C50混凝土配合比設計

【摘要】C50混凝土普通運用于高速公路橋梁的上部構造中，由于混凝土配合比設計不合理引起混凝土的強度不合格、收縮裂縫、外觀等質量缺陷的現象常有發生同時造成生產成本的增大。本文論述了C50混凝土在原材料的選擇及配合比確定時注意的要點供C50混凝土配合比設計時參考。

【關鍵詞】原材料的選擇；配合比的確定

目前，在橋梁的上部結構中如梁、板等混凝土的設計強度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以對C50以上混凝土的原材料的選擇、配合比的設計、混凝土的施工是至關重要的。下面就對C50以上混凝土的原材料選擇、配合比的設計、試拌中需注意的事項，結合本人多年來對橋梁上預應力C50混凝土配合比的設計及原材的選擇注意要點作如下簡述。

1. 原材料

1.1集料。

集料的性能對混凝土的強度、工作性等將起著極其重要的作用。混凝土中集料體積大約占混凝土體積的3/4由于所占的體積相當大，所以集料的質量對混凝土的技術性能和生產成本均產生一定的影響，在配制C50混凝土時對集料的強度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質的含量、吸水率等必須認真檢驗嚴格選材。這樣才能配制出既滿足技術性能要求，又能降低混凝土的生產成本的C50混凝土。

1.1.1細集料。

砂的好壞對C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。

應優先選取級配良好的河砂，因為河砂比較干凈，含泥量少，砂中石英顆粒含量較多，級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，且含有較多的風化軟弱顆粒。

砂的細度模數宜控制在2.6以上，細度模數小于2.5時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在滿足相同和易性要求時增大水泥用量。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輸澆筑過程中離析及保水性能差從而影響混凝土的內在質量及外觀質量。C50泵送混凝土細度模數控制在2.6～2.8之間最佳。

另外還要注意砂中雜質的含量比如云母、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。

粗集料的強度、顆粒形狀、表面特征、級配、雜質的含量、吸水率對C50混凝土的強度有著重要的影響。

配制C50以上混凝土對粗集料的強度的選取是十分重要的。高強度的集料才能配制出高強度的混凝土。應選取質地堅硬、潔凈的碎石。其強度可用巖石立方體強度或碎石的壓碎指標值來測定，粗集料強度一般宜為混凝土強度的1．5倍～2倍，或壓碎指標不宜低于規定值。

粗集料的顆粒形狀、表面特征對C50以上混凝土的粘結性能有著較大的影響，應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以上混凝土的強度重要因素有集料的強度、水泥石、水泥石與集料之間的粘結強度而混凝土中最薄弱的環節是水泥石和集料界面的粘結。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性能從而提高了混凝土的抗壓強度。

集料的級配是指各粒徑集料相互搭配所占的比例，其檢驗的方法是篩分。級配是集料的一項重要的技術指標，對混凝土的和易性及強度有著很大的影響。配制C50混凝土最大粒徑不超過31.5mm，因為C50混凝土一般水泥用量在440～500Kg/m3，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，其與砂漿的粘結面積相應要小，其粘結力要低，且混凝土的均質性差，所以大粒徑集料不可能配制出高強度混凝土。集料的級配要符合要求，且集料的空隙要小，通常采用兩種規格的石子進行摻配，即使用連續級配碎石，減小空隙率小。

集料中的泥土、石粉的含量要嚴格控制，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。

水泥優先選取旋窯生產其強度等級42.5或52.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，旋窯生產的水泥質量穩定。水泥的質量越穩定強度波動越小。

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方面考慮：延緩混凝土的初凝時間、提高混凝土的早期強度、增加后期強度、減少混凝土坍落度的損失、水泥的相容性、外加劑的穩定性。通常選用高效減水劑、高效緩凝減水劑高效早強減水劑。

配制C50混凝土關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性較好時表現為：新拌混凝土工作性能得到明顯的改善；坍落度損失小；混凝土密實性好；混凝土各耐久性指標有較大提高等。普通減水劑在正常摻量下減水率約8％～10％，用量過大則又會導致過度緩凝或離析等不良現象。

