陈明会
四川川桥工程试验检测有限责任公司 618300
摘要：设计泵送混凝土配合比时，关键要考虑混凝土可泵性和强度。二者均会受到多种因素的影响，其中影响可泵性的因素较多，本文较为详细地进行了探讨，而强度的影响因素本文主要强调了水灰比，由此，结合了实际的工程案例来探讨C50泵送混凝土配合比设计，仅供参考。
关键词：C50混凝土；可泵性；强度；配合比；设计
随着各种工程建设的推动，混凝土的强度越来越高，C50及以上强度混凝土的应用也越来越广，而随着施工技术的进步，以及考虑到施工效率问题，混凝土泵送要求也越来越高，为此，如何配制性能有保证，同时又具备经济性的混凝土是非常值得探究的课题。
一、混凝土可泵性考虑因素
混凝土可泵性基于压力泌水（用PB表示）以及坍落度（用S表示）这两个参数来表现。
（一）压力泌水
如果配合比设计科学合理，所用原材料合格，那么混凝土的和易性、坍落度以及含气量等参数都可以通过外加剂来进行适当调整，以保证混凝土强度与可泵性，但泌水率则缺少相应的调整方法，压力泌水同样，一般基于大量压力泌水试验，以10s这个时间点的泌水情况来确定混凝土的可泵性，一般当10s时，出水速度的值越小，可泵性越好，这也代表混凝土的保水性能。这适用于任何坍落度混凝土。一般的，压力泌水PB的取值，根据施工中的实践检验，通常以恒压30MPa，恒压时间140s为基准，取值70~110ml之间时，可泵性一般比较良好。
（二）坍落度
坍落度则一般考虑泵送高程，根据泵送高程的变化来选择恰当的坍落度。根据施工实践来看，坍落度取值范围通常可以是140mm~230mm之间，则能保证混凝土具备较为良好的可泵性。具体在取值时，通常30m以下的泵送高程可选坍落度120mm~140mm之间，而30~60m的高程，一般取值140~160mm，依次类推至100m以上，则基本达到180mm至230mm之间的坍落度。
（三）材料因素
施工中混凝土配合比确定后，混凝土基准组成材料就不会发生变化，在设计配合比时就需要考虑材料问题，以确保混凝土具备良好可泵性。这要求考虑粗集料级配与粒径，细集料细度模数，水泥则一般是硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，此外还有掺合料、外加剂等需要考虑。
（四）强度因素
决定混凝土强度的主要因素在于三个方面，其一是集料，集料的抗压能力很强，与水泥有着比较良好的胶结能力，考虑这种情况，在配合比设计时，优先考虑富水泥用量和优质集料。
其二，胶结材料活性一般比较高，在硬化以后，水泥的密实度高，胶空比相对较大，处于这种考虑，配合比设计时，优先选用高标号水泥，并要求浇筑过程中强烈振捣，保证密实度。
其三，混凝土水灰比对强度影响较大，应确保水灰比在保证可泵性的情况下，尽可能小，因而应优先选用干硬性混凝土，配合高效减水剂，确保在比较小的水灰比情况下，能够使混凝土浇灌密实。
二、C50泵送混凝土配合比设计
（一）泵送混凝土配合比设计流程
泵送混凝土一般需要经过四个阶段的配合比设计论证阶段，最终确定最佳的配合比方案。一般第一阶段要了解强度标准差信息，设计强度要求，是否为大体积混凝土，化学侵蚀情况，粗集料品种，浇筑方法，构件最小边，钢筋疏密情况以及每立方米所用的混凝土总量。基于这些信息在第二阶段确定混凝土强度，水泥品种和标号，坍落度以及粗集料粒径，并基于此分析研究水灰比（水泥和水的用量比例）以及砂率。并在第三阶段用质量法或体积法计算得出水泥用量，粗细集料用量和水用量。然后在第四阶段确定初步配合比以及试配制，并基于相关的性能检测试验结论来调整配合比情况，最终确定最优化的配合比。
（二）C50泵送混凝土具体配合比设计情况
基于上述泵送混凝土配合比设计流程以及需要重点考虑的因素，本节中结合具体的案例来探讨C50泵送混凝土的配合比设计具体情况。
1.案例概况
某桥梁工程主墩墩身，设计要求C50混凝土，浇筑采用泵送方式。其中1号主墩水平泵送距离253m，泵送高程61m，2号墩水平泵送距离62m，高程60.4m，3号墩水平距离37m，高程58.4m。
2.设计依据
