摘要:某高铁连续梁所需C50混凝土要求非常高,根据大量的试验以及成功的生产经验,最终确定了在现有原材料质量基础上配制出满足市政工程对混凝土强度、工作性、表观质量等技术要求的 C50 高性能混凝土配合比。阐述了C50混凝土的原材料选择以及配合比设计。C50混凝土广泛运用于桥梁的上部结构中,由于混凝土配合比设计不合理,往往引起混凝土强度不合格、收缩裂缝等问题发生。
关键词:混凝土配合比设计;强度;试验;
1前言
随着当前经济的发展，高铁起着不可替代的作用，在高铁上部结构中，如梁板等混凝土设计强度基本上采用了C50 混凝土或者大于 C50 的混凝土。对 C50 以上的混凝土，其原材料选择、配合比设计、混凝土施工都至关重要。
2 高性混凝土性能要求
2.1 性能要求
高性能混凝土具有耐久性好、强度高、变形小等特点，掺加高效减水剂还具有坍落度较大和早强等优点。高性能混凝土材料致密坚硬，抗渗抗冻性能好，但是其对原材料要求非常严格，混凝土质量容易受到生产、运输、浇注和养护过程各种环境因素影响。桥梁既要受到车辆载荷反复作用又受到自然环境和气候的直接影响。因此在配合比设计过程中要进行严格的配比试验研究，配合比必须满足混凝土强度以及施工要求。由于高性能混凝土多用于关键部位，因此可按实际强度的平均值达到设计要求的 1.15 倍进行配合比设计。因此本次试验要求采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在严格的质量管理条件下生产高性能混凝土，除了水泥、水、集料以外，还要掺加混合料和高性能外加剂，重点保证混凝土的耐久性、工作性、力学性能、适应性、体积稳定性以及经济合理性。其中新拌混凝土的工作性、硬化混凝土强度和耐久性是高性能混凝土的基本要素。
3 材料与 配合比设计
3.1 原材料选择
3.1 材料
水泥 ： P•O42.5，28d 抗折强度 9.6MPa，抗压强度 53.6 MPa ；砂 ：河砂，细度模数 2.7，含泥量 2.8% ；石 ：山碎石，砂厂，5 ～ 25mm，连续级配，压碎指标 9.6%，针片状含量 8.3% ；粉煤灰 ：Ⅰ级， 细度 7.8%， 需水量比 94%，烧失量 3.6% ；矿渣粉 ：福州福清 S95 级，比表面积 464m2/kg,流动度比 106%，28d 活性指数 98% ；萘系高效减水剂 SA-1 ：减水率 20%，含固量30% ；HL-1 聚羧酸减水剂 ：减水率 27%，含固量 24% ；聚丙烯单丝纤维 ：规格型号 19 mm ；钢纤维。
3.2 配合比设计与结果讨论
3.2.1 掺不同减水剂试拌混凝土的配合比及对应的强度对比分别用萘系减水剂与聚羧酸减水剂配制了混凝土，其配合比及相应的强度如表 1 所示。由表 1 可以看出用聚羧酸外加剂试拌混凝土强度明显高于萘系高效减水剂 ；而且单掺粉煤灰混凝土的强度明显高于双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土。在表 1 中可以看出单掺粉煤灰和聚羧酸的配合比 7d 强度刚好达到 C50 设计强度等级的 100%,并无多大富余系数，所以需进行进一步的试验 ,以保证 7d 强度控制在 C50 设计强度等级的 100% 以上。以下试验外加剂全部用聚羧酸。在实验中还发现砂石的含泥量对聚羧酸的掺量影响特别大，当砂含泥量达 5% ～ 6% 时，聚羧酸的掺量会由 1% 提高到 1.5%，对混凝土的成本提高很大，应以注意。
3.2.2 不同比例的矿物掺和料配合比及强度对比用不同比例的粉煤灰和矿渣粉配制混凝土，并调整 W/C，其配合比及相应的强度如表 2 所示。由表 2 可以看出随着水灰比的减小混凝土强度逐渐升高 ,而水灰比为 0.28 时为最佳生产配合比。此配比 7d 强度达到C50 设计强度等级的 110%，但是混凝土拌合物稠度较大，泵送所需压力较大。该组实验也说明可以通过降低水灰比来获得高强度的混凝土，但是水灰比并不是越低越好，而是在能达到强度等级要求的时候尽量取较大的水灰比，目的是减低泵送压力，否则无法泵送或者泵送困难。
4 结论
（1）使用减水率较高的聚羧酸减水剂配制的混凝土强度明显高于使用萘系减水剂的混凝土。特别是在砂石料质量较差的时候要配制高强度等级混凝土必须使用聚羧酸高效减水剂才能达到强度等级要求。砂石的含泥量对聚羧酸的掺量影响特别大，应以注意。
（2）可以通过降低水灰比来获得高强度的混凝土。但是水灰比并不是越低越好，而是在能达到强度等级要求的时候尽量取较大的水灰比，目的是减低泵送压力，否则无法泵送或者泵送困难。
(3) 针对泵送困难和强度不是很高的问题，可使用硅灰来调节。当掺量适当时，既可以降低混凝土的粘聚性，又可以明显提高混凝土的强度。
(4) 掺聚丙烯纤维和钢纤维可显著提高混凝土的抗压和抗折强度。但掺纤维的混凝土的坍落度损失较大，掺钢纤维的混凝土和易性降低明显，流动性差，应以注意。
5 结论
总之，通过今年在工作中一系列的试验和总结，本人认为要做好设计配合比需要充分考虑以下几点：一是，要注重混凝土配合比的严谨与质量，也就是必须满足设计要求；二是，混凝土配合比一定要具有良好的施工性能，即工作和易性；三是，混凝土配合比要保证一定的耐久性；四是，混凝土配合比在满足以上几点的同时要争取做到节约成本，降低水泥用量，一定要摆脱一个误区就是水泥越多越好，强度越高这样的观念。 只有做好以上几点，才能做到严格控制 C50 混凝土从配合比设计并且在施工中应严格控制、及时调整才能保证混凝土的施工质量。
参考文献：
［1］JGJ55-2011 普通混凝土配合比设计规程[S].
［2］GB 50119-2013 混凝土外加剂应用技术规范[S].
[3] JTG E30- 2005,公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].
[4] GB 50164- 2011,混凝土质量控制标准[S].
[5]周桂明,郑 娜,丁吉臣,等. C60免振自密实高性能混凝土的配制及应用[J].商品混凝土,2009,(4):45- 47.
[6]周怀智.高性能混凝土结构耐久性的施工控制[ J].界桥梁,2009,(4):73- 75.
论文作者:周仁
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/26
标签：混凝土论文; 强度论文; 水灰比论文; 羧酸论文; 减水剂论文; 原材料论文; 耐久性论文; 《基层建设》2017年4期论文;