中交二公局萌兴工程有限公司
摘要：本文通过福建湄渝A4标就地取材，采用机制砂用于混凝土施工，利用“三掺”技术配制高性能混凝土，解决了机制砂配制混凝土的强度和工作性能，总结了混凝土配合比设计技术方案，混凝土配合比优化的原则与技术措施，加强机制砂砼在施工中的质量控制措施，取得较好的经济效益和社会效益。
关键词：三掺；混凝土；配合比；设计；优化
1、工程概况：
福建省湄洲湾至重庆高速公路A4标合同段位于三明（莘口）至明溪（城关）段，桩号范围K134+000~K144+555，路线全长10.555km，工程造价3.82亿元。
主要工程数量：桥梁工程：大桥1240m/5座（双幅），中桥146m/2座。其永宁跨线桥1座、人行天桥1座，设匝道1处；下部为桩基础柱墩，矩形墩柱，上部为预制T梁和现浇梁。涵洞工程：盖板涵31座，长1632.2m。圆管涵3座，长125.2m。隧道工程：1456m/2座（双幅）。
2、水泥混凝土配合比设计：
设计经济、合理的混凝土配合比主要涉及到以下几个方面的内容：
（1）保证混凝土硬化后的强度、耐久性等其它性能；
（2）良好的工作性能，能满足施工工艺的要求，易于操作；
（3）优选合适的材料品种和用量；
（4）保证工程质量和施工要求的同时，设法降低成本，提高经济效益。
2.1配合比设计技术方案
2.1.1.原材料的选用：
（1）水泥：项目拟选两家水泥，福建谋成水泥有限公司生产的豪福牌P.O42.5和P.O52.5，福建水泥有限公司生产的建福牌P.O42.5和P.O52.5。
（2）粉煤灰：福建省永安瑞祥粉煤灰科技有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰。
（3）高炉矿渣粉：三明市盛日工贸有限公司生产的高炉矿渣粉。
（4）细集料：分别选用两种细集料，河砂与机制砂；
（5）碎石：C40和C50砼采用9.5—19mm碎石和4.75—9.5mm碎石，掺配比例为8：2，符合4.75—19 mm碎石连续级配要求；
其余标号砼均采用19—31.5mm、9.5—19mm碎石和4.75—9.5mm碎石，掺配比例为2：5：3，符合4.75—31.5mm碎石连续级配要求。
（6）外加剂：C25～C40河砂混凝土选用山西黄河化工有限公司生产的HL-HPC聚羧酸高性能减水剂，C50河砂混凝土选用陕西博泓科技发展有限公司生产的BH-100聚羧酸高性能减水剂；机制砂混凝土分别选用厦门宏发先科化工建材有限公司生产的HPCA-600聚羧酸高性能减水剂及陕西博泓科技发展有限公司生产的NFR缓凝高效减水剂（奈系），均符合高性能减水剂标准要求。
2.1.2.砼配合比选择及性能：
①.砼配合比选择：
依据设计及施工技术要求，参考工程实例施工经验，优选施工配合比。
②.砼性能：混凝土拌合物的坍落度设计要根据工程的设计特点，钢筋间距的大小，原材料、混凝土运输距离、气温、混凝土泵的泵送高度和性能等现场条件，确定混凝土拌合物坍落度的适宜范围，既要保证顺利泵送，还要防止混凝土拌合物产生离析，保证混凝土拌合物要有良好的工作性。
力学耐久性能：按国标要求制作、标准养护试件并进行试验。
施工性能：满足水下、泵送及浇注施工要求。
3、配合比优化的原则与技术措施
3.1优化设计的原则：
主要考虑经济性和可操作性，原材料主要以当地材料为主。优化的目标是保持混凝土相应性能的同时最大限度降低造价。
3.2优化采用的技术措施：
①.用于混凝土的地材应因地制宜，机制砂每方比河砂便宜50元，利用机制砂代替河砂，配制机制砂混凝土可降低造价、节约成本。
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②．在砼配合比设计中采用“三掺”技术，以改善砼的各项性能。
A.掺加高效减水剂，减少水泥用量，降低水胶比，在确保强度的同时，减少水化热，同时提高砼的和易性及可泵型。
B.掺加Ⅱ级粉煤灰以达到改善砼的施工性能，降低水泥用量，延缓水化热释放速度及减少收缩的作用，同时可有效的提高后期强度及砼耐久性能，延长砼使用寿命。
C.掺加高炉矿渣粉，磨细矿渣微粉的颗粒比水泥颗粒更小，掺入到混凝土中主要填充于水泥颗粒之间的缝隙，从而改善胶结材料的级配。充分填充水泥颗粒空隙的用水量，置换出原填充于水泥颗粒之间水分，使自由水增加，这部分增加的自由水使砼拌合物的流动性提高，减水效果显著，提高砼强度。
