某渡槽混凝土配合比試驗中機制砂與天然河砂對比分析

王婭鴻

（貴州黔水科研試驗測試檢測工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 工程概況

黔中水利工程共有高大跨渡槽12座，其中草地坡（180 m）、徐家灣（180 m）、河溝頭（150 m）、焦家渡槽（180 m）四座剛構式渡槽及龍場拱式渡槽（200 m）槽身設計為C55混凝土；蔡子沖渡槽（28×50 m）50 m槽身設計為C50混凝土。該六座渡槽跨徑大，槽墩高，混凝土設計強度等級相對其它渡槽較高。由于此工程的特殊性，對工程工地現場生產的機制砂和廣西合浦出產的天然河砂進行混凝土配合比對比試驗。

2 高大跨度渡槽混凝土配合比試驗研究簡述

2.1 試驗任務

河溝頭、焦家連續剛構渡槽50 m 預應力簡支箱梁C50W8F200、河溝頭、焦家連續剛構渡槽主槽箱梁C55W8F200泵送混凝土配合比試驗，細骨料分別采用總干21#料場生產的機制砂和廣西合浦刁山坡料場天然河砂，粗骨料采用總干21#料場生產的碎石，粒徑為5～25 mm。

2.2 試驗用原材料

試驗水泥采用六礦瑞安水泥廠暢達牌P·052.5水泥；外加劑為江蘇博特新材料有限公司生產的聚羧酸高性能緩凝型減水劑，初凝時間8-10 h，減水率大于28%；礦粉為貴州鑫鑫源建材有限公司S95級磨細礦渣粉；細骨料為廣西合浦刁山坡料場的天然河砂，細度模數3.1，總干21#料場機制砂細度模數3.4；粗骨料總干21#料場生產的碎石5～20 mm連續級配碎石。

2.3 混凝土配制強度確定

按《普通混凝土配合比設計規程》，C50、C55二級配混凝土設計配制強度為：C50：fcu，0≥fcu，k+tσ=50+1.645×6=59.9 MPa、C55：fcu，0≥fcu，k+tσ=55+1.645×6=64.9 MPa。

2.4 混凝土配合比最佳用水量及砂率確定

砂率是影響混凝土和易性和強度的主要因素，其大小變化直接關系到水泥用量多少，選擇最佳砂率是混凝土配合比設計關鍵。試驗采用固定水膠比，調整用水量及砂率拌制混凝土，觀察混凝土的和易性及測定其坍落度。和易性和坍落度都滿足要求的砂率及用水量為最佳砂率及最佳用水量。對比180～190 mm坍落度標準確定最佳砂率及最佳用水量。從具體試驗結果中選出最佳砂率及用水量的配合比列入表格（此略）。

3 混凝土配合比試配試驗中機制砂與天然河砂對比分析

3.1 計算混凝土配合比的各種材料用量

按規范《普通混凝土配合比設計規程》進行混凝土配合比試配試驗。質量法計算混凝土配合比時，各種材料用量：①每立方米混凝土膠凝材料量（mb0）按公式：mb0＝mw0/｛W/B｝計算。②每立方米混凝土的礦物摻合料量（mf0）按公式：mf0＝mb0βf計算。③每立方米混凝土水泥量（mc0）按公式：mc0=mb0- mf0計算。④質量法計算配合比時，粗、細骨料量按公式：mf0+mc0+mg0+ms0+mw0=mcp計算；砂率按公式計算。

據試配配合比，按《公路橋涵施工技術規范》上下調動0.02的水膠比，砂率依次增減1%，水量不變，進行配合比試驗。

3.2 C50W8F200、C55W8F200配合比及其性能試驗結果

河溝頭、焦家連續剛構渡槽50 m 預應力簡支箱梁C50W8F200與主槽箱梁C55W8F200泵送混凝土采用六礦瑞安水泥有限公司生產的暢達牌P·052.5水泥、貴州鑫鑫源建材有限公司生產的磨細礦渣粉、江蘇博特新材料有限公司生產的聚羧酸高性能緩凝型減水劑試配試驗。