根据相关规范要求，基于上述设计流程进行设计，设计时，考虑较小水胶比，取值0.28~0.38。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆考虑水泥质量与体积之比，即单位水泥用量应低于500kg/m3，与混合料质量与体积比应低于550~600kg/m3，掺合料用量应控制在胶结料重的30%内。砂率取值40~50%，坍落度基于泵送高程考虑160~180mm。考虑施工时泵送管道内径（125mm），粗集料粒径最大值应小于内径的三分之一。
3.材料优化
首先，粗集料，一般为石子，其级配与粒径对于可泵性影响较大，因此要求石子级配良好，并控制最大粒径，基于上文的分析，初步考虑在5~25mm碎石中选择石子，表观密度2700kg/m3，压碎值7~9%，针片碎石含量3~6%，含泥0.1~0.3%，连续级配。抗压强度与坚固性分别为66MPa和0.2%。
其次，细集料，一般为细砂，其细度模数以及砂率对混凝土可泵性影响较大，尤其是在水灰比低，石子用量大，并处于临界饱和态的混凝土中影响巨大。假定坍落度为180mm，那么砂率与细度模数适宜，压力泌水70ml，则可保证可泵性，细度模数要恰到好处，为此结合实践经验，初步考虑取值2.3~2.7。具体选材为当地水洗砂，表观密度2670kg/m3，细度模数2.6~3.0，含泥1.5~3.0%，坚固性8%。
第三，出于实际施工考虑，墩身为大体积混凝土，且分两次浇筑，这要求初凝时间应满足浇筑时间内不发生初凝。经过试验与贯入阻力测试，不宜选用旱强水泥。为此设计拟采用P.O42.5R水泥和P.O42.5水泥。
第四，掺合料，一般为粉煤灰，级配Ⅰ级。
第五，用水，则就地采用地下饮用水。
第六，减水剂为高效减水剂。
4.确定配合比
（1）配合比计算
基于上述材料优化初步结论针对混凝土配合比进行计算。按照以下公式： 计算混凝土强度，式中 ， ， 分别表示试配强度，设计强度与强度标准差统计状况。 取值6.0。随后根据水泥状况与混凝土耐久性、工作性等查表计算配合比主要参数。
（2）配合比参数确定
基于初步确定的配合比参数，从施工现场选择材料进行试配，并检测试配混凝土工作性、坍落度、泌水性等基本参数，随后调整配合比参数，确定基准配合比，由此进一步在试验室制作试件，确定试验室配合比，并换算为施工现场配合比，这一般根据现场材料来定。
（3）配合比方案
初步确定的现场配合比参数有两种方案。
方案一，以每立方米2450kg混凝土计，经过质量法计算，用P.O42.5R水泥，用量500kg/m3，水胶比0.34，用水170kg/m3，坍落度160~180mm，砂率44%，减水剂与水泥质量比率1.37%。
方案二，同样以质量法计算，每立方米2450kg混凝土，P.O42.5水泥用量同上，水胶比0.36，用水180kg/m3，坍落度同上，砂率和减水剂用量同上。
经过试验分析，两种方案所配置混凝土满足设计要求。坍落度确定为160~180mm基本可行，但由于具体施工中发现，泵车泵送与输送泵泵送上有一定差异，而且施工中人员作业是否合规有待考证，导致该坍落度相对偏小。为此基于JTJ053标准，考虑坍流度，上述两个方案坍流度处于35~44cm范围，与坍流度概念中要求的45~55cm，还有一定差距，因此对上述方案进行改进，得出方案三。
方案三，混凝土添加粉煤灰取代部分水泥用量，P.O42.5水泥用量490kg/m3，坍落度180~230mm，砂率44%，水灰比0.36，用水178kg/m3，粉煤灰比重为10%水泥质量，减水剂同方案一和方案二。该方案坍落度实测达到200mm，也满足强度要求。
结束语：
泵送混凝土配合比设计相对比较复杂，既要确保其可泵性又要保证其强度。本文在C50泵送混凝土的配合比设计中重点考虑了可泵性和强度要求。在实际的工程当中，发现由于当地材料上的限制，配合比设计上还有一定的改进空间，但考虑材料运输等状况，不经济，所以方案三则为比较优化的配合比设计方案。而实际从设计流程上可以看出，在没有添加掺合料时，虽然配合比满足要求，但在实际施工中却发现坍落度偏小，当然也为方案三打下了基础，因此，配合比设计中多方案比选，确定最优设计非常关键。
参考文献：
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论文作者:陈明会
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
标签：混凝土论文; 强度论文; 水泥论文; 用量论文; 水灰比论文; 坍落度论文; 高程论文; 《防护工程》2018年第8期论文;