高效早強減水劑等。

配制C50混凝土關(guān)鍵之一是選擇與水泥相溶性好的外加劑。外加劑與水泥的適應(yīng)性較好時表現(xiàn)為：新拌混凝土工作性能得到明顯的改善、坍落度損失小、混凝土密實性好、混凝土各耐久性指標(biāo)有較大提高等。普通減水劑在正常摻量下減水率約8%～10%，用量過大則又會導(dǎo)致過度緩凝或離析等不良現(xiàn)象。

1.4 摻和料

配制C50混凝土中摻入一定量的礦粉和粉煤灰，可降低混凝土的粘度，改善混凝土的和易性和可泵性，可調(diào)整粉料的級配，提高混凝土的密實性，還能控制混凝土的升溫，降低水化熱。所以選用韶鋼S95級礦粉，Ⅱ級粉煤灰。

2 配合比的設(shè)計

2.1 配合比的計算

2.1.1 試配強度的確定

通常C50混凝土施工配制強度要求≥60MPa，其計算式如下:

fcu0=fcuk+1.645σ

式中：

fcu0——混凝土的施工配制強度MPa；

fcuk——混凝土的設(shè)計配制強度MPa；

σ——施工單位的混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差，如無近期同一品種混凝土的統(tǒng)計資料取6MPa。

2.1.2 水灰比的確定

混凝土的水膠比〔水/（水泥+礦物微細粉）〕一般不大于0.4，這是配合比設(shè)計的特點之一。低水膠比能降低混凝土的孔隙率并減小孔隙尺寸，通過混凝土的低滲透性來保證其耐久性。嚴(yán)格控制水膠比是保證高性能混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵之一。C50混凝土宜采用以下0.3、0.32、0.34、0.36、0.38五個水灰比進行試拌來確定最佳水灰比，通常采用0.34作為基準(zhǔn)水灰比。

2.1.3 漿集比

水泥漿與骨料（亦稱集料）的比例為漿集比。采用適宜的集料時，固定漿集比為35:65可以很好地解決強度、工作性和體積穩(wěn)定性之間的矛盾，配制出理想的混凝土。

2.1.4 用水量的確定

在混凝土的配合比設(shè)計中，確定單位用水量是必須的。C50混凝土中由于摻入高效減水劑，坍落度的大小在很大程度上可通過高效減水劑的性能和摻量來控制，因此，不能用確定普通混凝土用水量的方法來確定單位用水量。根據(jù)石料的粒徑、高效減水劑的減水率及摻量來確定。一般坍落度為75～90mm時，用水量宜控制在145～160Kg/m3；坍落度在170～200mm時用水量宜控制在160～170Kg/m3。

2.1.5 砂率

砂率主要影響混凝土的工作性。當(dāng)水膠比不同時，混凝土中的最優(yōu)砂率也有所變化。C50混凝土的砂率可根據(jù)膠凝材料總量、粗細骨料的顆粒級配等因素，由經(jīng)驗確定砂率，一般坍落度在75～90mm時宜取0.28%～0.33%，坍落度在170～200mm時宜取0.37%～0.40%。

2.1.6 砂、石用量

按絕對體積法計算。根據(jù)配合比全計算法的基本觀點：石子的空隙由干砂漿來填充；干砂漿的空隙由水來填充。則可根據(jù)確定的水灰比、用水量、砂率及砂的表觀密度確定砂子的用量；1000L混凝土中除去干砂漿和水的體積則為石子的體積。

2.2 試拌調(diào)整

使用攪拌機前，應(yīng)用與試配時混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比進行涮膛，以免正式試拌時水泥砂漿粘附桶壁。試拌量應(yīng)不小于攪拌機額定量的1/4，混凝土的攪拌方式及加料宜與生產(chǎn)時使用的方法相同，特別是外加劑的摻法是同時摻還是后摻。試拌得出的拌和物坍落度不能滿足要求或粘聚性、保水性不好時，應(yīng)保證水灰比不變的條件下，相應(yīng)的調(diào)整用水量和外加劑的摻量或砂率。用水量調(diào)整的幅度不能過大，因C5O混凝土的水灰比低，增加用水量相應(yīng)水泥用量的增大幅度較大。如通過以上調(diào)整混凝土拌和物仍不能滿足混凝土運輸、泵送等施工工藝的要求或混凝土的性能要求，則要考慮重新選擇水泥或外加劑或聯(lián)系減水劑生產(chǎn)廠家調(diào)整好減水劑與水泥的適應(yīng)性。混凝土拌和物坍落度的檢驗應(yīng)測定0min、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要經(jīng)過運輸才入模，如果混凝土的坍落度損失過大，將導(dǎo)致運至現(xiàn)場的混凝土無法入模澆注。因此配合比設(shè)計時要認真考慮混凝土在運輸、泵送等施工工藝過程中的坍落度的損失確?；炷寥肽r的坍落度。

2.3 配合比的確定

當(dāng)拌和物實測密度與計算值之差的絕對值不超過計算值2%時，可不調(diào)整；大于2%時，按《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011規(guī)定進行相應(yīng)的調(diào)整。C50混凝土配合比確定后應(yīng)對配合比進行6～8次的重復(fù)試驗進行驗證，其平均值不應(yīng)低于配制的強度值確保其穩(wěn)定性，因有些因素對普通混凝土C40以下影響不大但對C5O及以上混凝土的影響往往比較顯著。

3 結(jié)語

配制C50混凝土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)原材料，水泥要求42.5級以上，粗集料要求最大粒徑為31.5mm、堆積密度大、含泥量少、針片狀少，細集料要求細度模數(shù)2.6以上、含泥量低，外加劑應(yīng)根據(jù)季節(jié)要求優(yōu)選高效減水劑或緩凝高效減水劑以滿足施工需要和強度要求。通過合理選擇原材料，正確計算材料，才能試配出滿足設(shè)計、施工要求的C50混凝土。

高性能混凝土是未來的一個趨勢，它不但具有良好的耐久性、用水量較低、流動性好、抗離析性高，從而具有較優(yōu)異的填充性，有較好的自密實性，在施工過程中能更加方便滿足施工要求，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價?！?/p>

［1］JGJ55-2011，普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程［S］.

［2］JGJ/T283-2012，自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程［S］.