C50混凝土配合比設(shè)計(jì)需要注意那些？98%的人都還不知道

在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中，如T梁、箱梁、梁板等混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以對(duì)C50以上混凝土的原材料的選擇、配合比的設(shè)計(jì)、混凝土的施工是至關(guān)重要的。下面就對(duì)C50以上混凝土的原材料選擇、配合比的設(shè)計(jì)、混凝土的施工需注意的事項(xiàng)，結(jié)合具體工程文例簡(jiǎn)要論述預(yù)應(yīng)力C50混凝土預(yù)制30m的T形梁、現(xiàn)澆箱梁及懸澆箱梁配合比的設(shè)計(jì)及原材料的選擇注意要點(diǎn)。

1.1集料

混凝土中集料體積大約占混凝土體積的3/4，由于所占的體積相當(dāng)大，所以集料的質(zhì)量對(duì)混凝土的技術(shù)性能和生產(chǎn)成本均產(chǎn)生一定的影響。在配制C50混凝土?xí)r，對(duì)集料的強(qiáng)度、級(jí)配、表面特征、顆粒形狀、雜質(zhì)的含量、吸水率等，必須認(rèn)真檢驗(yàn)，嚴(yán)格混凝土選材。

1.1.1細(xì)集料

砂子質(zhì)量的好壞，對(duì)C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大，優(yōu)先選取級(jí)配良好的河砂。因?yàn)楹由氨容^干凈，含泥量少，砂中石英顆粒含量較多，級(jí)配一般都能符合要求。山砂一般不能使用，因山砂中含泥量較大且含有較多的風(fēng)化軟弱顆粒。砂的細(xì)度模數(shù)宜控制在2.6以上。細(xì)度模數(shù)小于2.5時(shí)，拌制的混凝土拌合物顯得太粘稠，施工中難于振搗，且由于砂細(xì)，在滿足相同和易性要求時(shí)，增大水泥用量。這樣不但增加了混凝土的成本，而且影響混凝土的技術(shù)性能(如混凝土的耐久性、收縮裂縫等)。砂子也不宜太粗，細(xì)度模數(shù)在3.3以上時(shí)，容易引起新拌混凝土的運(yùn)輸澆筑過(guò)程中離析及保水性能差，從而影響混凝土的內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量。C50泵送混凝土細(xì)度模數(shù)控制在2.6～2.8之間最佳，普通混凝土控制在3.3以下。另外還要注意砂中雜質(zhì)的含量，比如云母、泥的含量過(guò)高，不但影響混凝土拌和物的和易性，而且影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性，引起混凝土的收縮裂縫等其他性能。含泥量不超過(guò)1％，云母含量小于0.5％。   