C50W8F200、C55W8F200 泵送混凝土分別采用廣西合浦刁山坡料場天然河砂和總干21#料場機制砂和粗骨料進行以下三種不同磨細礦渣粉摻量的試配試驗，粗骨料5～25 mm 連續級配。①方案一：水泥+減水劑+天然河砂+粗骨料。配合比試配試驗及其性能試驗結果表（此略）；②方案二：水泥+10%磨細礦渣粉+減水劑+天然河砂+粗骨料。配合比試配試驗及其性能試驗結果表（此略）；③方案三：水泥+15%磨細礦渣粉+減水劑+天然河砂+粗骨料。配合比試配試驗及其性能試驗結果表（略）；④方案四：水泥+減水劑+機制砂+粗骨料。配合比試配試驗及其性能試驗結果表（略）；⑤方案五：水泥+10%磨細礦渣粉+減水劑+機制砂+粗骨料。配合比試配試驗及其性能試驗結果表（此略）；⑥方案六：水泥+15%磨細礦渣粉+減水劑+機制砂+粗骨料。配合比試配試驗及其性能試驗結果表（此略）。

3.3 混凝土試配試驗抗壓強度與膠水比曲線關系

混凝土7 d 抗壓強度達到28 d 配制強度的90%，根據以上試配試驗結果，按7 d抗壓強度與膠水比關系，確定7 d抗壓強度與膠水比的關系曲線；經線性相關計算，C50W8F200、C55W8F200 泵送混凝土的膠水比強度曲線：①細骨料為廣西合浦刁山坡料場天然河砂混凝土試配試驗的抗壓強度與膠水比關系式及關系圖（略）。②細骨料為總干21#料場機制砂混凝土試配試驗的抗壓強度與膠水比關系式及關系圖（略）。

3.4 泵送混凝土配合比

C50W8F200泵送混凝土28 d配制強度為59.90 MPa，7 d配制強度為53.90 MPa；C55W8F200 泵送混凝土28 d 配制強度為64.90 MPa，7 d配制強度為58.40 MPa；采用總干21#料場生產的機制砂與廣西合浦刁山坡料場天然河砂進行C50W8F200、C55W8F200泵送混凝土試配試驗，得配合比結果表（此略）。

4 總干21#料場泵送混凝土復核配合比試驗

4.1 總干21#料場泵送混凝土復核配合比試驗結果

河溝頭、焦家連續剛構渡槽50 m 預應力簡支箱梁C50W8F200泵送混凝土、河溝頭、焦家連續剛構渡槽主槽箱梁C55W8F200 泵送混凝土復核試驗，按混凝土膠水比與抗壓強度的線性關系，確定磨細礦渣粉摻量為10%。C50W8F200、C55W8F200混凝土復核配合比及性能表（此略）。

4.2 試驗結果分析

試驗對總干21#料場砂石骨料和廣西合浦刁山坡料場天然河砂進行了配合比及原材料試驗，在整個混凝土配合比試配過程中，分別采用礦粉摻量為0%，10%和15%三個摻量進行試配試驗，得出天然河砂和機制砂作為細骨料混凝土推薦配合比。

在強度等級基本相同的情況下：天然河砂的用水量少；天然河砂用量比機制砂稍少；機制砂拌制的混凝土抗壓強度、劈裂抗拉強度、極限拉伸值高；機制砂拌制的混凝土水泥用量稍少，線膨脹系數較小，抗凍性能好，干縮值較小，但其自生體積變形縮小值較大；機制砂拌制的混凝土更為經濟。見表1。

表1 推薦混凝土配合比表

5 結語

綜上可知，高大跨度渡槽混凝土配合比試驗研究中機制砂與天然河砂對比分析，得到滿足設計及施工要求的推薦配合比。熟悉工程概況，簡述高大跨度渡槽混凝土配合比試驗，重點完成混凝土配合比試配試驗中機制砂與天然河砂對比分析，進而做好總干21#料場泵送混凝土復核配合比試驗。