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1、共和乌江特大桥C60高强泵送混凝土配合比设计与工艺控制第四工程责任有限公司赖庆招刘耀华摘 要以共和乌江特大桥主桥为依托，对C60高强混凝土的配合比设计与施工研究进行阐述，其中重点介绍了混凝土配合比设计优化中新型材料的应用，以及在高墩（125 米）大跨（ 200米）桥梁中应用优势，并就其预期效益、得出的主要结论和存在问 题进行分析，可供类似工程参考。关键词 连续刚构桥梁C60高强混凝土配合比优化设计 效益分析1工程概况重庆彭武高速公路C15合同段为单体特大桥项目，是整个渝湘高速公路的关键控制性工 程之一，主桥为横跨乌江的（113+200+113）m预应力砼连续刚构桥，分双幅修建，主梁为单 箱单室
2、截面，采用C60混凝土，设计方量共计17418.2m3。墩位所处地形起伏较大，地势险 要，施工难度大，桥高为138m。1.1工程背景高强混凝土是指混凝土强度等级不低于C60的混凝土，它是用优质集料、强度等级高的 水泥、降低水灰比及在强烈振动密实作用下制取的。决定混凝土强度高的主要因素有：一是 集料抗压强度高，与水泥胶结性好；二是采用高强水泥，活性高，硬化后的水泥石密实度高， 胶空比大，并振捣密实；三是混凝土混合物的水灰比小，采用干硬性混凝土，同时掺入高效 减水剂配合使用，使混凝土在极小的水灰比下能够浇灌密实。但随着时代的发展，干硬性的 砼远不能适应现代工程高速发展的需要，因此高强混凝土的流态化
3、是目前混凝土科学发展的 方向。目前国内外制取高强大流动性混凝土主要有四种途径，即改进胶结材料、改进硬化体、 利用增强材料及复合结构。由于混凝土的强度来自水泥浆的强度、水泥浆与骨料的界面粘结 强度、骨料的颗粒强度，因此，在研究采用普通材料与常规工艺配制C60高强混凝土时，应 从以下几个方面入手：1）选择优良品种的水泥。2）选择优良的粗细集料。3）掺加外掺剂，常用活性混合材料有粉煤灰、沸石粉以及硅灰等。4）优化混凝土配合比，主要控制三方面：水灰比、砂率、外掺剂组合优化。5）高效减水剂。2 C60配合比设计2.1原材料选用原材料表1材料名称产地规格型号实测指标水泥重庆南川嘉南水泥厂P. O52.5R
4、见表2河砂湖南岳阳洞庭湖中粗砂II区见表5彭水乌江砂中砂碎石重庆武隆县龙兴江525mm连续级配见表3外加剂重庆旭鸿高新建材科技有限公司XH型见表7水彭水乌江水合格（外委），见表10微硅粉四川宜宾利天建材厂“利天” LT微硅粉合格（外委）见表8纤维山东泰安现代化学建材有限责任司“傲峰” 19mm聚丙烯 网状纤维合格（外委）见表9水泥各项物理力学性能标准试验结果表2品牌名称强度等级细度 （%）标准 稠度安定性凝结时间（min）抗折强度（Mpa）抗压强J度(Mpa)初凝终凝3d28d3d28d南川嘉南P.O52.5R1.627.6合格2102956.07.832.157.7粗集料物理力学性能技术指标
5、表3最大粒表观密度堆积密振实密度空隙率针片状压碎含泥碱活性母材抗压径mmg/cm3度 g/cm3g/cm3%含量值量%试验%强度（Mpa）252.6711.5701.665391.48.10.40.0097117.8粗集料颗粒级配表4筛孔尺寸mm26.519.016.09.54.752.36累计筛余%3.621.952.180.198.399.2细集料物理力学性能指标表5类别表观密度堆积密度振实密度空隙率含泥量细度模数岳阳中砂2.5941.451.63430.32.84乌江中砂2.6671.451.61431.62.76细集料颗粒极配表6筛孔尺寸mm9.54.752.361.180.60.30
6、.15累计筛余%05.313.531.560.288.398.1外加剂主要指标试验结果试验项目标准:指标检验结果单项评定一等品合格品减水率%N1231024一等品泌水率%100+90min165min一等品终凝155min一等品抗压强度比3d31253120142一等品7dN1253115138一等品28d31203110131一等品收缩率比13513599一等品总碱量15.26合格CL-含量0.25合格对钢筋的锈蚀作用无无合格微纤维品质检验报告结果表8直径mm长度mm抗酸性拉伸强 度Mpa抗碱性拉伸 强度Mpa抗拉强 度Mpa断裂伸 长率弹性模量 Mpa,合格指标0.03 0.0510 25
7、34903490350052533500实测0.04219519524580186670微硅粉品质检验报告结果表9检测项目标准指标结果结论SiO2含量38592合格烧失量420002000500600乌江水6155164.05.239.32.2设计参数：1）采用中砂，根据相关规范要求砂率取38.5%。2）混凝土拌和采用重量法，假设该混凝土每立方米重量为：2450kg。2.3计算过程：（以推荐配合比为例）1）配制强度fcu.oA 1.15fcu.k =69.0MPa2）水灰比计算计算水灰比因采用的水泥28天抗压强度实测值fce暂时没有资料，水泥强度等级值的富余系数按偏安全取1.0, Y c=1.
