（中铁航空港建设集团第一工程有限公司，陕西，渭南，714000）
【摘 要】本文通过大量的试验研究确定出非双掺C60配合比中各项参数的参考范围，对今后同类型施工有一定的参考价值。
【关键词】非双掺；C60混凝土；配合比；探索
一、引言
杭长高速公路杭州至安城段第六合同段土建工程图纸设计C60砼数量2048.4m³，上跨宣杭铁路40m箱梁32片。C60混凝土在高速公路中较少采用，加之业主要求C60混凝土配合比不能采用“双掺”(即在混凝土生产中外掺磨细粉煤灰和外加剂)设计，因此增加了配合比设计难度，对配合比设计提出了更高的要求，既要满足施工工作性和早期预应力施加的强度要求，又要兼顾符合设计强度等级、减少水泥用量、降低水化热、预防梁体裂纹等多方面要求。
二、配合比设计的难点
2.1 C60高强混凝土在公路工程中应用较少，没有成熟的试验配合比可以参考。
2.2业主要求C60混凝土配合比不能采用“双掺”设计。而传统上配置C60高强混凝土均会采用双掺设计，加入一定量矿物外加剂如粉煤灰以取代部分水泥用以改善混凝土和易性，并同时提高混凝土的强度。
2.3从理论上讲，水泥完全达到水化所需的用水量是很少的，一般水灰比在0.15~0.25左右的用水量足以满足水泥发挥强度的要求。要想获得C60高强混凝土，只需将水胶比降低到足够低即可满足强度要求。但是要将混凝土用于现场施工必须要考虑混凝土的和易性，施工过程中随着水灰比的降低，其工作性能也随着降低。当掺用高效减水剂后，混凝土的和易性可以得到很好的解决，随之而来的问题却是坍落度经时损失大，施工困难。
2.4综述起来，采用非双掺配制C60高强混凝土的关键在于坍落度损失的控制，需一改常规配合比设计思路，通过大量的试验来反推试验配合比，然后应用于施工。
三、非双掺C60砼试验研究
由于C60混凝土限于高强和流态，其配合比设计与普通混凝土配合比设计应更为保守，设计过程中原材方面应符合以下几点：
采用高标号普通硅酸盐水泥，不得使用立窑水泥；
细集料除应符合《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011中细集料的规定外，尚宜选用质地坚硬、级配良好，其细度模数在2.6~2.9的中砂，2.36mm筛孔的累计筛余量不得大于15%，0.3mm筛孔的累计筛余量宜在85%~92%范围内，同时含泥量不应大于1.5%；
粗集料宜选用质地坚硬，级配良好、无风化颗粒的碎石。其质量指标除应符合《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011中粗集料的规定外，最大粒径不宜大于25mm，含泥量应不大于0.5%，针片状颗粒含量不宜大于5%；
外加剂的性能应符合《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011中外加剂的规定，其选用原则应具有较大的减水率，较高的增强率，并且引气性低，不含有害元素等。
另外，高强混凝土设计过程中应遵循以下三点：较小水胶比；较小砂率；采用强制式搅拌机，一般振动成型工艺。
四、原材选用
4.1水泥 选用安徽海螺P.O52.5水泥，其各项检测指标见表3-1。
五、相关参数确定
5.1水胶比
根据相关规范的规定进行计算，并与试验经验相结合，配制强度为:fcu,o = 60+1.645×6 = 69.9Mpa
αa取0.53，αb取0.20，水泥标号富余系数取1.0
计算初步水胶比：W/B = αaƒb/（fcu,o +αaαbƒb）
= 0.53×52.5/（69.9+0.53×0.20×52.5） = 0.37
为了保证配置强度，根据以往的C50配合比设计经验，同时考虑到混凝土的耐久性，取W/B为0.28。查阅相关资料并经试验确定，水泥最大用量不宜超过530kg/m3。
5.2 砂率
混凝土强度等级越高，砂率应越低，混凝土中合适的砂率可以减少水泥用量，也可以最大限度发挥粗骨料的骨架作用。
用公式近似估算合理砂率，
式中：K——拨开系数，一般取1.1~1.4，对于坍落度较大的混凝土，应取较大值；
——细集料的松散堆积密度（kg/m3）；
——粗集料的松散堆积密度（kg/m3）；
P——粗集料的空隙率（%）。
取K=1.3, P=39，则
六、配合比的初步确定
每方混凝土各原材用量：
