中国铁建港航局集团第四工程分公司 重庆江北 400000
摘要：随着我国基础设施建设的加快，混凝土需求量越来越大，混凝土的集料砂、石材料的需求越来越大，特别是天然砂的供应满足不了发展需求，并且对河道生态环境影响较大，我们必须采用其他途径来弥补需求，本文主要从配合比设计思路、原材料的选用、试拌及现场质量控制来介绍机砂拌制C55聚丙烯纤维高性能混凝土。
关键词：机制砂、配合比、掺合料、施工质量控制
1引言
实践及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。潼荣高速TJ2标涪江特大桥主跨为100+180+100m的连续刚构箱梁，为了提高箱梁混凝土耐久性，确保混凝土工程质量，满足施工需要，减少高标号混凝土因温度变化导致混凝土出现微裂纹，连续箱梁0#块采用C55聚丙烯高性能混凝土。按照设计要求，本课题利用本地材料（机制砂）设计满足使用要求的C55聚丙烯高性能纤维混凝土配合比，并通过对施工全过程的研究，填补集团公司相关施工经验上的空缺，为后续类似项目施工提供理论及经验依据。
2 C55聚丙烯纤维高性能混凝土配合比设计阶段2.1配合比设计思路
基于聚丙烯纤维高性能混凝土耐久性和抗裂性能的要求，掺入优质矿物掺合料和高效减水剂是配制高性能混凝土的主要技术思路。以耐久性和强度为主要设计指标，对于水胶比、矿物掺合料掺量、含气量、砂率等参数采用全体积法进行配合比设计，严格控制碱含量和氯离子含量，通过大量试验不断进行调整，及时总结施工中产生问题的影响因素。
2.2配合比设计
与普通混凝土相比，聚丙烯纤维高性能混凝土在配制方法上趋向低水胶比、低碱含量、低氯离子含量。按《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，确定初步配合比为：
mc0：ms0：mg0：mw0：mf0：mk0：mj0：mx0＝346∶741∶1067∶148∶74：74：6.42：1
为了进一步优化配合比，在理论配合比基础上保持用水量不变，砂率增加和减少1%，以理论配合比水胶比0.30±0.03进行试拌两个配合比进行对比试验。
（1）、W/B=0.33，计算得出配合比为
mc0：ms0：mg0：mw0：mf0：mk0：mj0：mx0＝314∶779∶1075∶148∶67∶67∶5.82：1
（2）、W/B=0.27，计算得出配合比为
mc0：ms0：mg0：mw0：mf0：mk0：mj0：mx0＝384∶702∶1052∶148∶82∶82∶7.12：1
经过试验室大量的配合比试拌试验，约拌合了45次左右，根据混凝土试拌情况、强度以及其工作性能等各方面综合评定，最终选择W/B=0.30作为理论配合比（性能指标见表3-1），该混凝土配合比试拌的和易性、保水性、流动度等工作状态良好、强度符合要求、性能稳定，坍落度损失满足现场施工要求，初凝时间保持在7个小时左右，终凝时间保持在9个小时左右。
3 C55聚丙烯纤维高性能混凝土现场施工过程中的质量控制
3.1掺合料质量对混凝土性能的影响
3.1.1矿渣粉和粉煤灰双掺对混凝土性能的影响
矿渣粉和粉煤灰双掺时表现出一定叠加效应，对混凝土结构和性能的改善具有重要影响。粉煤灰具有一定减水作用，其含有玻璃微珠数量较多，微珠表面光滑、颗粒细，因而在砂浆有“滚珠效应”作用，能够有效提高混凝土流动性。粉煤灰具有“形态效应”，表面光滑，对减水剂吸附性不强，在相同的减水剂掺量下，使得液相减水剂浓度增加，增加流动度，减少流动度损失。矿渣粉具有辅助减水作用，可以在新拌水泥浆中起到类似“轴承”作用，大大增加水泥浆体流动性。因此流动性相同的情况下，可以减少标准稠度用水量。
3.1.2聚丙烯纤维对混凝土的影响
