復(fù)雜環(huán)境等級(jí)下C45泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)及試配

黃銘生

【摘 要】依托新建福廈鐵路的建設(shè)，論文主要探討了湄洲灣跨海大橋海域承臺(tái)、墩身混凝土配合比設(shè)計(jì)及試配。項(xiàng)目所處海域環(huán)境條件復(fù)雜、惡劣，氯鹽環(huán)境（L3）、鹽類結(jié)晶破壞環(huán)境（Y3）、化學(xué)侵蝕環(huán)境（H2），該環(huán)境對(duì)混凝土耐久性及工作性能要求更為嚴(yán)苛，因此要求配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用的水膠比、膠凝材料用量、礦物摻合料選擇范圍更加嚴(yán)格。

【Abstract】Based on the new engineering of Fuzhou-Xiamen railway， this paper mainly discusses the mix proportion design and test configuration of concrete in caps and pier of Meizhou Bay bridge. The environmental condition in the sea area is complex and bad， belongs to chlorinated salt environment （L3）， salt crystal destruction environment （Y3）， and chemical erosion environment （H2）. The environment is more stringent for the durability and performance of concrete. Therefore， the water binder ratio， the amount of cementing material and the selection scope of mineral admixture are more stringent.

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜環(huán)境等級(jí)；泵送混凝土；配合比設(shè)計(jì)

【Keywords】complex environment grade； pump concrete； mix proportion design

【中圖分類號(hào)】TU755.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）04-0165-02

1 引言

為了滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性及現(xiàn)場(chǎng)施工要求，確保工程質(zhì)量以及施工順利進(jìn)行，可采用泵送混凝土進(jìn)行施工。設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C45，坍落度160～200mm，同時(shí)外加劑需要減水劑與引氣劑雙摻，由于現(xiàn)場(chǎng)線路較長(zhǎng)，運(yùn)距跨度大，對(duì)混凝土保坍性能要求較高。

2 配合比用原材料

2.1 水泥

水泥質(zhì)量對(duì)混凝土的質(zhì)量影響較大，因此在選擇水泥時(shí)需對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，水泥采用大田紅獅水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合要求。

2.2 細(xì)集料

由于本項(xiàng)目處于近海地區(qū)，海砂及淡化砂較多，該類砂堿活性較高，對(duì)結(jié)構(gòu)物中鋼筋影響較大，因此不能用于本工程的施工中。砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)選用在2.3～3.0的Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致新拌混凝土和易性差，易離析；過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致混凝土太黏，不利于施工。砂含泥量過(guò)大不但會(huì)影響混凝土的和易性，還會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性能，因此含泥量應(yīng)小于等于2.5。經(jīng)比選決定采用閩江砂廠生產(chǎn)的河砂，該砂級(jí)配良好，屬于Ⅱ區(qū)中砂，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合要求。

2.3 粗集料

粗集料強(qiáng)度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響是較大的，高強(qiáng)度的集料才能配制出高強(qiáng)度的混凝土。碎石強(qiáng)度可用母巖立方體強(qiáng)度或碎石的壓碎指標(biāo)值來(lái)測(cè)定，巖石的抗壓強(qiáng)度應(yīng)比配制的混凝土強(qiáng)度高50%。一般用碎石的壓碎指標(biāo)值來(lái)間接判定巖石的強(qiáng)度是否滿足要求。

碎石應(yīng)選用連續(xù)級(jí)配碎石，因單粒級(jí)碎石生產(chǎn)混凝土和易性較差、容易離析，且其強(qiáng)度應(yīng)符合要求，經(jīng)比選采用仙游楓亭碎石廠生產(chǎn)的5～10mm、10～20mm、16～31.5mm的3檔碎石，通過(guò)2：3：5的比例摻配成5～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合要求。

2.4 粉煤灰

粉煤灰采用湄洲灣電廠生產(chǎn)的F類C50以下粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合要求。

2.5 礦粉

礦粉采用泉州魯新新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級(jí)粒化高爐礦渣粉，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合要求。粉煤灰、礦粉的加入一方面能夠替代一部分水泥，減少水泥用量，節(jié)約成本，并減小水泥水化熱；另一方面可以有效改善混凝土的性能，減少混凝土的氣泡，細(xì)化微小氣泡結(jié)構(gòu)，使混凝土硬化后形成致密結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強(qiáng)度等[1]。

2.6 外加劑

減水劑選用高性能減水劑，相比傳統(tǒng)減水劑，主要需要高性能減水劑更高的減水率、優(yōu)異的保坍性以及更高的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)率。經(jīng)過(guò)比選后決定采用中鐵十一局集團(tuán)橋梁有限公司撫州工業(yè)分公司生產(chǎn)的ZT11-AH（緩凝型）聚羧酸高性能減水劑，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合要求。