1.1.2粗集料

粗集料的強(qiáng)度、顆粒形狀、表面特征、級(jí)配、雜質(zhì)的含量、吸水率對(duì)C50混凝土的強(qiáng)度有著重要的影響。配制C50以上混凝土對(duì)粗集料的強(qiáng)度的選取是十分重要的，高強(qiáng)度的集料才能配制出高強(qiáng)度的混凝土。應(yīng)選取質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈的碎石。其強(qiáng)度可用巖石立方體強(qiáng)度或碎石的壓碎指標(biāo)值來(lái)測(cè)定，巖石的抗壓強(qiáng)度應(yīng)比配制的混凝土強(qiáng)度高1.0～1.2倍。一般用碎石的壓碎指標(biāo)值來(lái)間接判定巖石的強(qiáng)度是否滿足要求。碎石的壓碎指標(biāo)值：水成巖(石灰?guī)r、砂巖等)小于10％；變質(zhì)巖(片麻巖、石英巖等)或深層火成巖(花崗巖等)小于12％；噴出火成巖(玄武巖等)小于13％。粗集料的顆粒形狀、表面特征對(duì)C50以上混凝土的粘結(jié)性能有著較大的影響。應(yīng)選取近似立方體的碎石，其表面粗糙且多棱角，針片狀總含量不超過(guò)8％。影響C50以上混凝土的強(qiáng)度重要因素有集料的強(qiáng)度、水泥石、水泥石與集料之間的粘結(jié)強(qiáng)度。而混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)是水泥石和集料界面的粘結(jié)，由于粗集料的表面粗糙、粒徑適中，這樣提高了混凝土的粘結(jié)性能，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。集料的級(jí)配是指各粒徑集料相互搭配所占的比例，其檢驗(yàn)的方法是篩分。級(jí)配是集料的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)混凝土的和易性及強(qiáng)度有著很大的影響。配制C50混凝土最大粒徑不超過(guò)31.5mm，因?yàn)镃50混凝土一般水泥用量在440～500kg/m3，水泥漿較富余。由于大粒徑集料比同重量的小粒徑集料表面積要小，其與砂漿的粘結(jié)面積相應(yīng)要小，其粘結(jié)力要低，且混凝土的均質(zhì)性差，所以大粒徑集料不可能配制出高強(qiáng)混凝土。集料的級(jí)配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二種規(guī)格的石子進(jìn)行摻配。如5～31.5mm連續(xù)級(jí)配，采用5～16mm和16～31.5mm二種規(guī)格的碎石進(jìn)行摻配。5～25mm連續(xù)級(jí)配采用5～16mm和16～25mm二種規(guī)格進(jìn)行摻配。摻配時(shí)在符合級(jí)配要求的范圍內(nèi)，可能有二種或三種摻配方案，選取其中體積密度較大者使用，因體積密度大則其空隙率小。如有二種摻配方案分別為30:70和20:80，其摻配結(jié)果均符合級(jí)配范圍要求，測(cè)定二者的體積密度，前者大，則應(yīng)選取摻配比例為30:70的使用。集料中的泥土、石粉的含量要嚴(yán)格控制。其含量大，不但影響混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的強(qiáng)度，影響混凝土的耐久性，引起混凝土的收縮裂縫等。其含泥量要小于1％。另外項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)后，首先要選擇供應(yīng)充足、材質(zhì)好的采石場(chǎng)的塊石到有資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行巖石抗壓檢測(cè)，檢測(cè)合格后才可以使用。    

1.2水泥

優(yōu)先選取旋窯生產(chǎn)其強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。旋窯生產(chǎn)的水泥質(zhì)量穩(wěn)定。水泥的質(zhì)量越穩(wěn)定，強(qiáng)度波動(dòng)越小。對(duì)未用過(guò)的水泥廠廠家要進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研。

1.3外加荊

因C50混凝土的水泥用量比較大，水灰比低，強(qiáng)度要求高，混凝土拌和物較粘稠，這樣給混凝土的施工提出了更高的要求。為了滿足混凝土的性能及施工要求，改善混凝土的和易性及提高性能，同時(shí)降低水泥用量，減少工程成本，外加劑的選擇尤為重要。選用外加劑應(yīng)側(cè)重從以下幾方面考慮：延緩混凝土的初凝時(shí)間，提高混凝土的早期強(qiáng)度，增加后期強(qiáng)度，減少混凝土的坍落度的損失，與水泥的相容性，外加劑的穩(wěn)定性。通常選用高效減水劑、高效緩凝減水劑、高效早強(qiáng)減水劑(如NF、UNF、JC)等。高效減水劑同時(shí)具有增加混凝土強(qiáng)度和流動(dòng)性的效果。摻高效減水劑的混凝土的坍落度損失一般較快，施工時(shí)最好采用后摻法，這樣可使高效減水劑減水作用增高，使混凝土的流動(dòng)性增加。在溫度低于8℃～10℃時(shí)，高效減水劑雖能增加和易性，但增加強(qiáng)度的作用大大降低。所以高效減水劑宜在春秋季節(jié)使用。高效緩凝減水劑有利于控制早期水化，混凝土拌和物坍落度損失小。一般來(lái)說(shuō)，摻量大時(shí)凝結(jié)時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)，但摻量過(guò)大時(shí)會(huì)降低早期強(qiáng)度。根據(jù)施工季節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)摻量。宜在夏季或結(jié)構(gòu)復(fù)雜配筋密集的構(gòu)件中使用，這樣可避免形成冷縫，方便施工的安排。高效早強(qiáng)減水劑一般不用，除非對(duì)早期強(qiáng)度有特殊要求。一般在冬季使用，來(lái)提高混凝土的早期強(qiáng)度，使用時(shí)要慎重，因?yàn)楦咝г鐝?qiáng)減水劑能加快早期強(qiáng)度的發(fā)展，但一般會(huì)降低混凝土的后期強(qiáng)度。在試配時(shí)要認(rèn)真做好驗(yàn)證工作。 

