淺析Ｃ５０混凝土配合比設(shè)計(jì)

陳　豐　余　瓊

摘要:C50混凝土普通運(yùn)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(jì)不合理,引起混凝土的強(qiáng)度不合格、收縮裂縫、外觀等質(zhì)量缺陷的現(xiàn)象常有發(fā)生,同時(shí)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(shí)注意的要點(diǎn),供C50混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)參考。

關(guān)鍵詞:原材料的選擇;配合比的確定

在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中,如梁板等混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以對(duì)C50以上混凝土的原材料的選擇、配合比的設(shè)計(jì)、混凝土的施工是至關(guān)重要的。下面就對(duì)C50混凝土配合比的設(shè)計(jì)及原材的選擇注意要點(diǎn)作如下簡(jiǎn)述。

1 原材料

1.1 集料

混凝土中集料體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(duì)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(duì)集料的強(qiáng)度、級(jí)配、表面特征、顆粒形狀、雜質(zhì)的含量、吸水率等,必須認(rèn)真檢驗(yàn),嚴(yán)格選材。這樣才能配制出滿足技術(shù)性能要求的C50混凝土,同時(shí)又能降低混凝土的生產(chǎn)成本。

1.1.1 細(xì)集料

砂材質(zhì)的好壞,對(duì)C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。優(yōu)先選取級(jí)配良好的江砂或河砂。砂的細(xì)度模數(shù)宜控制在2.6以上,細(xì)度模數(shù)小于2.5時(shí),拌制的混凝土拌和物顯得太粘稠,施工中難于振搗,且由于砂細(xì),在滿足相同和易性要求時(shí),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,細(xì)度模數(shù)在3.3以上時(shí),容易引起新拌混凝土的運(yùn)輸澆筑過(guò)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(xì)度模數(shù)控制在2.6~2.8之間最佳,普通混凝土控制在3.3以下。另外還要注意砂中雜質(zhì)的含量,比如云母、泥的含量過(guò)高,不但影響混凝土拌和物的和易性,而且影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性,引起混凝土的收縮裂縫等其他性能。含泥量不超過(guò)2%,云母含量小于1%。

1.1.2 粗集料

粗集料的強(qiáng)度、顆粒形狀、表面特征、級(jí)配、雜質(zhì)的含量、吸水率對(duì)C50混凝土的強(qiáng)度有著重要的影響。

配制C50以上混凝土對(duì)粗集料的強(qiáng)度的選取是十分重要的,高強(qiáng)度的集料才能配制出高強(qiáng)度的混凝土。應(yīng)選取質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈的碎石。其強(qiáng)度可用巖石立方體強(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。碎石的壓碎指標(biāo)值小于12%。

粗集料的顆粒形狀、表面特征對(duì)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,針片狀總含量不超過(guò)15%。影響C50以上混凝土的強(qiáng)度重要因素有集料的強(qiáng)度、水泥石、水泥石與集料之間的粘結(jié)強(qiáng)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,這樣提高了混凝土的粘結(jié)性能,從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。

集料的級(jí)配是指各粒徑集料相互搭配所占的比例,其檢驗(yàn)的方法是篩分。級(jí)配是集料的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo),對(duì)混凝土的和易性及強(qiáng)度有著很大的影響。配制C50混凝土最大粒徑不超過(guò)31.5mm,因?yàn)镃50混凝土一般水泥用量在440~500kg/m3,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(qiáng)度混凝土。集料的級(jí)配要符合要求且集料的空隙要小,通常采用二種規(guī)格的石子進(jìn)行摻配。如5~31.5mm連續(xù)極配采用5~16mm和16~31.5mm二種規(guī)格的碎石進(jìn)行摻配。5~25mm連續(xù)級(jí)配采用5~16mm和10~25mm二種規(guī)格進(jìn)行摻配。

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(qiáng)度,影響混凝土的耐久性,引起混凝土的收縮裂縫等。其含泥量要小于1%。

