橋隧施工水泥砼全覆蓋配合比設計研究

歐代軍

摘 要：橋隧施工水泥砼可施工性、質量、原材料的變化、施工配合比的經濟性，已是每個橋隧項目重點關注對象。評價施工配合比的好壞首先是可施工、質量符合要求，其次是經濟性和外觀質量。本文特提出全覆蓋、經濟配合比設計、施工理念。

關鍵詞：橋隧施工;全覆蓋配合比;設計研究

中圖分類號：U445? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）11-0152-03

1前言

橋隧施工水泥混凝土一般是具有高工作性、高強度、高耐久性的綜合性能優(yōu)良的高性能混凝土。

其特點是：

（1）拌合料呈高塑或流態(tài)、可泵送、不離析，便于澆筑密實。

（2）在凝結硬化過程中和硬化后的體積穩(wěn)定，水化熱低，不產生微細裂縫，徐變小。

（3）有很高的抗?jié)B性。其中高工作性是高性能混凝土必須具備的首要條件，即高流動性、高抗離析性、高間隙通過性、高填充性、高密實性、高穩(wěn)定性;并同時具備低成本的技術經濟合理性。

在一般的項目中砼的標號跨度在C25-C50之間，砼的水膠比在0.3-0.5之間，每方砼膠凝材料用量在300-500之間，砂率在32-42%之間。

目前橋隧項目的砼施工和易性的現(xiàn)狀：坍落度基本在180-240mm、擴展度在400-700mm，才能符合現(xiàn)在工人對施工的要求?；臼┕l件為集中攪拌，砼運輸車送到施工現(xiàn)場，砼從輸送車中倒出需120mm以上坍落度，運輸過程砼需保坍，如果1h小于20mm，則初始坍落度至少在180mm以上。受這些條件的限制，砼初始坍落度設計一般在180-240mm。

2全覆蓋配合比設計的定義

原材料變化引起的變量，及時調整施工配合比是施工過程質量控制的關鍵：砂子細度模數(shù)、含泥量、級配的變化，石子級配、含泥量、形狀變化。水泥一般來說相對是穩(wěn)定的材料，但有些水泥使用時溫度仍很高也會引起一些變化，粉煤灰的細度需水量比的變化，礦粉的比表面積、需水量比的變化，外加劑對不同材料、環(huán)境變化引起的適應性調整。全覆蓋配合比設計理念就是找出工地上的一些常變量，通過預先系統(tǒng)的配合比設計、試驗，得到項目實施過程中需要實時調整的相關參數(shù)，確保工程質量及比例的經濟性，這樣才能解決當前項目部材料變異性大，地方性材料有時吃“百家飯”現(xiàn)象。充分做好相關預變設計，既能解決一些不穩(wěn)定因素引起的工程質量問題，又能保證工程施工的連續(xù)性，且對經濟配合比的充分利用提供技術支撐。

3全覆蓋配合比設計的基本思路

設計基本思路包括強度全覆蓋思路，預設材料變化全覆蓋思路，經濟性全覆蓋思路，施工適應性全覆蓋思路。

3.1強度全覆蓋基本思路

固定一個用水量，改變不同的水泥用量， 通過外加劑調整保持基本相同的坍落度， 適當調整砂率保證砼和易性，以表1為例：

這樣可以得出在基本施工性能不變的情況下，不同的水泥基水灰比強度發(fā)展的全況，基本能了解C25-C55的強度全圖，如果數(shù)據(jù)異?？杉用軓秃希绻麅啥诉€不能覆蓋可增加點。繪制膠凝材料用量、水膠比的強度關系曲線圖。

3.2經濟性全覆蓋基本思路

其經濟性主要體現(xiàn)在膠凝材料總用量，粗集料級配及形狀，外加劑用量，膠凝材料比例，用水量，天然砂、機制砂及級配，以表2為例：

經濟配合比，就是在滿足施工性、力學、耐久性及施工圖、規(guī)范標準的前提下，通過不同的材料組合找出最佳組合，使材料得到充分利用下，經濟效益最大化，滿足材料變化引起的施工性能、力學性能、耐久性等變化。通過前期配合比試驗預設相關易變性材料及變化的程度對上述性能的影響，調整相關參數(shù)使其達到原理想配合比的要求，保證施工過程不受材料變化而影響其可施工性、經濟性及其他相關性能。