③.对大体积砼进行水化热计算，精确估算砼内部最高温度，并建立科学、完善的测温手段，及时了解砼内部温度变化情况，以便采取有效的蓄热保温养护措施，确保砼内外温差低于规范25℃要求，保证砼的质量。
④.配合比设计在满足力学、耐久性能的基础上，尽可能减少砼自身收缩，从砼本身减少出现有害裂缝的机率。
⑤.在生产过程，原材料的选择和使用严格遵循标准要求，保证各等级砼所使用的材料不低于标准要求，生产上严格按照配合比进行操作，并根据原材情况及时调整配合比。
4、配合比优化性能分析：
4.1 机制砂混凝土与河砂混凝土的对比分析
机制砂相比天然砂而言，空隙率略小，由于机制砂表面粗糙、棱角多，粒形和级配较差，形状不规则，含有不少针片状颗粒，因而互相咬合，流动阻力大，造成拌制的混凝土工作性差，当混凝土的坍度大于180mm时，拌和物会产生离析现象，混凝土没有流动性，粘聚性差，浆体不能很好地包裹骨料，出现泌水、漏浆，坍损也很快。机制砂粗糙的表面增加颗粒流动阻力而对工作性产生不利影响，为了消除机制砂混凝土的不利因素，在砼配合比设计中采用“三掺”技术，掺加粉煤灰、矿渣粉和高效减水剂来提高混凝土的性能。经过多次试拌与调整，从试验结果来看，用机制砂拌出的混凝土拌和物性能可以满足施工需要。
4.2掺入粉煤灰和高效减水剂的对比分析
为了改善混凝土的性能，在混凝土中分别掺入粉煤灰和高效减水剂进行对比试验，因掺入了粉煤灰，坍落度大大增加，工作性也得到较大改善，由于掺和料粉煤灰的潜在活性，后期强度增长较快，并超过了基准混凝土。但其早期强度的较大降低对施工生产进度和本工程的实际要求无法适应，但因掺入了高效减水剂而大大降低了水灰比，提高了早期强度，刚好弥补了只掺粉煤灰给混凝土造成的早期强度偏低的缺陷。
若为了进一步降低造价，一般说来要进一步加大粉煤灰的掺量。但加大粉煤灰掺量会造成早期强度的大幅度降低，为保证强度和工作性，必须降低水胶比，加大总粉料量，加大外加剂用量，这就要求在保障各项力学指标和工作性指标前提下，结合施工条件、结构的工作环境，寻求最佳粉煤灰掺量。
4.3掺入粉煤灰、矿渣粉和高效减水剂的对比分析
粉煤灰等量取代水泥时，混凝土的28天强度基本都比不掺时要低，而矿渣粉在合适的掺量下会使混凝土的28天强度稍有提高，因此，两者有较好的“强度互补效应”。在混凝土中同时掺入粉煤灰、矿渣粉和高效减水剂，可以很好地解决施工混凝土的配合比设计问题。
混凝土中掺入粉煤灰和高炉矿渣粉，能明显降低的混凝土干缩值，具有优越性的体积稳定性，其填充及致密性明显优于普通混凝土，抗渗性能超过普通混凝土，是生产高强、高耐久性能混凝土必不可少的材料。
5、结语：
经济合理的配合比只是一个良好的开端，良好的开端是成功的一半，成功的另一半关键在于施工过程中对质量的控制，由于影响水泥混凝土生产质量的因素多而复杂，因此混凝土质量控制必须从整个生产施工过程的各个环节进行有效、严密地控制，减少影响混凝土质量的客观因素，杜绝一切人为因素的影响，才能确保混凝土质量。混凝土配合比的优化要建立在科学的施工应用基础上，只有科学规范地施工才能从中获得效益，降低成本，达到优化的目的。
参考文献：
[1]、中华人民交通部发布；《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005；人民交通出版社；2005年08月01日实施。
[2]、中华人民交通部发布；《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011；人民交通出版社；2011年12月01日实施。
[3]、中华人民交通部发布；《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011人民交通出版社；2011年08月01日实施。
[4]、中华人民交通部发布；《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005；人民交通出版社；2005年08月01日实施。
论文作者:沈玉
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/7
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 性能论文; 矿渣论文; 强度论文; 水泥论文; 机制论文; 《基层建设》2016年4期论文;