補償收縮細石混凝土配合比設計及注意事項

朱 恒

（中鐵十一局集團第三工程有限公司， 湖北 十堰 442012）

0 引言

現今，中國國家高鐵網絡已經從四縱四橫擴展到八縱八橫，高鐵建設如火如荼，高鐵施工技術飛速發展，高鐵橋梁技術也突飛猛進，從初期的20m、24m，發展到后面的32m、40m，形勢喜人，技術創新。同時，在高鐵工程的站線及聯絡線等工程以及眾多的普速鐵路中，因為T 梁的技術成熟、結構簡單、工程造價低等特點，仍然被普遍使用。在T 梁工程的施工中，有梁場制梁、支座安裝、架橋機架梁、接縫及橫隔梁連接施工等工序，接縫及橫隔梁連接方式有干接縫和濕接縫兩種。普遍采用的是濕接縫連接方式，即采用補償收縮混凝土澆筑T 梁濕接縫及橫隔板。在T梁濕接縫橫隔板混凝土的施工中，如何設計出滿足設計圖紙及規范要求的混凝土配合比，顯得尤為重要。以下結合本工程T 梁濕接縫C50 補償收縮細石混凝土配合比設計，詳解補償收縮細石混凝土配合比設計過程，及其注意事項。

1 技術要求

（1）設計使用年限：100 年。

（2）環境等級為：T2。

（3）設計強度等級：設計14d 強度達到C40 的100%。根據試拌試驗提高為C50 補償收縮細石混凝土。

（4）彈性模量：設計C40 等級14d 彈模100%即3.40×104MPa。

（5）施工工藝：采用自卸或者吊車施工，混凝土坍落度設計值為160～200mm。

（6）限制膨脹率：水中14d≥2.5×10-4，水中14d 轉空氣中28d≥-2.0×10-4。

（7）最大水膠比及最小膠凝材料用量分別為：0.50、320kg/m3。

注意事項：

（1）要充分查詢圖紙設計、現行規范技術要求，不能遺漏。

（2）要考慮混凝土結構尺寸大小，結構位置對養護的影響程度,本地區施工時段月份氣溫低，綜合考慮膠凝材料用量。

（3）綜合考慮提高設計強度，要通過試拌試驗確定的，試拌試驗匯總如下：

第1 次試配按C40 設計，經過第一次試拌，坍落度、和易性滿足要求，按最不利因素考慮養護14 天后測試抗壓強度為34.59MPa,達到配制強度的71%，該配制強度未達設計要求。

第2 次試配按C45 設計，經過第二次試拌，坍落度、和易性滿足要求，按最不利因素考慮養護14 天后測試抗壓強度為38.62MPa,達到配制強度的72%，該配制強度未達設計要求。

2 設計依據

（1）《鐵路混凝土工程施工技術規程》Q/CR 9207-2017

（2）《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》TB10424-2018

（3）《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2015

（4）《高速鐵路橋涵工程施工技術規程》Q/CR9603-2015

（5）《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011

（6）《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2016

（7）《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》TB10005-2010

（8）《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009

（9）《鐵路混凝土》TB/T3275-2018

（10）《混凝土物理力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2019

（11）圖紙設計有關規定及要求。

注意事項：

（1）所依據的標準、規范，首先要與設計圖紙一致，并且確保其現行有效。

（2）考慮規范的全面之外，還要考慮業主下發的文件要求。

3 原材料

（1）水泥：湖南桃江南方水泥有限責任公司P·O42.5 低堿；

（2）粗骨料：湖南婁底青松采石場5～10mm 連續級配；

（3）細骨料：新河砂石場，中砂；

（4）摻合料：湘潭飛宏實業有限公司（粉煤灰F 類II 級）；

（5）外加劑：撫州工業分公司，高性能減水劑；

（6）膨脹劑：江蘇蘇博特JGMR-202；

（7）水：混凝土用水；

（8）所有材料檢驗合格。

注意事項：

（1）原材料的選擇首先必須符合規范標準、規范的要求；

（2）其次要考察材料廠家的產能、過往業績、質量信譽，確保原材料的質量穩定；

（3）配合比所用原材料，須在試配前完成全項外檢型式檢驗合格，方可用于配合比設計。

4 初步配合比計算

4.1 計算配制強度

cu,o=50+1.645×5.0=58.2MPa

4.2 計算水膠比

根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》及《普通混凝土配合比設計規程》混凝土相關要求，取W/B（C+F）=0.32

4.3 確定用水量

查表5.2.1-2 坍落度為75～90mm 時，用水量為215kg/m3,坍落度每增大20mm 時用水量相應增加5kg/m3來計算，坍落度為190mm 時增加用水量為（190-90）÷20×5=25，總用水量為215+25=240，按減水率28%計算，用水量為240×(1-28%)=173kg/m3。且要扣除每方外加劑用量中水的質量。當用水量取w0=153kg/m3時,混凝土坍落度、和易性滿足設計要求。

