不同配合比高強(qiáng)混凝土工作性能驗(yàn)證分析

曾小聰

（貴港市宏港城鄉(xiāng)建設(shè)投資有限責(zé)任公司，廣西 貴港 537000）

0 引言

科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土的配合比可以保證混凝土的施工、使用中的工作性能[1]，有利于提高工程的經(jīng)濟(jì)性。高強(qiáng)混凝土常用于大型工程及重要工程，對(duì)質(zhì)量要求較高，且其強(qiáng)度受配合比的影響較大，因此，對(duì)高強(qiáng)度混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制?；炷猎O(shè)計(jì)一般以強(qiáng)度作為首要控制指標(biāo)，同時(shí)還需滿足耐久性及可操作性等要求。關(guān)于混凝土的配合比，國(guó)家和行業(yè)也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算方法，但不同地區(qū)、不同項(xiàng)目混凝土配合比的計(jì)算不能完全依靠工程經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范公式來確定，需要進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)驗(yàn)證分析。本文以貴港市蘇灣大橋工程為依托，對(duì)高強(qiáng)混凝土進(jìn)行了“工作性”配合比設(shè)計(jì)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)，為高強(qiáng)混凝土應(yīng)用于大型橋梁橋面預(yù)制件提供經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

蘇灣大橋及布線工程位于廣西貴港市，起點(diǎn)為港區(qū)大道，終點(diǎn)為江南大道。橋梁為雙塔雙索面斜拉橋，全長(zhǎng)680m，主跨徑334m。主梁采用鋼橫梁預(yù)應(yīng)力混凝土邊主梁組合梁結(jié)構(gòu)，橋梁中心線上梁高3.0m，全寬34.0m。橋面板采用C60混凝土，橋面板長(zhǎng)9m，寬3m，厚0.25m，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力和耐久性要求橋面板均采用C60混凝土。貴港蘇灣大橋橋面預(yù)制件采用商品混凝土，運(yùn)距18km，廣西夏季平均氣溫28°，最高氣溫42°。橋面板混凝土施工期間其工作性能難以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，因而通過調(diào)整混凝土的配合比，使混凝土的工作性滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。

蘇灣大橋橋面預(yù)制件A-001至A-009施工期間混凝土現(xiàn)場(chǎng)工作性能的差異主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）混凝土坍落度160～220mm，現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)性特別差；

（2）混凝土損失特別大，設(shè)計(jì)7.5m3的預(yù)制件需要供給8m3的材料；

（3）混凝土振動(dòng)后的懸浮漿>2cm；

（4）混凝土早期強(qiáng)度較快，澆筑后10min內(nèi)混凝土不能拉毛。

2 材料選擇

2.1 水泥

水泥作為混凝土中的膠結(jié)材料，其成分、細(xì)度等方面對(duì)混凝土的使用效果影響很大。本次試驗(yàn)水泥選用華潤(rùn)水泥（貴港）有限公司“潤(rùn)豐”牌P·O42.5R早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥，其初始強(qiáng)度較高，有利于施工安排，穩(wěn)定性較好，華潤(rùn)水泥的初始強(qiáng)度通過添加緩凝劑的方法解決。

2.2 集料

由于起骨架和填充作用的集料在混凝土中用量占大部分比例，合理的集料比例使混凝土既具有良好的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，又能更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。試驗(yàn)細(xì)骨料采用冠峰自產(chǎn)混凝土力線砂，細(xì)度模數(shù)2.8，石粉含量4.1%，泥塊含量0%，MB值0.6。粗骨料為冠峰自產(chǎn)混凝土力線5～25mm連續(xù)級(jí)配碎石，其中配合比例為5~10mm為30%，10~25mm為70%。壓壞值為9.2%，泥含量為0.2%，泥塊含量為0.1%，針片狀碎石含量為4.7%。

2.3 爐渣粉末

適當(dāng)添加混合物可以改善混凝土的流動(dòng)度，降低水化熱，提高混凝土的使用性能。本文配比試驗(yàn)礦渣粉采用貴港市鴻耀新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉。

2.4 添加劑與水

通過將不同的添加劑摻入混凝土中，可以改善其性能。試驗(yàn)使用廣西港譽(yù)環(huán)保科技有限公司LC-2緩凝型高性能減水劑。可以改善混凝土和易度，保證混凝土強(qiáng)度的可靠性，節(jié)約水泥用量[3]。水就地采用飲用水。