3 配合比設(shè)計(jì)及計(jì)算

配合比設(shè)計(jì)主要包含確定試配強(qiáng)度，確定水膠比，計(jì)算用水量，計(jì)算膠凝材料用量、外加劑用量，確定砂率，計(jì)算砂石料用量。

在計(jì)算過(guò)程中，主要考慮到環(huán)境等級(jí)對(duì)最大水膠比、最小膠凝材料的用量以及礦物摻合料的摻配比例的影響。同時(shí)考慮到環(huán)境對(duì)含氣量的要求，本配合比采用了減水劑與引氣劑雙摻，雙摻可以有效改善混凝土的和易性能，使混凝土不容易離析[2]；引入氣泡大小合適，分布均勻，使有害氣泡減少；可調(diào)整范圍大，可以根據(jù)不同的含氣量要求改變引氣劑的摻量。

①確定試配強(qiáng)度

混凝土配置強(qiáng)度由下式計(jì)算：

fcu，0≥（fcu，k+tσ）=45+1.645×5.0=53.2（MPa）

式中：fcu，0——混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；fcu，k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；t——概率度系數(shù)，強(qiáng)度保證率為P=95%時(shí)， t=1.645；σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa），取5.0；

②確定初始水膠比計(jì)算

W/B=0.53×42.5/（53.2+0.53×0.2×42.5）=0.39，根據(jù)試拌實(shí)際情況取W/（C+F+K）=0.34；

③根據(jù)外加劑減水情況，確定摻外加劑的混凝土每方用水量：W=162kg/m3

④計(jì)算膠凝材料用量：mb=mw÷（W/B）=476 Kg/m3；

⑤確定各膠凝材料及減水劑用量：

粉煤灰用量：mf=mb×20%=476×20%=95Kg/m3；

礦粉用量：mk=mb×12%=476×12%=57Kg/m3

水泥用量：mc=mb-mf=476-95-57= 324Kg/m3；

減水劑用量：mj=mb×0.9%=476×0.9%=4.28Kg/m3；

引氣劑劑用量：my=my×0.5%=476×0.5%=2.38Kg/m3；

⑥選取砂率：βs=38%；

⑦ 假定容重： mcp=2400Kg/m3；

⑧計(jì)算砂、石重量：

ms=（mcp-mf-mc-mk-mW）×βs=670Kg/m3

mg=mcp-mf-mc-mW-ms=1092 Kg/m3

根據(jù)計(jì)算，確定理論配合比見(jiàn)下表：

4 配合比試拌

根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)基準(zhǔn)配合比做增大和減小水膠比0.04的調(diào)整，砂率及用水量保持不變[3]。根據(jù)調(diào)整配合比進(jìn)行試拌，然后對(duì)其工作性，耐久性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表：

根據(jù)調(diào)整及試拌結(jié)果可以得出，理論配合比的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足施工要求、耐久性要求，因此無(wú)須再做調(diào)整，確定該配合比可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

①?gòu)?fù)雜環(huán)境等級(jí)下混凝土配合比與普通混凝土配合比在設(shè)計(jì)上并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，計(jì)算過(guò)程基本相同，只是各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)要求更為嚴(yán)格，各項(xiàng)指標(biāo)均需符合規(guī)范要求即可。②影響混凝土工作性、強(qiáng)度、耐久性能的因素有很多，本次配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，只對(duì)部分影響因素進(jìn)行了調(diào)整驗(yàn)證。若有不當(dāng)之處，請(qǐng)各位同仁多多指正。③在拌和站實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中，集料通常會(huì)有不同的含水率，含水率不同，施工配合比也會(huì)發(fā)生變化，這就要求拌和站試驗(yàn)人員勤檢測(cè)。當(dāng)材料發(fā)生變化時(shí)及時(shí)對(duì)配合比做出調(diào)整。④在現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑過(guò)程中，需要隨時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境等級(jí)的變化，以便可以及時(shí)對(duì)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整，使現(xiàn)場(chǎng)混凝土達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。

【參考文獻(xiàn)】

【1】葉堅(jiān)強(qiáng).混凝土配合比設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)分析[J].中國(guó)科技博覽，2010（7）：263-263.

【2】錢剛.C40海工高性能混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 四川建材，2009， 35（4）：30-32.

【3】龔興耀，尹全勇.C45大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用[J].混凝土， 2011（3）：93-95.