4.4 計算膠凝材料用量

bo=w0/（ ）=478kg/m3

4.5 確定各膠凝材料用量

（1）確定粉煤灰用量：為膠凝材料的10%即：

4.6 確定各外加劑摻量

（1）確定減水劑摻量：為了滿足施工性能經試拌取膠凝材料用量的1.2%

4.7 選擇砂率

因石子種類是細石碎石，固砂率要略高，按其他項目相似經驗選擇40%。

4.8 粗骨料、細骨料用量

4.9 確定混凝土初步配合比

注意事項：

（1）配制強度標準差的選擇，要充分考慮施工管理水平、材料質量波動性、拌和計量偏差等因素，選小了質量沒有保障，選大了浪費材料，要結合實際按需選擇。

（2）水膠比的確定，首先滿足配制強度的需要，更重要的是要滿足混凝土耐久性要求，一定要在滿足耐久性的范圍內選取。

（3）用水量和減水劑的用量綜合確定混凝土和易性、工作性要求，混凝土在滿足強度、耐久性的同時，要兼顧滿足工作性要求。

（4）水泥的選擇，優先選用當地且滿足鐵路混凝土規范要求的普通硅酸鹽水泥。避免選用強度富余低、有害物資含量高的水泥。并且水泥中C3A 含量越高、水泥中可溶性堿含量越高、水泥越細等有害因素越多，對外加劑的適應性越差。

（5）粗細骨料的選用，首先不宜選用有堿骨料反應的砂石料，細骨料優先選用河沙。粗骨料優先選用吸水率低的破碎碎石，否則嚴重影響混凝土的用水量。骨料中所含的膨脹性黏土礦物對混凝土外加劑的適應性影響較大，要控制其含量。

（6）外加劑應優先選用高性能減水劑，并經試驗確保其水泥、礦物摻合料的適應性。

5 混凝土初步配合比的試配與調整

5.1 初步配合比及調整配合比進行試配

以初步配合比NFFH-PHB-26-02 為基準，以不變水量、上下浮動0.02 水膠比、增減膠材用量適當調整砂率以達到工作性要求進行試拌，調整配比見表1。

表1 初步配合比各項材料用量kg/m3

5.2 混凝土膠體比測值（表2）

表2 混凝土漿體比計算

5.3 混凝土試配檢測拌合物性能及容重修正

對以上配合比進行混凝土拌合物性能試驗，經試拌相應混凝土配合比的拌合物性能見表3。

表3 C50 混凝土拌合物性能結果

根據C50 混凝土拌合物性能試驗結果，初步選定的三組配合比的混凝土拌合物性能都能滿足要求。

經計算，混凝土實測容重與假定容重只差為0.2%、0.4%、0.8%，未超過2%，無須進行容重調整。

5.4 混凝土的力學性能、耐久性能試驗

按上述三組配合比成型力學能性能試驗（7d、14d、28d 抗壓強度、14d彈性模量）結果見表4、耐久性能試驗結果見表5。

表4 C50 混凝土力學性能試驗結果

表5 C50 混凝土耐久性能試驗結果

注意事項：

（1）初步混凝土的試配，以試驗室試拌為基礎，觀察試拌混凝土拌合物狀態、含氣量、粘聚性，調整膠材用量、砂率以達到設計坍落度、和易性。并一定嚴格測試混凝土坍落度、含氣量的經時損失值，此點密切影響混凝土現場施工的可延時性。

（2）混凝土力學性能是混凝土實現結構力的根本，通過早期強度試驗，及時調整配合比，確保力學性能達標。同時，通過混凝土有害物質計算及混凝土電通量試驗、限制膨脹率試驗，來確保混凝土耐久性能合格、膨脹率試驗達標。

6 理論配合比確定

（1）混凝土中有害物質計算，源于各原材料型式檢驗報告，匯總各項有害物質數據，經計算該配比單位混凝土總堿含量、氯離子總含量、三氧化硫含量符合規范要求，見表6。

（2）理論配合比確定，根據上述試驗結果在滿足設計、規范和施工要求的條件下，本著經濟節約、工作性好和強度優的原則，確定C50 補償收縮細石混凝土理論配合比見表7。

表6 混凝土有害物質計算結果

表7 C50 混凝土理論配合比（單位：kg）

7 結束語

混凝土結構在各項鐵路、公路等工程中廣泛應用，每一個新開工工程，都涉及到要設計一套符合本工程設計圖紙及規范要求的混凝土配合比，這些配合比設計過程大體相似似，但T 梁濕接縫補償收縮細石混凝土配合比設計又有一些不同，在相類似的特殊部位、特殊結構、特殊要求的混凝土配合比設計中，有一定的參考意義。