C55高性能混凝土的配合比设计及施工

C55高性能混凝土的配合比设计及施工
【摘要】高性能混凝土是1990年在美国的一次混凝土会议提出来的。

高性能混凝土为一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，具有高强度、高弹性模量、高流动性、低渗透性和抵抗外界破坏的性能的混凝土。

是以耐久性做为设计的主要指标。

在预定的作用下，预期的使用条件下，预期的维护下，预定的期限内维持的最低性能。

【关键词】混凝土;配合比;设计;施工
1、工程概况
吉昌特大桥位于中山市南头镇九顷村与中山市东升镇吉昌村跨越鸡鸦水道，距上游细滘大桥约7.5km处，距下游东阜大桥约 4.8km。

桥梁起点桩号为K45+733，止点桩号为K46+338m，中心桩号为K46+035.5，桥梁总长605m。

吉昌特大桥主桥采用C55预应力混凝土连续梁，基准跨径布置为90+155+90m;桥梁位于半径为16000m的圆曲线上，横向分为上下游分离的左右两幅桥，桥梁全宽为33.5m，两幅桥间距0.7m，每幅桥宽16.4m。

2、原材料的要求
2.1水泥
强度等级在42.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。

碱含量应控制在≤0.6%熟料中的C3A含量≤8% 。

细度应按比表面积≤350m2/kg控制。

2.2碎石
配制高性能混凝土时，母岩的强度要高于混凝土强度的1.5-2倍。

采用表面粗糙的碎石为好，尤其是密实坚硬的石灰岩碎石更好。

对于低用水量，并用高效减水剂配制的混凝土、组合石子级配改变所导致的石子表面积与空隙变化的两项因素中，空隙大小对混凝土拌和物的流动性起着关键的作用，为此我标采用中山名耀5-25 mm碎石和珠海11-22的碎石进行70：30掺配，掺配后压碎值为8.5%，针片状为4.3%，空隙率39.5%，级配符合5-25mm连续级配，非碱活性。

2.3砂子
对于低用水量和高石子用量，处于临界饱和状态的混凝土，砂子的细度模数的变化对其可泵性起着及其重要的作用，砂子细度模数过大，混凝土拌和物中集料处于堆聚状态，混凝土不可泵。

当砂子细度模数过小时，混凝土处于半干硬性状态，混凝土流动新不好，为了配制稳定饱和的混凝土，以减少混凝土在管道中的阻力，我项目采用西江河砂，细度模数的优化区为Ⅱ区2.6-2.8之间，含泥量
为0.5%
2.4外加剂
根据指定的水泥，选择与水泥匹配外加剂。

我部采用西卡聚羧酸3301C减水剂，该减水剂减水率在28%，并适度引气、适度缓凝而又有早强的性能。

并按《混凝土工手册》中的试验方法做水泥与外加剂的匹配试验。

绘制以掺量为横坐标，流动度为纵坐标的曲线，其中饱和点是以外加剂掺量与水泥净浆流动度变化曲线的拐点为外加剂掺量低、流动度大，流动度损失小的外加剂对水泥使用性最好。

2.5拌和用水
采用饮用水。

水胶比则是控制混凝土强度的重要参数，水胶比越小，配制的混凝土强度越高，高性能C55混凝土的水胶比一般控制在0.32-0.35 ，而水胶比的降低使混凝土工作性变坏，可通过加入高效减水剂来解决。

3、配合比设计思路
预应力混凝土箱梁C55混凝土配合比是基于抗裂、抗氧离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、抗碳化等耐久性的早强高性能混凝土配合比设计。

保证获得优质混凝土的三个基本条件是：①具有良好的原材料;②选择适宜的混凝土配合比;③保证施工全过程的质量，优质混凝土除应表现在强度和耐久性两方面外，还必须是经济的。

4、配合比设计
4.1混凝土配制强度
fcu.o=fcu.k+1.645δ
式中：fcu.o─混凝土的配制强度（MPa）
fcu.k─设计的混凝土强度标准值（MPa）
δ─施工单位的混凝土强度标准差（MPa）
4.2其它参数的选择
根据业主提供的试验资料参数
4.2.1水泥
水泥取450-480kg/m3
4.2.2水
水取150-160 kg/m3
4.2.3水灰比
取0.32-0.36之间
4.2.4砂率
取38-40%
4.2.5坍落度设计160-200mm
4.2.6外掺料暂不考虑掺
4.2.7选用聚羧酸外加剂
4.3高性能混凝土配合比设计步骤
4.4由业主提供5种品牌的水泥，分别计算，得出三个不同的水灰比分别进行试配，最后选用最合理的一个水灰比经过了6次的重复试验，试验结果为6次试验的平均值。