1.2 水泥

優(yōu)先選取旋窯生產(chǎn)其強(qiáng)度等級(jí)42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,旋窯生產(chǎn)的水泥質(zhì)量穩(wěn)定。水泥的質(zhì)量越穩(wěn)定,強(qiáng)度波動(dòng)越小。對(duì)未用過(guò)的水泥廠要進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研。

1.3 外加劑

因C50混凝土的水泥用量比較大,水灰比低,強(qiáng)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(shí)降低水泥用量,減少工程成本,外加劑的選擇尤為重要。選用外加劑因著重從以下幾個(gè)方面考慮:延緩混凝土的初凝時(shí)間,提高混凝土的早期強(qiáng)度,增加后期強(qiáng)度,減少混凝土坍落度的損失,與水泥的相容性,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(qiáng)減水劑。

2 配合比的設(shè)計(jì)

2.1 配合比的計(jì)算

2.1.1 試配強(qiáng)度的確定通常C50混凝土施工配制強(qiáng)度要求≥59.9MPa,其計(jì)算式如下:

fcu0 =fcuk+1.645σ

式中fcu0——混凝土的施工配制強(qiáng)度,MPa

fcuk——混凝土的設(shè)計(jì)配制強(qiáng)度,MPa

σ——施工單位的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,MPa

水灰比的確定:C50混凝土宜采用以下0.30 、0.32、0.34、0.36、0.38五個(gè)水灰比進(jìn)行試拌,來(lái)確定最佳水灰比。通常采用0.34作為基準(zhǔn)水灰比。

用水量的確定:根據(jù)石料的粒徑,高效減水劑的減水率及摻量來(lái)確定,一般坍落度為75~90mm時(shí),用水量宜控制在145~160Kg/m3,坍落度在170~200mm時(shí),用水量宜控制在160~170Kg/m3。

砂率:坍落度在75~90mm時(shí),宜取0.28-0.33。坍落度在170~200mm時(shí),宜取0.37~0.40。

砂、石用量:按絕對(duì)體積法計(jì)算。

2.2 試拌調(diào)整

使用試拌機(jī)前,應(yīng)用與試配時(shí)混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比進(jìn)行涮膛,以免正式試拌時(shí)水泥砂漿粘附桶壁。試拌量應(yīng)不小于試拌機(jī)額定量的1/4,混凝土的攪拌方式及加料,宜與生產(chǎn)時(shí)使用的方法相同,特別是外加劑的摻法,是同時(shí)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和保水性不好時(shí),應(yīng)保證水灰比不變的條件下,相應(yīng)的調(diào)整水量和外加劑的摻量或砂率,用水量調(diào)整的幅度不能過(guò)大,因C50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(guò)以上調(diào)整,混凝土拌和物仍不能滿足混凝土運(yùn)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(yàn),應(yīng)測(cè)定0min、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要經(jīng)過(guò)運(yùn)輸才入模,如果混凝土的坍落度損失過(guò)大,導(dǎo)致運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土無(wú)法入模澆注。因此配合比設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真考慮,混凝土在運(yùn)輸、泵送等施工工藝過(guò)程中的坍落度的損失,確?；炷寥肽r(shí)的坍落度。

2.3 配合比的確定

當(dāng)拌和物實(shí)測(cè)密度與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值2%時(shí),可不調(diào)整。大于2%時(shí)按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2000規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。C50混凝土配合比確定后,應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行6~8次的重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,其平均值不應(yīng)低于配制的強(qiáng)度值,確保其穩(wěn)定性,因有些因素對(duì)普通混凝土(C40以下)影響不大,但對(duì)C50混凝土(C50以上)的影響往往比較顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

配制C50橋梁混凝土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)原材料,水泥要求42.5級(jí)以上的旋窯水泥;粗集料要求最大粒徑31.5mm、堆積密度大、含泥量少、針片狀少;細(xì)集料要求細(xì)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(qiáng)度要求。以上僅為本人在實(shí)際施工中的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn),供同行們參考。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ/T55-2000 混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2001.