C60機制砂高強高性能混凝土在山區(qū)高寒地區(qū)的配制

黃 盛

（貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001）

1 項目概況

由貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司第六分公司承建的黔織高速公路T2標六沖河特大橋位于黔西至織金交界處，該橋主橋為195m＋438m＋195m的雙塔斜拉橋，北引橋（黔西岸）為3×30m T型梁橋，南引橋（織金岸）為19×30m T型梁橋，全橋總長1508m，設(shè)計基準期為100年，為黔織高速公路的主要控制性工程。根據(jù)貴州黔西至織金地區(qū)山區(qū)氣候環(huán)境特點，結(jié)合六沖河特大橋項目工地原材料特性及施工現(xiàn)場條件，經(jīng)過大量的試驗設(shè)計與驗證，確定并建議六沖河特大橋上部結(jié)構(gòu)主梁用C60機制砂高強高性能混凝土配合比。

2 配合比設(shè)計技術(shù)要求

由于混凝土的耐久性指標檢驗周期較長，施工單位應(yīng)充分考慮試驗周期和可能出現(xiàn)的原材料變化等因素，提前進行配合比的選定工作，并考慮到出現(xiàn)特殊情況的可能，做好技術(shù)儲備工作。同時對于高強高性能混凝土的最大水膠比、最小水泥用量、最低膠凝材料用量、最大膠凝材料用量以及礦物摻合料摻量應(yīng)根據(jù)具體施工環(huán)境條件與設(shè)計要求通過試驗選定。

山區(qū)高寒環(huán)境下機制砂高強高性能混凝土配合比設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：應(yīng)盡可能減少混凝土膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量；控制總膠凝材料用量，適量單摻或復(fù)摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細礦渣粉等礦物摻合料；選用低水化熱和低堿含量的水泥，盡可能避免使用早強水泥和高C3A含量的水泥；優(yōu)選高效減水、適量引氣和能改善細化混凝土孔結(jié)構(gòu)、能明顯改善或提高混凝土耐久性能的復(fù)合聚羧酸減水劑；機制砂、碎石應(yīng)嚴格控制泥及泥塊含量、針片狀顆粒含量，優(yōu)化級配。

本工程六沖河特大橋用C60機制砂高強混凝土配合比設(shè)計參數(shù)應(yīng)滿足：總膠凝材料用量不大于550kg／m3，不宜小于450kg／m3；優(yōu)選復(fù)摻粉煤灰和硅灰復(fù)合礦物摻合料，也可單摻粉煤灰或礦渣粉，礦物摻合料的摻量不應(yīng)小于10%；機制砂含泥量應(yīng)嚴格控制，小于0.8%；砂率應(yīng)根據(jù)混凝土狀態(tài)，控制在43%～48%之間；粗骨料最大粒徑不宜大于26.5mm；優(yōu)選聚羧酸減水劑。

3 選料及配合比的配制

3.1 C60混凝土的試配

在計算混凝土配合比時，首先應(yīng)滿足混凝土的工作性，應(yīng)保證混凝土坍落度達到180～220mm，擴展度應(yīng)大于500mm，且流動性能好，不泌水。鑒于采用機制砂配制大流動度的C60混凝土在貴州尚屬首次，無成功的經(jīng)驗和資料參考。最初，采用正常加工的機制砂進行C60混凝土試配，碎石采用二級配（5～16mm，16～31.5mm），符合5～31.5mm連續(xù)級配要求，水泥采用海螺牌P·O52.5水泥，減水劑采用山西黃騰生產(chǎn)的AS—2（水劑）。摻合料采用山西生產(chǎn)的硅灰，配出的混凝土強度均達不到試配要求。

為在保證混凝土工作性的情況下提高強度，試驗室對原材料進行大量試驗分析，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中有一定的含泥量。通過將砂用水沖洗干凈，再經(jīng)過篩分，砂中細顆粒（0.315mm以下）含量偏少，拌出的混凝土離析，根據(jù)機制砂的級配要求，摻加適量的粉煤灰代替砂中的細顆粒含量，配出的混凝土強度雖能滿足要求，但泌水以及保水性差，況且在實際施工中工地上用水洗砂是無法達到要求的。根據(jù)機制砂及碎石的生產(chǎn)情況和試驗室所做試驗，碎石的含泥量比砂的含泥量小得多，碎石的含泥量只在0.5%以內(nèi)，如果用碎石加工機制砂，砂的含泥量可大大減小，在生產(chǎn)過程當中也容易控制。