试验结果如下：
配合比综合排名
编号水泥品牌综合单价综合排名
1 银羊331.1 3
2 海螺326.6 2
3 粤秀318.3 1
4 华润348.
5 5
5 金羊347.9 4
合理的配合比是混凝土质量的重要保证，为此我部根据以上试验结果分析，遵循配合比设计要求中的满足结构物设计强度要求，满足施工工作性要求，满足环境耐久性要求，满足经济性要求，我部综合考虑，选用3号配合比。

5.混凝土施工质量控制
5.1用水量
混合物的流动性大小主要取决于用水量的多少，增加用水量，流动性变大，但硬化后混凝土会产生较大空隙，据一般计算，混凝土空隙率每增加5%强度将降低30% ，即使每增加2% ，也能降低10%左右。

另外用水量过多会使混合物发生分层，泌水现象，反而降低了和易性，因此加水量要适度。

5.2水泥浆含量控制混凝土混合物的用量增加，流动性也会提高，但混凝土的强度有明显降低。

因此，决不能以单纯改变用水量的办法来调整现场混凝土的流动性。

5.3混凝土的质量
由于我标选用聚羧酸外加剂相对敏感而使拌和物性能不容易掌握，极易因原材料品质的波动出现混凝土工作性不良。

因此要严格控制计量，控制混凝土的搅拌时间，控制骨料的含水率波动，按照实际原材料及时调整相应参数的办法对混凝土施工性能进行控制。

严格材料的进场和混凝土生产过程控制，保持拌和物性能的稳定性。

5.3.1坍落度的检测
砼的流动性，塑性混凝土稠度的检验通常是用坍落度检测，坍落度检测完还应对剩余混凝土进行观察，用捣棒轻轻敲击试体的外侧，如试体继续整体下沉，则黏聚性良好;如试体分块崩落或出现离析，则表示黏聚性差，混凝土试体泌水性观察，有试体有稀浆水自试体中力流出，则泌水性过大。

在现场测坍落度不符合设计要求时，一是可维持原水灰比稍为增加水和水泥用量或减少水和水泥用量，逐步试验，试至符合要求。

二是稍为加大砂率或减小砂率。

5.3.2混凝土的匀质性观察
混凝土的主要是观察新拌混凝土浇注入试模后的泌水和离析现象。

泌水是新拌混凝土浇注入模后，在插捣、凝结过程中，其粒状材料下沉时，其水分向上浮。

在工地简易观察拌和物多泌水的情况时，可随意取少许拌和物置于手掌上，两手用力紧握成团，如有水分从手指缝间渗出，便可知是泌水，从渗出的水量多少，便可知泌水量的多少采取措施，混凝土的离析一般有三种情况：①粗骨料密度大，粒经大，混凝土的砂浆不足以包裹粗骨料时，粗骨料很容易自动分离出来，成型后构件外表面大则出现蜂窝，小则出现麻面;②砂多石子少，粗骨料之间咬合作用差，振捣后粗骨料集中在下层，砂浆子上层的分层现象;③由于运输、浇注或振捣等原因，质量轻者上浮，质量重者下沉，发生分层。

混凝土的离析不利于混凝土的整体强度。

避免混凝土的离析是要重视配合比的试配，在试配时作必要的调整，在现场简易观察混凝土离析可随意取少量拌和物置于手掌上，两收用力将之紧握成团，手放松后，粗骨料如出现离散缝隙，缝隙的大小，表示离析程度的大小。

5.3.3混凝土的搅拌工艺
我标经过室内反复试拌验证认为高性能混凝土应采用两次投料方式，拌出的混凝土其抗压强度比一次投料混凝土的抗压强度有所提高，且和易性和工作性更好于一次投料。

投料顺序如下：
6.结论：
吉昌特大桥箱梁混凝土外观尺寸美观，混凝土常见的质量通病，如混凝土裂缝、气泡等得到了良好的控制，混凝土质量可靠操作方便，高性能混凝土加入了高效外加剂后，施工时与常规混凝土施工工艺一致。

混凝土经取样试验，均满足试配要求。

由于配合比适当，混凝土和易性好，施工进度久快。

在配合比设计时，节约水泥的有效措施时尽量改善粗细骨料的级配，以减少其空隙率和增加单方混凝土中的粗骨料用量，同时采用外掺高效减水剂和强制搅拌工艺，提高水泥强度并相应减少水泥用量，不但能改善混凝土的物理性能，还可以降低成本，特别时提高混凝土的耐久性。

总之通过不断的配合比调整和优化，不仅满足了设计施工的要求，而且取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：
[1]李立权编，混凝土工手册─3版─ 北京：中国建筑工业出版社2005.
[2]张应立主编，现代混凝土配合比设计手册─北京：人民交通出版社，2002.5.
[3]JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》.。