2. 配合比的設計

2.1配合比的計算。

2.1.1試配強度的確定。

通常C50混凝土施工配制強度要求≥60MPa，其計算式如下：fcu0=fcuk+1.645σ

式中fcu0——混凝土的施工配制強度MPa

fcuk——混凝土的設計配制強度MPa

σ——施工單位的混凝土強度標準差，如無近期同一品種混凝土的統計資料取6MPa。

2.1.2水灰比的確定。

混凝土的水膠比［水/(水泥+礦物微細粉)］一般不大于0.4，這是配合比設計的特點之一。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。嚴格控制水膠比是保證高性能混凝土質量的關鍵之一。C50混凝土宜采用以下0.30、0.32、0.34、0.36、0.38五個水灰比進行試拌來確定最佳水灰比，通常采用0.34作為基準水灰比。

2.1.3〖JP3〗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，固定漿集體積比為35∶65可以很好地解決強度、工作性和體積穩定性之間的矛盾，配制出理想的混凝土。〖JP〗

2.1.4用水量的確定。

在混凝土的配比設計中，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，用水量宜控制在145～160Kg/m3；坍落度在170～200mm時用水量宜控制在160～170Kg/m3。

2.1.5砂率。

砂率主要影響混凝土的工作性。當水膠比不同時，混凝土中的最優砂率也有所變化。C50混凝土的砂率可根據膠凝材料總量、粗細骨料的顆粒級配等因素，由經驗確定砂率，一般坍落度在75～90mm時宜取0.28%～0.33%，坍落度在170～200mm時宜取0.37%～0.40%。

2.1.6砂、石用量。

按絕對體積法計算。根據配合比全計算法的基本觀點：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試拌調整。

使用攪拌機前應用與試配時混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比進行涮膛，以免正式試拌時水泥砂漿粘附桶壁。試拌量應不小于攪拌機額定量的1/4，混凝土的攪拌方式及加料宜與生產時使用的方法相同，特別是外加劑的摻法是同時摻還是后摻。

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，應保證水灰比不變的條件下，相應的調整用水量和外加劑的摻量或砂率。用水量調整的幅度不能過大，因C50混凝土的水灰比低，增加用水量相應水泥用量的增大幅度較大。如通過以上調整混凝土拌和物仍不能滿足混凝土運輸、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系減水劑生產廠家調整好減水劑與水泥的適應性。

混凝土拌和物坍落度的檢驗應測定0min、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要經過運輸才入模如果混凝土的坍落度損失過大導致運至現場的混凝土無法入模澆注。因此配合比設計時要認真考慮混凝土在運輸、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的坍落度。

2.3配合比的確定。

當拌和物實測密度與計算值之差的絕對值不超過計算值2%時，可不調整；大于2%時，按《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011規定進行相應的調整。C50混凝土配合比確定后應對配合比進行6～8次的重復試驗進行驗證，其平均值不應低于配制的強度值確保其穩定性，因有些因素對普通混凝土C40以下影響不大但對C50混凝土C50以上的影響往往比較顯著。

3. 結語

配制C50橋梁混凝土應選用優質原材料水泥要求42.5級以上的旋窯水泥，粗集料要求最大粒徑31.5mm、堆積密度大、含泥量少、針片狀少，細集料要求細度模數2.6以上、含泥量低，外加劑應根據季節要求優選高效減水劑或緩凝高效減水劑以滿足施工需要和強度要求。通過原材料的合理選擇，正確的材料計算，能試配出滿足設計、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度，未對其進行長期性、耐久性驗證，同時設計過程中未使用粉煤灰等材料，來達到降低水泥用量，減少混凝土收縮，降低成本的目的，是配合比設計中不足的部分。

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［文章編號］1619-2737（2012）03-12-386

［作者簡介］喬永愛（1973.12-），女，職稱：工程師，畢業于北方工業大學，專業理化檢驗。