橋梁高強混凝土配合比設(shè)計

張香菊

（開封市城區(qū)水利局，河南 開封 475000）

橋梁高強混凝土配合比設(shè)計

張香菊

（開封市城區(qū)水利局，河南 開封 475000）

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通運輸業(yè)各種載重車輛的軸重也越來越大，對路橋的破壞和損傷程度也越來越大；這就要求交通運輸設(shè)施（例如：公路、橋梁）必須與之相適應(yīng)，全面提高路橋的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，高強混凝土就是為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢而廣泛應(yīng)用的。隨著各種高效減水劑的廣泛應(yīng)用，配制高強混凝土已經(jīng)變得越來越普遍。本文結(jié)合開封東京大橋所用c50高強混凝土的配制為例來論述，供同行們討論。

高強混凝土；配合比；質(zhì)量控制

1 工程基本情況

開封東京大橋位于開封市新區(qū)黑崗口調(diào)蓄水庫北側(cè)，西面平交與新區(qū)第一大街，東面平交與集英街，大橋的總長度為1 624.482米，（其中橋長375米，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬52.5米），橋梁跨越黑崗口調(diào)蓄水庫。主橋選用三跨變高度斜跨鋼拱通過吊桿與變高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁相聯(lián)結(jié)橋梁結(jié)構(gòu)，中拱矢拱高75米，跨徑96米；邊拱矢拱高55米，跨徑80米；兩端引橋采用標(biāo)準(zhǔn)的30米跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，主橋采用45+75+45米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全橋為單箱四室斜腹板斷面。箱梁頂面設(shè)2%單向橫坡，橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，墩身采用花瓶墩形式。工程建設(shè)周期為三年，于2011年7月1日開工，2014年7月1日竣工，總投資2.078億元。

2 高強混凝土配合比設(shè)計

2.1 設(shè)計依據(jù)：《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》、《公路工程集料試驗規(guī)程》、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》、《現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計手冊》。

2.2 設(shè)計要求：鄭民高速匝道橋箱梁及橋面鋪裝，要求C50混凝土，為了施工方便，要求泵送混凝土，施工坍落度為150-180mm。

2.3 原材料技術(shù)要求：配制高強混凝土與配制一般的混凝土不同，高強混凝土對水泥、集料、水及外加劑按規(guī)范及設(shè)計要求以外，對每一個步驟都要進行嚴(yán)格的檢驗，在這里僅對高效減水劑加以說明。高效減水劑對配制高強混凝土是非常重要而必不可少的，本工程采用了最新型的山西黃騰HT-HPC聚羧酸高性能減水劑，其減水率在22%-25%之間，液體狀，性能穩(wěn)定，施工使用方便，所配制的混凝土在砂率合適的情況下泌水率較小，不分層離析，和易性較好，經(jīng)過延時試驗，混凝土坍落度損失也在可控范圍內(nèi)。

2.4 混合料級配計算

以規(guī)范規(guī)定的5-20mm連續(xù)級配作設(shè)計計算，當(dāng)4.75-9.5 mm碎石用量：9.5-19mm碎石用量=40：60時，混合料級配比較接近中值，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

2.5 配合比設(shè)計計算

2.5.1 初步配合比

2.5.1.1 混凝土的配制強度fcu，0≥fcu，k+1.645?=50+ 1.645*6=59.9Mpa

（式中，fcu，0：混凝土配制強度，fcu，k：混凝土設(shè)計強度等級?：標(biāo)準(zhǔn)差，c50時取6）

2.5.1.2 計算水灰比

混凝土的強度與水灰比一般關(guān)系表達(dá)式為：

w/c=αаfce/（fcu，0+αаαbfce）

fce：水泥28天實測強度，為混凝土設(shè)計強度fcu，k的1.0-1.13倍，計算取中值1.08

αа、αb：回歸系數(shù)，分別取0.46、0.07

則w/c=0.46*52.5*1.08/（59.9+0.46*0.07*52.5*1.08）=0.42

2.5.1.3 確定用水量

根據(jù)所用碎石最大粒徑20mm，要求坍落度150-180mm，查《現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計手冊》混凝土用水量并吸取以往設(shè)計經(jīng)驗取每方混凝土用水量為205Kg。

2.5.1.4 水泥用量

Mco=205/0.42=485Kg/m3

2.5.1.5 確定砂率

根據(jù)水灰比及碎石的最大粒徑，依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及《現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計手冊》，泵送混凝土選定砂率為β s=41%。