3.3建立不同粉煤灰摻量配合比數(shù)據(jù)庫

粉煤灰摻量數(shù)據(jù)庫，因為膠凝材料中粉煤灰價格最低且能有效改善砼和易性。

定用水量，定坍落度下，相同粉煤灰摻量，不同水膠比與強度的關系。

定用水量，定坍落度下，相同水膠比不同粉煤灰摻量與強度的關系及與水化溫升的關系。

上述二者的集合匯總分析，定用水量，定坍落度，不同的粉煤灰摻量及不同的水膠比，強度的關系，以上詳見表3，圖1為例。

3.4建立同等級、同等施工要求情況下，配合比數(shù)據(jù)庫

同等級、同等施工工藝要求下不同摻合料摻量數(shù)據(jù)庫，用以選擇最優(yōu)方案。

定用水量，定水膠比，定坍落度下，不同摻合料摻量同齡期下的強度關系-配合比優(yōu)選的主要參考值。

定用水量，定水膠比，定坍落度下，不同摻合料摻量，不同養(yǎng)護溫度下同齡期的強度關系，以真實反映砼構件的強度發(fā)展情況，用以指導施工-采用溫度同溫匹配養(yǎng)護技術獲得真實的構件砼強度增長情況。

定用水量，定水膠比，定坍落度下，相同水膠比，不同摻合料摻量與標準溫濕度下，養(yǎng)護齡期的關系-采用標準溫濕度養(yǎng)護下，獲得試件評定強度增長情況，以上詳見表4，圖2為例。

3.5全覆蓋配合比的試驗及分析

相同施工性能要求，不同水膠比下的力學性能的匯總分析，找出強度與水膠比的關系。

相同施工性能要求，相同水膠比，不同摻合料摻量比例下，強度與齡期的關系、強度與養(yǎng)護溫度的關系，找出最佳經濟配合比，及溫升與摻合料的關系，對指導有溫升要求砼配合比設計及施工提供參考依據(jù)。

預設材料變化時（特別是粗細骨料），用相同的施工性能要求，不同水膠比下，對砼施工性能、力學性能的影響，找出需要調整的因子，如水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑，使其施工性與力學性能滿足項目要求。

4 單個配合比的優(yōu)化試驗

根據(jù)項目的施工要求，如果采用不同粒徑的粗骨料或不同的膠凝材，也可根據(jù)具體的設計，上下做五個水膠比了解這一級別的強度，新拌砼性能，減少以全項目強度覆蓋為目的試驗次數(shù)，但比現(xiàn)有規(guī)范多了二個水膠比，這樣可減少工作量，又能了解強度與材料關系的寬度。

某項目C50基準海工砼配合比，其詳見表5，表6，表7。

表中C30指水泥保留總量的30%，S10指的是礦粉取代總量的10%，F(xiàn)70指粉煤灰取代總量的70%，其他以此類推。

在水膠比為0.32的情況下，比較方案1#、2#、3#、4#可以得到，在保證水泥30%不變的前提下，隨著礦粉取代比例的提高，混凝土強度逐漸上升。到礦粉取代至20%至30%時，強度不再提高。同樣在比較方案5#、6#、7#、8#可以得到，保證水泥20%不變的前提下，隨著礦粉取代比例的提高，混凝土強度同樣逐漸上升。產生這種狀況的主要原因在于礦粉受到水泥激發(fā)后，在28天的活性可達到115%，超過了水泥和粉煤灰，詳見圖3。

各方案中水膠比為0.32情況下，僅方案4#、7#、8#的28天強度超過了50MPa，但考慮到施工因素，混凝土配制強度強度應達到60MPa，所有的8個方案均無法滿足要求，需要增加水泥比例。在確定水泥50%，粉煤灰取代率30%，礦粉取代率20%的基礎上針對不同水膠比進行試驗，所得結果如下表8。

比較上述方案，其強度均滿足需求，但水膠比0.34狀況下坍落度較大，和易性差，易離析?？紤]成本因素，水膠比為0.32的最為適合。因此，采用水膠比0.32，水泥50%，粉煤灰取代率30%，礦粉取代率20%的方案。

優(yōu)化后與原始配合比相同，說明原始配合比已經是最優(yōu)方案，詳見表9，表10。

5 結語

高性能混凝土外觀質量通病種類多，造成的原因也不盡相同。因此，在解決這類問題時要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況做具體分析，進行反復試驗，找出其中的主要因素，采取相應的措施，才能收到最佳防治效果。混凝土施工工程是一項多部門、多工種聯(lián)合作業(yè)的施工過程，各部門各工種之間的聯(lián)合協(xié)作對施工管理提出了很高的要求，建議采用全員質量管理的管理模式，一種自上而下的全員質量管理模式。各所屬部門和人員進行多層次，多梯隊的層層把關制度。領導必須重視和關注，提出明確的質量管理目標并安排落實，跟蹤檢查，明確獎懲，達到質量管理的目標。

參考文獻：

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