1.4水

凡是可以飲用的水均可用于拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。而未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、污水及沼澤水不能使用，對(duì)于鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土工程不允許使用海水。進(jìn)場(chǎng)后，及時(shí)調(diào)查水源，另外，混凝土施工過(guò)程中要定期將水池徹底清理，杜絕混濁的河水用于混凝土施工。

2.1配合比的計(jì)算   

(1)試配強(qiáng)度的確定：通常C50混凝土施工配制強(qiáng)度要求大于或等于60MPa，其計(jì)算式為：

fcu,0=fcu,k+1.6450σ

式中：fcu,0為混凝土的施工配制強(qiáng)度，MPa；fcu,k為混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa；σ為施工單位的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，如無(wú)近期同一品種混凝土強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)資料則取6MPa。

(2)水灰比的確定：C50混凝土宜采用水灰比為0.30、0.32、0.34、0.36、0.38進(jìn)行試拌，確定最佳水灰比，且常用0.34作為基準(zhǔn)水灰比。

(3)用水量的確定：根據(jù)石料的粒徑，高效減水劑的減水率及摻量來(lái)確定。一般坍落度為75～90mm時(shí)，用水量宜控制在145～160kg/m3，坍落度在170～200mm時(shí)，用水量控制在160～170kg/m3。

(4)砂率：坍落度在75～90mm時(shí)宜取0.28～0.33；坍落度170～200mm時(shí)取0.37～0.40。

(5)砂、石用量：按質(zhì)量法計(jì)算。

2.2試拌調(diào)整

試拌量應(yīng)不小于試拌機(jī)額定量的1/3，混凝土的攪拌方式及加料，特別是外加劑的摻法，是同時(shí)摻還是后摻，宜與生產(chǎn)時(shí)使用的方法相同。試拌得出的拌和物坍落度不能滿足要求或粘聚性和保水性不好時(shí)，應(yīng)保證水灰比不變的條件下，相應(yīng)的調(diào)整水量和外加劑的摻量或砂率。用水量調(diào)整的幅度不能過(guò)大，因C50混凝土的水灰比低，增加用水量相應(yīng)水泥用量的增大幅度較大。如通過(guò)以上調(diào)整，混凝土拌和物仍不能滿足混凝土運(yùn)輸、泵送等施工工藝的要求或混凝土的性能要求，則要考慮重新選擇水泥或外加劑，或聯(lián)系減水劑生產(chǎn)廠家調(diào)整好減水劑與水泥的適應(yīng)性?；炷涟韬臀锾涠鹊臋z驗(yàn)，應(yīng)測(cè)定即時(shí)和30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要經(jīng)過(guò)運(yùn)輸才能人模，如果混凝土的坍落度損失過(guò)大，導(dǎo)致運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土無(wú)法人模澆筑。因此配合比設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真考慮，混凝土在運(yùn)輸、泵送等施工工藝過(guò)程中的坍落度的損失，確保混凝土入模時(shí)的坍落度。 

2.3配合比的確定

當(dāng)拌合物實(shí)測(cè)密度與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過(guò)計(jì)算值2％時(shí)，可不調(diào)整。大于2％時(shí)按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2000規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。C50混凝土配合比確定后，應(yīng)對(duì)該配合比進(jìn)行6～10次的重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，其平均值不應(yīng)低于配制的強(qiáng)度值，確保其穩(wěn)定性。因有些因素對(duì)普通混凝土(C40以下)影響不大，但對(duì)C50混凝土(C50以上)的影響往往比較顯著。

配制C50橋梁混凝土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)原材料，水泥要求42.5級(jí)以上的旋窯水泥；粗集料要求最大粒徑31.5mm、堆積密度大、含泥量少、針片狀少；細(xì)集料要求細(xì)度模數(shù)2.6以上、含泥量低；外加劑劑應(yīng)根據(jù)季節(jié)要求優(yōu)選用高效減水劑或緩凝高效減水劑，以滿足施工需要和強(qiáng)度要求。具體實(shí)例：陽(yáng)平高速公路，恭城河概況：K91+245.05，平樂(lè)恭城河大橋?yàn)?9×30m的T形梁，橋長(zhǎng)580.1m，橋面寬度全幅為23m，總計(jì)T梁230余片，在施工中嚴(yán)格控制原材料及配合比，收到了良好的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。