C50混凝土配合比設(shè)計(jì)

喬永愛

【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

C50 concrete mix proportion design

Qiao Yong-ai

（Shanxi Provincial Highway Luliang Branch Luliang Shanxi 033000）

【Abstract】C50 concrete used in highway bridge superstructure concrete mix than that caused by unreasonable design concrete strength failed， and the phenomenon of shrinkage cracks， appearance and other quality defects often occur at the same time resulting in increased production costs. This article discusses the C50 concrete in the selection of raw materials and with the C50 concrete mix proportion design of reference points for determining note.

【Key words】Selection of raw materials；To determine the mixture ratio

目前，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以上混凝土的原材料選擇、配合比的設(shè)計(jì)、試拌中需注意的事項(xiàng)，結(jié)合本人多年來對(duì)橋梁上預(yù)應(yīng)力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。

集料的性能對(duì)混凝土的強(qiáng)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(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(xì)集料。

砂的好壞對(duì)C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。

應(yīng)優(yōu)先選取級(jí)配良好的河砂，因?yàn)楹由氨容^干凈，含泥量少，砂中石英顆粒含量較多，級(jí)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(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，否則容易引起新拌混凝土的運(yùn)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(xì)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(qiáng)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(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)值來測(cè)定，粗集料強(qiáng)度一般宜為混凝土強(qiáng)度的1.5倍～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(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，針片狀總含量小。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，通常采用兩種規(guī)格的石子進(jìn)行摻配，即使用連續(xù)級(jí)配碎石，減小空隙率小。

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。

1.2 水泥。

水泥優(yōu)先選取旋窯生產(chǎn)其強(qiáng)度等級(jí)42.5或52.5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。

1.3 外加劑。

因C50混凝土的水泥用量比較大，水膠比小，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、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。

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(shí)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(shí)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(huì)導(dǎo)致過度緩凝或離析等不良現(xiàn)象。

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≥60MPa，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，如無(wú)近期同一品種混凝土的統(tǒng)計(jì)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(xì)粉）]一般不大于0.4，這是配合比設(shè)計(jì)的特點(diǎn)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0.30、0.32、0.34、0.36、0.38五個(gè)水灰比進(jìn)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(shí)，固定漿集體積比為35∶65可以很好地解決強(qiáng)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。

在混凝土的配比設(shè)計(jì)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質(zhì)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(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。

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(shí)，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(xì)骨料的顆粒級(jí)配等因素，由經(jīng)驗(yàn)確定砂率，一般坍落度在75～90mm時(shí)宜取0.28%～0.33%，坍落度在170～200mm時(shí)宜取0.37%～0.40%。

2.1.6 砂、石用量。

按絕對(duì)體積法計(jì)算。根據(jù)配合比全計(jì)算法的基本觀點(diǎn)：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(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)不小于攪拌機(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、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)過運(yùn)輸才入模如果混凝土的坍落度損失過大導(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、泵送等施工工藝過程中的坍落度的損失確保混凝土入模時(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》JGJ55-2011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。通過原材料的合理選擇，正確的材料計(jì)算，能試配出滿足設(shè)計(jì)、施工要求的C50混凝土。

上述C50混凝土配制過程中考慮混凝土強(qiáng)度，未對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期性、耐久性驗(yàn)證，同時(shí)設(shè)計(jì)過程中未使用粉煤灰等材料，來達(dá)到降低水泥用量，減少混凝土收縮，降低成本的目的，是配合比設(shè)計(jì)中不足的部分。