C55高距離泵送混凝土配合比設(shè)計

摘 要：高強(qiáng)度、高泵送距離混凝土的主要控制指標(biāo)是強(qiáng)度和可泵性。文中通過粉煤灰-硅灰摻和料替代粉煤灰-礦粉摻和料來配置混凝土，有效改善了混凝土的可泵性，并保證了混凝土的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度，使得工程施工順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)度；可泵性；硅灰

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，混凝土泵送高度越來越大，強(qiáng)度提高，黏度增大，造成泵送施工困難，給整個施工澆筑過程帶來一系列技術(shù)難題。

1 工程概況

牛欄江特大橋是國家高速公路G85昭通至?xí)啥蔚目刂菩怨こ讨弧Ｖ鳂蛏喜繕?gòu)造為102m+190m+102m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁。設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級為C55，主箱梁0～2號段內(nèi)摻聚丙烯纖維，泵送最大高度超過130m。

2 配合比設(shè)計

2.1 原材料

P·O52.5水泥、 F類Ⅰ級粉煤灰、S 95級礦粉、5mm～25mm連續(xù)級配碎石、細(xì)度模數(shù)2.9河砂、飲用水、高性能聚羧酸減水劑。

2.2 配合比初步設(shè)計

（1）水膠比W/B：混凝土配置強(qiáng)度為64.9MPa，該混凝土用掛籃懸臂澆筑。根據(jù)施工工藝和施工工期安排，要求混凝土7d強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%，結(jié)合以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇水膠比0.27～0.29。

（2）用水量和膠材用量：根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，參照C60高性能泵送混凝土膠材總量不宜大于530kg/m3，礦物摻和料不宜小于膠材總量的20%。選取用水量140 kg/m3，膠材總量在（483～518）kg/m3之間，粉煤灰、礦粉占膠材總量的20%，摻配比例為4：6。

（3）砂率：根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，泵送混凝土砂率宜控制在35%～45%范圍內(nèi)，選取砂率為40%。

（4）外加劑摻量：由于泵送高度超過100m，設(shè)計坍落度為200mm±20mm，外加劑摻量依據(jù)混凝土試拌確定為膠凝材料總量的1.45%。

（5）根據(jù)以上配合比設(shè)計參數(shù)值，按照水膠比0.27、0.28、0.29，混凝土原材用量（kg/m3）水泥：粉煤灰：礦粉：砂子：碎石：水：外加劑依次為

（a）415：41：62：769：1153：140：7.51；

（b）400：40：60：776：1164：140：7.25；

（c）386：39：58：783：1174：140：7.00。

所測得坍落度190mm～200mm，擴(kuò)展度550mm～560mm，1h坍落度經(jīng)時損失5mm～10mm，3次混凝土拌合物性能基本一致； 7d和28d抗壓強(qiáng)度（MPa）依次為（a）60.3、71.0；（b）56.4、68.6；（c）53.3、64.8。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，選取（b）水膠比為0.28的配合比作為理論配合比。

2.3 配合比驗(yàn)證

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及施工設(shè)計說明，對選定配合比進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證和試泵。6次強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證7d 和28d抗壓強(qiáng)度均滿足施工及配置強(qiáng)度要求，但在試泵過程中發(fā)現(xiàn)泵壓上升較快，泵送出口泌水較多，特別是在添加聚丙烯纖維后泌水情況進(jìn)一步加大。對泵送出口混凝土進(jìn)行取樣，7d抗壓強(qiáng)度僅為49.3MPa，經(jīng)分析原因?yàn)榛炷猎诟邏罕盟瓦^程中泌水較多，帶走部分水泥漿液，造成實(shí)際水泥用量減少，強(qiáng)度下降。

3 配合比優(yōu)化

3.1 原材料更換

經(jīng)過更換原材料生產(chǎn)廠家及配合比微調(diào)，均未有效改善其可泵性能。經(jīng)查閱相關(guān)高泵送混凝土資料，決定采用硅灰替代礦粉進(jìn)行配合比設(shè)計。

3.2 新配合比設(shè)計

根據(jù)《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》，耐久性混凝土硅灰摻量一般不超過膠材總量的8%，而硅灰推薦用量一般為5%～10%，故硅灰摻量取5%。同時為了降低因此帶來的早期水化熱增大和混凝土開裂風(fēng)險，將粉煤灰摻量提高到15%，新配合比中粉煤灰、硅灰摻量為（d）78：26；（e）75：25；（f）72：24，其余材料比例不變。

所測得坍落度210mm～220mm，擴(kuò)展度600mm～610mm，1h坍落度經(jīng)時損失0～5mm，3次混凝土拌合物性能也基本一致；7d和28d抗壓強(qiáng)度（MPa）依次為（d）61.4、69.6；（e）58.6、66.0；（f）54.8、63.4。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，選取（e）水膠比為0.28的配合比作為新理論配合比。

3.3 新配合比驗(yàn)證

同樣對選定配合比進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證和試泵。6次強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證7d 和28d抗壓強(qiáng)度均滿足施工及配置強(qiáng)度要求，試泵過程中泵壓保持穩(wěn)定，泵送連續(xù)流暢，添加聚丙烯纖維后也泵送順利。對泵送出口混凝土進(jìn)行取樣，抗壓結(jié)果也滿足要求。確認(rèn)配合比為水泥：粉煤灰：硅灰：砂子：碎石：水：外加劑=400：75：25：776：1164：140：7.25。

4 原因分析

在泵送混凝土施工中，硅灰由于比表面積較大，是礦粉和粉煤灰的40倍之多，可吸附混凝土中大量自由水而減少泌水，減少自由水在集料界面上的聚集，從而提高混凝土的強(qiáng)度和改善混凝土的可泵性。礦粉顆粒表面呈多棱面狀，改善和易性方面不如粉煤灰的微珠效應(yīng)，使得混凝土粘聚性增大，保水性差，容易泌水。從而在高距離泵送混凝土?xí)r泵壓增大，泌水量較多，造成施工澆筑困難。

5 結(jié)語

在本工程實(shí)例中，在礦粉-粉煤灰雙摻混凝土不能滿足施工需要時，采用硅灰-粉煤灰雙摻達(dá)到了預(yù)期目的。粉煤灰、礦粉、硅灰作為混凝土摻和料，在工程應(yīng)用中各有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境、工藝及耐久性要求等，選擇合適的礦物摻和料和摻配比例，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)。

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作者簡介：杜博淵（1983-），男，陜西西安人，工程師，研究方向：工程試驗(yàn)檢測。