高速公路預(yù)制梁混凝土配合比試驗(yàn)分析

毛天慶

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

如今，在高速公路橋梁建設(shè)施工中，預(yù)制梁憑借高效、穩(wěn)定、安全、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)得到越來越多的應(yīng)用。而對(duì)預(yù)制梁而言，其混凝土配合比直接影響預(yù)制梁整體性能，因此有必要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證配合比的合理性，并予以適當(dāng)?shù)膬?yōu)化改進(jìn)?，F(xiàn)結(jié)合某高速公路預(yù)制梁橋工程實(shí)際情況，對(duì)其預(yù)制梁混凝土配合比試驗(yàn)與優(yōu)化作如下分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 混凝土原材料

(1)水泥：采用兩種類型的水泥，強(qiáng)度等級(jí)分別為P·O52.5與P·O42.5，其中，對(duì)于P·O52.5水泥，其比表面積為388 m2/kg，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量為27.8%，安定性為0.5，初凝時(shí)間為2 h23 min，終凝時(shí)間為3 h17 min，3 d與28 d抗壓強(qiáng)度分別為27.9 MPa、55.4 MPa，3 d與28 d抗拉強(qiáng)度分別為5.9 MPa、9.1 MPa。對(duì)于P·O42.5水泥，其比表面積為318 m2/kg，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量為26.7%，安定性為1.0，初凝時(shí)間為3 h2 min，終凝時(shí)間為3 h55 min，3 d與28 d抗壓強(qiáng)度分別為27 MPa、48 MPa，3 d與28 d抗拉強(qiáng)度分別為6.1 MPa、9.1 MPa。

(2)粉煤灰：I級(jí)F類，細(xì)度(45μm)為9.8%，過氧化硫含量27.8%，燒失量3.62%，需水量比93%，活性指數(shù)為85。

(3)石料：采用石灰?guī)r碎石，優(yōu)良級(jí)配，粒徑在10～20 mm范圍內(nèi)。

(4)砂：優(yōu)質(zhì)河砂，細(xì)度模數(shù)為2.61。

(5)高效減水劑。

1.2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)的方法為對(duì)比法，對(duì)優(yōu)化之前和之后的混凝土不同技能性能實(shí)施對(duì)比，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，將水膠比確定為0.29～0.32，將粉煤灰的實(shí)際摻加量確定為10%～30%，具體的配合比編號(hào)根據(jù)膠凝材料實(shí)際用量及粉煤灰摻加量確定。比如，當(dāng)膠凝材料實(shí)際用量取480 kg/m3，同時(shí)粉煤灰實(shí)際摻加量取20%時(shí)，可將配合比的編號(hào)記作A480C20。本次試驗(yàn)共采用以下幾種配合比。

(1)A469C00：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=469∶/∶729∶1 140∶150∶5.6。

(2)A469C20：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=375∶94∶730∶1 140∶141∶5.6。

(3)A469C15：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=399∶70∶731∶1 140∶137∶5.6。

(4)A480C30：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=336∶144∶725∶1 138∶139∶5.4。

(5)A480C20：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=384∶96∶721∶1 134∶144∶5.3。

(6)A480C10：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=432∶48∶721∶1 134∶149∶5.3。

(7)A490C30：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=343∶147∶716∶1 130∶142∶5.6。

(8)A490C20：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=392∶98∶713∶1 128∶147∶5.4。

(9)A490C10：水泥∶粉煤灰∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=367∶123∶711∶1 127∶152∶5.3。

其中，A469C00與A469C20的水泥為P·O52.5，其它均為P·O42.5。根據(jù)以上各配合比，先在試驗(yàn)室對(duì)不同配合比對(duì)應(yīng)的拌和物性能予以試驗(yàn)，然后通過對(duì)外加劑實(shí)際用量的數(shù)量調(diào)整，確保拌和物性能達(dá)到要求，并對(duì)此時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。另外，還要選擇性能相對(duì)較好的在后續(xù)用于硬化試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 性能試驗(yàn)結(jié)果

A469C00：坍落度和1 h坍落度分別為200 mm、190 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為480 mm、465 mm，含氣量為2.8%，容量為2 482 kg/m3，雖然工作性良好，但保水性相對(duì)較差。

A469C20：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、195 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為500 mm、490 mm，含氣量為3.0%，雖然工作性良好，但保水性相對(duì)較差。

A469C15：坍落度和1 h坍落度分別為215 mm、200 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為510 mm、495 mm，含氣量為3.3%，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A480C30：坍落度和1 h坍落度分別為200 mm、190 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為470 mm、460 mm，含氣量為3.1%，容重為2 480 kg/m3，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A480C20：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、200 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為510 mm、500 mm，含氣量為3.2%，工作性與粘聚性均良好。

A480C10：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、200 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為500 mm、490 mm，含氣量為3.1%，容重為2 460 kg/m3，雖然工作性良好，但保水性相對(duì)較差。

A490C30：坍落度和1 h坍落度分別為205 mm、190 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為490 mm、480 mm，含氣量為3.0%，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A490C20：坍落度和1 h坍落度分別為200 mm、190 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為490 mm、480 mm，含氣量為3.1%，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A490C10：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、200 mm，擴(kuò)展度和1 h擴(kuò)展度分別為500 mm、490 mm，含氣量為3.0%，雖然工作性良好，但保水性相對(duì)較差。

上述配合比中，A469C00為最初配合比，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，拌和物流動(dòng)性可以滿足實(shí)際要求，但在保水性上還比較差，在振搗之后容易產(chǎn)生骨料堆積。而當(dāng)采用粉煤灰取代至少10%的水泥后，混凝土的保水性及粘聚性都明顯提高。

2.2 硬化試驗(yàn)結(jié)果

不同配合比對(duì)應(yīng)的各齡期拌和物抗壓強(qiáng)度如圖1所示。

圖1 不同配合比對(duì)應(yīng)的各齡期拌和物抗壓強(qiáng)度

由圖1可知，在優(yōu)化之前，拌和物在各齡期中的抗壓強(qiáng)度都較高。在優(yōu)化過程中，當(dāng)膠凝材料實(shí)際用量保持不變時(shí)，對(duì)水泥類型、粉煤灰摻加量等進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后拌和物抗壓強(qiáng)度和優(yōu)化前沒有太大的差別。

2.3 彈性模量和耐久性能

不同配合比的彈性模量和耐久性能試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 不同配合比的彈性模量和耐久性能試驗(yàn)結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)可知，每個(gè)配合比對(duì)應(yīng)的拌和物，其彈性模量和耐久性能都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過綜合考慮，決定采用A469C15。

3 結(jié) 論

(1)該工程預(yù)制梁的混凝土，其坍落度宜按200 mm嚴(yán)格控制，以此為后續(xù)的振搗與密實(shí)創(chuàng)造良好條件。

(2)水泥建議采用P·O42.5，并在此基礎(chǔ)上摻加其它摻合料，提高拌和物性能。

(3)施工中應(yīng)高度重視外觀質(zhì)量通病的有效整治，從生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，以此達(dá)到理想的效果。