3.2 原材料及性能指標

水泥選用52.5強度等級的普通硅酸鹽水泥，選用貴州地區(qū)海螺水泥或烏蒙山水泥。粉煤灰選用二級或一級普通粉煤灰，優(yōu)選一級粉煤灰。如選用二級粉煤灰，其燒失量、需水量比和細度三項技術(shù)性能指標中應(yīng)僅一項達不到一級要求。機制砂細度模數(shù)應(yīng)小于3.3，含泥量小于1%，石粉含量宜小于12%，亞甲藍測試值應(yīng)小于1.0。為控制機制砂的含泥量，機制砂應(yīng)選擇合適的生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)，建議機制砂生產(chǎn)工藝采用碎石破碎機制砂工藝。如采用機制砂水洗工藝，應(yīng)定期測試水洗機制砂的石粉含量。碎石最大粒徑應(yīng)不大于26.5mm，含泥量應(yīng)小于1%。優(yōu)選二級配，5～16mm和16～26.5mm兩檔碎石比例優(yōu)選4∶6，也可采用連續(xù)級配碎石。建議碎石采用水洗工藝，以確保控制其含泥量。減水劑優(yōu)選聚羧酸減水劑，也可選用氨基磺酸鹽減水劑。具體減水劑用量應(yīng)根據(jù)其固含量與混凝土工作性性能需求而定。無論選用何種外加劑，均應(yīng)添加一定的合理引氣組分，確?；炷林羞m當?shù)暮瑲饬?，以提高混凝土的耐久性?/p>

采用碎石加工砂進行試驗，把碎石篩出26.5mm以上顆粒，將碎石調(diào)配成5～25mm的連續(xù)級配，再將砂適當調(diào)整，配出的混凝土坍落度在200～220mm之間，擴展度均大于550mm，同時采用水城生產(chǎn)的礦碴微粉做混凝土摻合料；另外配制不加摻合料的C60混凝土，并用“烏蒙山”牌水泥和“海螺”牌水泥進行混凝土試配比較。在混凝土試配過程中，采用不同的減水劑（UNF—3C、聚羧酸）進行試驗比較，先后用4種砂率和石粉含量均不同的砂進行試配比較。試配結(jié)果表明，UNF—3C減水劑配的混凝土坍落度在160～190mm之間，AS—2減水劑配出的混凝土坍落度在190～220mm之間，而聚羧酸減水劑配出的混凝土坍落度變化很大，在160～245mm之間。

在C60混凝土配制過程共采用不同砂率、不同水膠比的C60混凝土試驗54種，通過試驗比較，選定其中3組強度滿足試配要求、膠凝材料總量也滿足規(guī)范和設(shè)計要求的混凝土配合比進行驗證。

經(jīng)試驗，C60機制砂高強高性能混凝土坍落度180～220mm，擴展度≥500mm；坍落度保持性方面，1h坍落度損失不大于30mm，擴展度≥500mm；抗壓強度方面，3d≥30MPa，7d≥55MPa，28d≥70MPa；混凝土28d彈性模量不小于3.5×104MPa。本試驗室對P·O52.5水泥膠砂強度進行了兩次檢測，結(jié)果表明，采用海螺牌水泥配制而成的膠砂強度為57.9MPa、57.4MPa，采用烏蒙山牌水泥配制而成的膠砂強度為62.6MPa、63.1MPa。經(jīng)優(yōu)選的C60機制砂高強高性能混凝土配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比材料數(shù)量表

4 結(jié)語

通過混凝土試配強度和單價分析，用機制山砂配制大流動度C60混凝土，不但從經(jīng)濟上節(jié)約成本，降低工程造價，而且混凝土抗壓強度和各項物理性能指標均滿足工地施工要求，為六沖河大橋主梁施工創(chuàng)造了條件，贏得了時間，為貴州用機制山砂配制大流動度C60混凝土開辟了先例。

[1]劉愛亮，喬志琴.對混凝土配合比設(shè)計和試配問題的探討[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2011，（5）：118-119.

[2]唐章洪.淺析混凝土配合比設(shè)計和試配[J].四川建筑，2008，（S1）：31-33.

[3]陳富強，曹世偉，黃少軍.寒旱地區(qū)高強混凝土試配技術(shù)研究[J].甘肅科技，2007，（1）：11-15.