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 混凝土配制強(qiáng)度

混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為60MPa，采用公式計(jì)算：

式中：fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度，MPa；

fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；

σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。

無歷史統(tǒng)計(jì)資料，由規(guī)范查得強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ取6MPa。經(jīng)計(jì)算fcu,0=69.9MPa。

3.2 水膠比確定

水膠比計(jì)算公式為：

αa、αb——回歸系數(shù)；

fb——膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度，MPa；

γf、γs、γc——粉煤灰影響系數(shù)、粒化高爐礦渣粉影響系數(shù)和水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)；

fce,g——水泥強(qiáng)度等級(jí)值，MPa。

由于不具備試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料及粗集料采用碎石，由規(guī)范表查得強(qiáng)度回歸系數(shù)αa值取0.53，αb值取0.20，γf取0.90，γs取1.00，水泥富余系數(shù)γc取1.10。經(jīng)計(jì)算，為了使C60混凝土有良好的和易性，并保證強(qiáng)度，取水膠比W/B=0.30。

3.3 用水量和外加劑

根據(jù)規(guī)范選用單位用水量為220kg/m3。每立方米膠凝材料使用2.0%的緩凝高性能減水劑。減水率為25%，可得混凝土加入減水劑后單位用水量為mw0=165kg/m3，再由水膠比0.3計(jì)算出膠凝材料用量為mb0=mw0(W B)=550kg/m3，外 加 劑 用 量 為mb0×2.0%=11.0kg/m3。

3.4 摻合料和水泥用量

礦渣粉摻量為15%，則礦渣粉用量為mf0=550×15%=83kg/m3，水泥用量mc0=mb0-mf0=550-83=467kg/m3。

3.5 集料用量

通過規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)選定砂率βs為40%，由計(jì)算公式：

計(jì)算得出細(xì)集料用量ms0=694kg/m3，粗集料用量mg0=1041kg/m3，碎石為二級(jí)摻配，因此5～10mm為312kg/m3，10～25mm為729kg/m3。可得到基準(zhǔn)配合比見表1。

表1 基準(zhǔn)配合比（單位：kg/m3）

4 試驗(yàn)結(jié)果

將上節(jié)計(jì)算的水泥混凝土的基準(zhǔn)配合比（W/B=0.30）編號(hào)為GFP-2；W/B=0.28、用水量和砂率不變的配合比編號(hào)為GFP-1；W/B=0.32、用水量和砂率不變的配合比編號(hào)為GFP-3。分別對(duì)3組配合比的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)攪拌，并測(cè)定試驗(yàn)混合混凝土的坍塌度、表觀密度及7d的抗壓強(qiáng)度，材料用量見表2，測(cè)定結(jié)果見表3。

表2 拌合數(shù)量50L時(shí)各材料用量

表3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)攪拌結(jié)果，GFP-1組坍落度為190mm，GEP-2組坍落度為200mm，GFP-3組坍落度為200mm，均在規(guī)范要求范圍內(nèi)，和易性和保水性滿足規(guī)范要求。GFP-1組的表觀密度實(shí)測(cè)值為2450kg/m3，GEP-2組的表觀密度實(shí)測(cè)值為2450kg/m3，GFP-3組的表觀密度實(shí)測(cè)值為2440kg/m3，與計(jì)算值的差均小于表觀密度值的2%，因此各組配比的材料用量不作調(diào)整。GFP-1組的7d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值為64.1MPa，GEP-2組的7d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值為63.0MPa，GFP-3組的7d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值分別為61.5MPa，7d抗壓強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)要求，但隨著水膠比的增大，7d抗壓強(qiáng)度有逐漸降低的趨勢(shì)。比較上述3組配合比試驗(yàn)混合混凝土的測(cè)定結(jié)果，在保證混凝土抗壓強(qiáng)度的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性，采用編號(hào)GFP-2、水膠比W/B=0.3的配合比。

5 結(jié)束語

本文通過計(jì)算得到貴港蘇灣大橋高強(qiáng)混凝土的基準(zhǔn)配合比，以水膠比為變量，對(duì)水膠比分別減少0.02和增加0.02進(jìn)行試驗(yàn)，并測(cè)定試驗(yàn)混凝土的坍塌度、表觀密度和7d抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，3組配合比的試驗(yàn)混凝土和易性、保水性和7d抗壓強(qiáng)度均滿足要求，隨著水膠比的增加，7d抗壓強(qiáng)度逐漸降低，綜合考慮，選擇水膠比為W/B=0.3的配合比，以滿足現(xiàn)場(chǎng)混凝土工作性能的要求。