8、0X52.5=52.5 MPa。W/C=0.46X 52.5X1.0/ （69.0+0.46 X 0.07 X 52.5 X 1.0） =0.343）用水量确定通过公式mwo=10/3（T+K）计算求得流动性砼用水量计算式的集料常数表11系数集料最大粒径mm10204080K碎石57.553.048.544.0卵石54.550.045.541.0由表中数据内插25mm碎石得K=51.9而 T=18cm用水量 mwo=10/3（T+K）=233X （1 24%）=177kg/m3实际取用水量175kg/m34）水泥用量为 mco=175/0.37=473 实际取 470kg/m35）每立方米混凝
9、土材料用量（kg）配合比结果表12强度等级水灰比每立方米混凝土实际用量kg水泥碎石砂水微硅粉纤维外加剂砂率C600.374701085680175400.96.1238.5理论配合比12.311.4470.3720.0850.00190.013拌和物物理性能及强度检验结果表13强度等级平均养护温 度水胶比坍落度棍度粘聚性保水性强度3d7d28dC60200.34190中良好良好54.368.676.82.4配合比优化设计2.4.1最优方法、外掺料及重要指标的确定一掺法、二掺法、三掺法试配优选表14组数编号类别水胶比坍落度mm水泥 kg微硅粉kg矿渣 kg砂率 %强度MPa,3d7d28d11-
10、1乌江砂0.31205520503553.860.571.31-221065.21-3岳阳砂23052.161.770.81-423572.922-1乌江砂0.332105303652.161.770.82-222060.969.42-3岳阳砂20553.562.873.12-421070.733-1乌江砂0.3221548030503448.560.371.43-220559.464.83-3岳阳砂21051.863.574.83-420571.044-1乌江砂0.33205520303551.461.071.94-219571.64-3岳阳砂20051.161.372.44-421077.
11、01）采用三掺法，即水泥外掺高效减水剂、微硅粉和纤维。通过大量试验试配证明：采用一掺法水泥用量高、拌和料易板结、强度起伏大、不宜保证； 二掺法后期强度高，但不适宜本桥，不能满足4天预应力张拉强度要求；使用三掺法较为理 想。既降低了水泥用量，又能保证混凝土早期和后期强度和工作性（和易性、流动性、保水 性、泌水性）等要求，同时也避免砼板结、泌水以及泵送等诸多因素。2）添加微硅粉粉煤灰早期强度低，而硅粉由于颗粒微小，能够对拌和物中的自由水产生吸附作用，有效 改善拌和物工艺性能。掺加微硅粉增加了混凝土和易性、流动性，利于高墩泵送。硅粉具有 微粒效应，在较短时间内即能发生全面水化反应，从而促进混凝土早期
12、强度较快增长，并提 高混凝土弹性模量，从而缩短主桥悬浇阶段的施工周期，加快工程进度。3）添加聚丙烯纤维限制早期（塑性期和硬化初期）混凝土由于离析、泌水、收缩等因素 形成的原生裂隙的发生和发展；减小原生裂隙的数量和尺度，显著改善混凝土的性能，提高 混凝土的耐久性。有效的控制混凝土及水泥砂浆早期的塑性收缩、干缩等非结构性裂缝的产 生和发展，有效阻碍骨料的离析，提高混凝土工程质量。4）采用湖南岳阳洞庭湖河砂通过试验证明，采用乌江砂配制的C60砼工作性能和强度能满足实际施工需要。但相对而 言，乌江砂含泥量略偏高、需水率偏高；而湖南岳阳砂硬度高、含泥量小、轻物质含量少、 需水量小。再者，岳阳砂的各项物理性能指标较稳定；砂率对混凝土强度、工作性不是很敏 感，砂率选择的范围较大，试配表明砂率在32%39%都能满足要求。5）缓凝时间的确定考虑到重庆天气夏季气温偏高、工地现场施工情况等诸多因素，宜使用缓凝高效减水剂， 缓凝时间由结构砼方量及季节变化而定。2.5采用正交试验优化三掺法配合比2.5.1考核指标确定影响混凝土配合比的主要因素：水灰比（A）、水泥用量（B）、外加剂掺量（C）、硅灰掺量 （D）、纤维掺
