高速公路預制梁混凝土配合比試驗分析

毛天慶

(貴州省交通科學研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

如今，在高速公路橋梁建設施工中，預制梁憑借高效、穩定、安全、環保等優勢得到越來越多的應用。而對預制梁而言，其混凝土配合比直接影響預制梁整體性能，因此有必要通過試驗來驗證配合比的合理性，并予以適當的優化改進?，F結合某高速公路預制梁橋工程實際情況，對其預制梁混凝土配合比試驗與優化作如下分析。

1 試驗部分

1.1 混凝土原材料

(1)水泥：采用兩種類型的水泥，強度等級分別為P·O52.5與P·O42.5，其中，對于P·O52.5水泥，其比表面積為388 m2/kg，達到標準稠度時的用水量為27.8%，安定性為0.5，初凝時間為2 h23 min，終凝時間為3 h17 min，3 d與28 d抗壓強度分別為27.9 MPa、55.4 MPa，3 d與28 d抗拉強度分別為5.9 MPa、9.1 MPa。對于P·O42.5水泥，其比表面積為318 m2/kg，達到標準稠度時的用水量為26.7%，安定性為1.0，初凝時間為3 h2 min，終凝時間為3 h55 min，3 d與28 d抗壓強度分別為27 MPa、48 MPa，3 d與28 d抗拉強度分別為6.1 MPa、9.1 MPa。

(2)粉煤灰：I級F類，細度(45μm)為9.8%，過氧化硫含量27.8%，燒失量3.62%，需水量比93%，活性指數為85。

(3)石料：采用石灰巖碎石，優良級配，粒徑在10～20 mm范圍內。

(4)砂：優質河砂，細度模數為2.61。

(5)高效減水劑。

1.2 試驗方法

本次試驗的方法為對比法，對優化之前和之后的混凝土不同技能性能實施對比，在試驗設計過程中，按照相關經驗，將水膠比確定為0.29～0.32，將粉煤灰的實際摻加量確定為10%～30%，具體的配合比編號根據膠凝材料實際用量及粉煤灰摻加量確定。比如，當膠凝材料實際用量取480 kg/m3，同時粉煤灰實際摻加量取20%時，可將配合比的編號記作A480C20。本次試驗共采用以下幾種配合比。

(1)A469C00：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=469∶/∶729∶1 140∶150∶5.6。

(2)A469C20：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=375∶94∶730∶1 140∶141∶5.6。

(3)A469C15：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=399∶70∶731∶1 140∶137∶5.6。

(4)A480C30：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=336∶144∶725∶1 138∶139∶5.4。

(5)A480C20：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=384∶96∶721∶1 134∶144∶5.3。

(6)A480C10：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=432∶48∶721∶1 134∶149∶5.3。

(7)A490C30：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=343∶147∶716∶1 130∶142∶5.6。

(8)A490C20：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=392∶98∶713∶1 128∶147∶5.4。

(9)A490C10：水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶水∶外加劑=367∶123∶711∶1 127∶152∶5.3。

其中，A469C00與A469C20的水泥為P·O52.5，其它均為P·O42.5。根據以上各配合比，先在試驗室對不同配合比對應的拌和物性能予以試驗，然后通過對外加劑實際用量的數量調整，確保拌和物性能達到要求，并對此時的試驗結果進行記錄。另外，還要選擇性能相對較好的在后續用于硬化試驗。

2 試驗結果與分析

2.1 性能試驗結果

A469C00：坍落度和1 h坍落度分別為200 mm、190 mm，擴展度和1 h擴展度分別為480 mm、465 mm，含氣量為2.8%，容量為2 482 kg/m3，雖然工作性良好，但保水性相對較差。

A469C20：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、195 mm，擴展度和1 h擴展度分別為500 mm、490 mm，含氣量為3.0%，雖然工作性良好，但保水性相對較差。

A469C15：坍落度和1 h坍落度分別為215 mm、200 mm，擴展度和1 h擴展度分別為510 mm、495 mm，含氣量為3.3%，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A480C30：坍落度和1 h坍落度分別為200 mm、190 mm，擴展度和1 h擴展度分別為470 mm、460 mm，含氣量為3.1%，容重為2 480 kg/m3，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A480C20：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、200 mm，擴展度和1 h擴展度分別為510 mm、500 mm，含氣量為3.2%，工作性與粘聚性均良好。

A480C10：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、200 mm，擴展度和1 h擴展度分別為500 mm、490 mm，含氣量為3.1%，容重為2 460 kg/m3，雖然工作性良好，但保水性相對較差。

A490C30：坍落度和1 h坍落度分別為205 mm、190 mm，擴展度和1 h擴展度分別為490 mm、480 mm，含氣量為3.0%，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A490C20：坍落度和1 h坍落度分別為200 mm、190 mm，擴展度和1 h擴展度分別為490 mm、480 mm，含氣量為3.1%，不僅工作性良好，而且粘聚性也較好。

A490C10：坍落度和1 h坍落度分別為210 mm、200 mm，擴展度和1 h擴展度分別為500 mm、490 mm，含氣量為3.0%，雖然工作性良好，但保水性相對較差。

上述配合比中，A469C00為最初配合比，通過適當的調整，拌和物流動性可以滿足實際要求，但在保水性上還比較差，在振搗之后容易產生骨料堆積。而當采用粉煤灰取代至少10%的水泥后，混凝土的保水性及粘聚性都明顯提高。

2.2 硬化試驗結果

不同配合比對應的各齡期拌和物抗壓強度如圖1所示。

圖1 不同配合比對應的各齡期拌和物抗壓強度

由圖1可知，在優化之前，拌和物在各齡期中的抗壓強度都較高。在優化過程中，當膠凝材料實際用量保持不變時，對水泥類型、粉煤灰摻加量等進行調整，調整后拌和物抗壓強度和優化前沒有太大的差別。

2.3 彈性模量和耐久性能

不同配合比的彈性模量和耐久性能試驗結果如表1所示。

表1 不同配合比的彈性模量和耐久性能試驗結果

由表1數據可知，每個配合比對應的拌和物，其彈性模量和耐久性能都能達到設計要求，通過綜合考慮，決定采用A469C15。

3 結 論

(1)該工程預制梁的混凝土，其坍落度宜按200 mm嚴格控制，以此為后續的振搗與密實創造良好條件。

(2)水泥建議采用P·O42.5，并在此基礎上摻加其它摻合料，提高拌和物性能。

(3)施工中應高度重視外觀質量通病的有效整治，從生產中的各個環節入手，以此達到理想的效果。