（1） 水 根据混凝土的和易性等相关要求，初步估计单位用水量W = 183kg/m3；考虑外加剂减水率25%的因素，实际用水量为：183×（1-25%）= 137 kg/m3。
（2）水泥 为提高配制强度，计算水泥用量时尽量降低水胶比。根据估算的实际用水量，将计算水泥用量时的基准水胶比定为0.28，则单位水泥用量C=W/(W/B) = 137/0.28=489kg/m3
（3）砂、石用量 确定每立方米砼粗、细集料用量（假定容重为：2450kg/m3）细集料用量：（假设容重-W-C）× = 638kg/m3
粗集料用量：G = 假设容重-W-C-S = 1186kg/m3
（4）外加剂掺量的确定
对比试验时，通过试验拌合，总结拌合过程中混凝土的流动性、粘聚性和保水性的综合性能，将减水剂掺量定于1.2%~1.4%，具体掺量视拌合实际情况而定。
七、配合比调整
将初步配合比应用于试拌，根据拌合情况，对配合比进行一定量调整，最终选定三组配合比（A、B、C）进行对比试验，对其综合性能全面考量。其中：
样组A拌合过程比较顺利，但是其强度未达到设计要求；样组B在拌合结束后1h有少量泌水，对混凝土耐久性会产生不利影响；样组C综合性能较好，可以选定为基准配合比，同时减水剂掺量选定为1.4%。
八、确定试验室配合比
在基准配合比基础上调整水灰比为0.26和0.30，相应的砂率调整为34%和36% ，减水剂掺量1.4%不变。
定义 方案I的配合比为：1 : 1.15 : 2.24 : 0.26 ，水泥527kg/m3，水137kg/m3；
方案II的配合比为：1 : 1.30 : 2.43 : 0.28 ，水泥489kg/m3，水137kg/m3；
方案III的配合比为：1 : 1.46 : 2.60 : 0.30 ，水泥457kg/m3，水137kg/m3。
根据试验要求，对3个方案试配，每个方案制作两组试件（每组3块），测定7d、28d抗压强度，其拌合坍落度及强度见表3-6。
对比试验显示，在山西黄河提供的聚羧酸减水剂掺量为1.4%，水灰比0.28，砂率35%时混凝土坍落度为140 ，28d抗压强度为76.3，达到设计强度的127%，既符合设计强度要求，又保证了其工作性能；推荐方案II为最优配合比，并得到监理的批复。
九、现场施工
将最优配合比换算成施工配合比后进行现场浇筑箱梁，成型拆模后，箱梁外观较好。
28d后箱梁外观较好，无裂纹，回弹强度也均符合设计要求。
十、结束语
非“双掺”C60高强混凝土的配合比优化设计目前尚无一个专门的设计规范，试验人员只能参考现行的普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2011），其具体实施仍需通过大量试验来确定。在不采用“双掺”时，C60配合比设计应综合以下几方面考虑：
1）选用P.O52.5水泥时，其掺量不宜大于530kg/m3；
2）W/B不宜大于0.30；
3）砂率不宜大于36%；
4）出机坍落度宜大于120mm，否则坍落度损失较大，不易施工；
5）聚羧酸减水剂对集料的含泥比较敏感，碎石的含泥量大于0.5%时，使用聚羧酸减水剂时易产生泌水现象。
同时，非双掺C60配合比的设计研究过程中，除对计算过程等有相关的要求外，现场施工也相当关键，其施工工艺和施工人员的严格操作也很重要。施工过程必须得到足够的重视，同时必须遵循以下两点：
原材料严格把关，粗细集料的级配、含泥量需符合设计要求。更换料源时必须由专业人员对配合比重新做适当调整并在更换料源后的第一次施工进行监督指导。
减水剂的各项性能必须通过试验充分掌握，包括其对温度、含泥的敏感性。且减水剂宜以稀释溶液加入，加入搅拌机里的减水剂溶液宜充分溶解，并搅拌均匀。
以上几点是对大量试验结果的分析总结，在今后工作中对同类型施工有一定的参考价值。
参考文献：
[1]《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）中国建筑工业出版社出版.北京.2011.7月第一版
论文作者:鲁晓辉
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：混凝土论文; 水泥论文; 强度论文; 用量论文; 水灰比论文; 减水剂论文; 用水量论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;