（1）掺聚丙烯纤维的混凝土一般比不掺纤维的同配比混凝土坍落度低10%左右，但这并不表示混凝土的和易性降低了，因为坍落度指标不能全面的表征和易性。坍落度降低现象是由纤维掺入产生特殊触变效果，会影响拌和物的静态流变现象，如坍落度降低、泌水性降低、粘聚性提高。由于纤维并不增大混凝土的摩擦系数，掺纤维的混凝土虽然坍落度降低，但仍可保持与同配合比普通混凝土相似的泵送性。为了避免现场施工人员对低坍落度纤维混凝土的误解导致施工技术偏差，因此在参照普通混凝土配合比设计方法设计纤维混凝土时，可适当放大其设计坍落度15%左右，以维持纤维混凝土与普通混凝土相似的坍落度。如确需提高坍落度，可适量增加外加剂的用量，决不可通过加大用水量实现，否则影响混凝土的质量。
（2）掺聚丙烯纤维的混凝土立方体抗压强度较基准混凝土的会有所下降，但是，由于试验中聚丙烯纤维的掺量属于低掺量，这个影响并不大。另一方面，聚丙烯纤维在混凝土的体积掺量虽然不大，但是由于其直径细，每立方米混凝土中有成千上万根纤维，在混凝土基体的水泥砂浆中布满了横竖交叉的立体纤维网，这种立体纤维网与水泥浆之间存在较大的粘结应力。这个粘结应力会阻止混凝土被“拉裂”。混凝土中掺入聚丙烯纤维后，一方面，由于聚丙烯纤维弹性模量较低，掺入到混凝土中后，会降低混凝土的立方体抗压强度；另一方面，由于聚丙烯纤维在混凝土中会分散成为立体纤维网，限制混凝土的横向变形，使混凝土立方体抗压强度提高。当混凝土强度较低时，由于混凝土的弹性模量小一些，聚丙烯纤维网的增强作用明显一些，所以掺入聚丙烯纤维后，混凝土的强度会提高：当混凝土强度较高时，由于混凝土的弹性模量大一些，聚丙烯纤维降低混凝土强度的作用明显一些，所以掺入聚丙烯纤维后，混凝土的强度会降低。但总的来说，由于纤维掺量不大，掺入聚丙烯纤维后，混凝土的抗压强度变化不大。
3.2C55聚丙烯纤维高性能混凝土施工过程中的控制
对于高性能混凝土质量控制，要确保搅拌质量，使其真正达到设计上的最佳效果，从各个控制环节进行细密考虑和严格控制，确实配制出一个较为合理的施工配合比。众所周知，一座大型桥梁施工质量的优劣，除了外观上要符合规定质量要求外，要严格控制混凝土结构强度和耐久性等指标。为保证混凝土力学性能和工作性，做好施工过程混凝土控制，需从以下几个方面进行严格把关。
3.2.1原材料的控制
在施工过程中，要加强原材料管理，建立规范、堆放管理制度。对外购材料，如水泥、减水剂、外掺料等，必须严格控制质量，严把材料供应质量关，进场必须持有厂家合格证和质量保证单，经现场按相关频率要求随机抽样检测合格后方能用于混凝土配制。同时，各种原材料要建立永久性材料台账和检查验收制度，达到使用材料具有可追溯性。
3.2.2施工过程工艺技术要求
在实际拌合中，纤维不能良好的分散于混凝土中，混凝土不能形成各向同性，力学性能不能趋于均匀，就不能使结构充分发挥作用，如果混凝土中明显存在缠绕，结团的纤维，则混凝土中加入纤维不但无益，反而有害。为了确保涪江特大桥的工程质量，充分发挥纤维的作用，有效抑制解决混凝土因温度变化形成的微裂纹，得到良好性能的纤维混凝土，纤维在拌合中必须分散于混凝土中。一些不太敏感的因素，在低水胶比情况下会变得相当敏感，这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素变化，随时合理调整施工配合比和各种工艺参数。
4结束语
（1）机制砂混凝土掺入粉煤灰和矿渣粉后，可以改变混凝土拌合物的和易性、粘聚性、拌合物性能与河砂混凝土差别不大，完全能够满足生产需要。
（2）通过对比试验发现，配制高强度混凝土时，机砂混凝土配制强度高于河砂混凝土配置强度。
（3）通过试验证明机砂配制C55聚丙烯纤维高性能混凝土，无论拌合物性能还是强度都能满足施工和规范要求。
论文作者:伍敏,刘芳成,屈文强
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/8
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