2.5.1.6 加減水劑之后的水泥用量及水用量

加減水劑之后水泥用量485Kg/m3保持不變，水用量：減水劑減水率β=0.22，則用水量相應(yīng)改變?yōu)?05×（1-0.22）=160Kg/m3。

2.5.1.7 計算砂石用量

C50混凝土每方假定容重為2 450 Kg，又有砂率βs=41%，可以得到砂：738 Kg/m3；碎石：1 061 Kg/m3，水泥用量485 Kg/m3，水用量160 Kg/m3，減水劑依照說明書，按水泥用量的1.2%添加。最后，得：水泥：砂：碎石：水：減水劑=485：738：1061：160：5.82= 1：1.52：2.19：0.33：0.012。

2.5.2 試拌、調(diào)整、確定基準(zhǔn)配合比。按初步配合比、按總量90Kg拌制一組混凝土，加料順序為：先倒砂，再碎石，后倒水泥，先干拌，再加水初拌，然后把減水劑倒在水里拌和3分鐘。拌好之后測得坍落度為180mm，符合設(shè)計要求且工作性、和易性良好。最后，確定基準(zhǔn)配合比為：

水泥：砂：碎石：水：減水劑=485：738：1061：160：5.82

2.6 確定試驗室配合比。以水灰比0.33為基準(zhǔn)，上下浮動作對比試驗。配制水灰比分別為0.31、0.33、0.35，保持用水量不變，拌制三組混凝土拌和物并成型試件，測定每組28天強度，以便篩選篩選在實際施工中用哪一個水灰比強度更有保障。

2.6.1 0.31水灰比。水泥用量=160/0.31=516 Kg/m3，超過了橋涵規(guī)范水泥用量上限500 Kg/m3，因而不需要拌制。

2.6.2 0.33水灰比。重新按總量90Kg、以基準(zhǔn)配合比拌制混凝土，拌好之后測定坍落度并觀察拌和物的和易性，并對拌和物進行認(rèn)真的容重計算，便以對配合比的調(diào)整，當(dāng)實測拌和物密度同計算值之差其絕對值不超計算值的2%時，容重可不作調(diào)整；若是大于2%了，請按《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進行相應(yīng)的調(diào)整；此外，對拌和好的混凝土，也要做延時坍落度的試驗。試驗坍落度為：180mm，28天強度兩組分別為63.6 Mpa、63.2Mpa，滿足設(shè)計要求。

2.6.3 0.35水灰比。用水量不變，水泥減小，其配合比為：1：1.64：2.36：0.35：0.012，按此配合比拌制一組混凝土，試驗結(jié)果為坍落度：180mm，28天強度：60.9Mpa、61.5Mpa，也滿足設(shè)計要求。

2.6.3 考慮以往水泥用量的施工經(jīng)驗，以及從強度的安全性來考慮，最后選用了0.33水灰比的配合比作為施工理論配合比。

3 關(guān)于對混凝土的質(zhì)量控制

一般來說，對于高標(biāo)號混凝土，其強度試驗室做配合比時往往不難達(dá)到，坍落度設(shè)計也符合要求，但具體施工時可能會相差很多，這是由多方面的原因引起的。

3.1 原材料質(zhì)量控制。因為一些原因使不符合要求的材料進入料場，如石子、砂含泥量超規(guī)范，碎石級配和設(shè)計配合比相差很多，砂變化之后級配不符合要求，液體減水劑有效物質(zhì)含量降低等等。這些都要求試驗室要和進料的材料部門密切合作，強化工程管理，對于試驗室檢測不合格的原材料堅決不用，嚴(yán)把進料質(zhì)量關(guān)。

3.2 混凝土攪拌站的質(zhì)量控制。首先，要全面提高混凝土攪拌站人員不斷提高質(zhì)量控制的意識；嚴(yán)格操作規(guī)程，注意控制用水量，其他材料的用量也得嚴(yán)格按照配比添加；其次，是注意控制混凝土坍落度及和易性；第三，是注意控制計量、攪拌、運輸、交貨檢驗和現(xiàn)場澆筑的控制，最后，是一切以質(zhì)量為第一目標(biāo)，加強監(jiān)督管理。

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TU528

A

1671-0037（2014）08-78-1.5

張香菊（1966.4-），女，中專，工程師，研究方向：水利工程。