对港口\航道工程混凝土配合比设计和施工的探析

摘要：本文主要介绍港口、航道工程混凝土配合比的设计。从混凝土设计强度、耐久性、经济性及施工要求等方面阐述了混凝土的配合比设计的原则和步骤。

关键词：水运工程混凝土配合比设计

1、混凝土配合比的设计

（一）、原材料的选取

1、水泥

（1）、硅酸三钙含量宜6~12%，粉煤灰硅酸盐水泥、熟料配制、非另加配制（非使用时另加掺配）

（2）、结构混凝土所用水泥上的标号，不得低于32.5级

（3）、不同地区、不同部位选用适当的水泥品种

（4）、烧粘土质的火山灰质硅酸盐水泥水运工程中不得使用

（5）、与其它侵蚀性水接触的混凝土所用水泥应按相关规定选

（6）、采用矿渣、粉煤灰、火山灰质、硅酸性水泥时宜同时掺加减水剂或高效减水剂

2、细骨料

（1）、细骨料采用质地坚固、粒径在5mm以下的岩石颗粒

含泥量C≥30MPa时≤3.0%；C＜30MPa时≤5.0%

其中泥块含量C≥30MPa时≤1.0%；C＜30MPa时≤2.0%

云母含量≤2.0%，轻物质≤1.0%，硫化物及硫酸盐含量（SO2）≤1.0%有机物颜色不应深于标准色，水泥砂浆强度≮95%

（2）、细度模数Mx：粗砂3.7~3.1；中砂3.0~2.3；细砂2.2~1.6；特细砂1.5~0.7

级配区的细骨料颗粒的对照百分率相比，除5.00 mm和0.63mm筛号外允许稍有超出分界线控制总量≯5%；Ⅰ区砂提高砂率确保混凝土不离析，Ⅲ区砂降低砂率或渗入减水剂提高混凝土和易性便于振实。

3、粗骨料：配制混凝土应采用质地坚硬的碎石、卵石或碎石与卵石的混合物作粗骨料，其控制如下：

（1）、强度用岩石抗压强度和压碎指标值、卵石的压碎指标值

（2）、物理性能的要求：针片状颗粒含量、山皮水锈颗粒含量、颗粒的单元密度、杂质含量限值、总含泥量、水溶性硫酸盐及硫化物SO2，

有机物含量、最大粒径要求：≯80%，不大于构件截面积最小尺寸的1/4，≯钢筋最小净距，当保持层厚度为50mm时≯混凝土保持厚度的4/5，南方浪溅区混凝土保护层的1/2

（3）、海水环境中严禁用活性粗骨料，淡水环境中用碱含量小于0.6%的水泥

碎石或卵石的颗粒级配范围表

4、掺合料

符合《用于水泥中的粒化高炉矿渣》（GB203）《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596）的有关规定，用超量取代法，等量取代法和外加法超量系数表

5、外加剂

混凝土外加剂包括引气剂、减水剂、早强剂、防冻剂、泵送剂、缓凝剂、膨胀剂等应根据要求选用，符合《混凝土外加剂》GB8076氯离子含量（止水泥用量）≯0.02%

外加剂在使用前要进行检测，引气剂采用松香热聚物或松香皂，其品质、配制、方法和使用、掺量应通过试验确定

钢筋混凝土、预应力混凝土不得掺用含氯盐的外加剂

冷天施工中：

①采用三乙醇胺作早强剂时掺量不大于水泥用量的0.05%

②素混凝土中掺量氯盐或以氯盐为主的防冻剂时，氯盐重量总和不得超过水泥重量的2%。

外加剂检查出厂时附有技术文件，包括产品名称、型号、主要特性及成分、适用范围及适宜掺量、性能检验合格证书、贮存条件及有效期、使用方法、注意事项及出厂日期等。

6、拌和用水

应用不含有影响水泥正常凝结、硬化或促使钢筋锈蚀的饮用水，水中氯离子含量不大于200mg/L。钢筋混凝土和预应力混凝土均不得采用海水拌和，素混凝土可以，对于有抗冻要求的水灰比应降低0.05。当采用天然矿泉水作为拌合用水时，PH值≮4，硫酸盐SO2计≯0.22%。

（二）、配合比设计

1、混凝土成分配合比设计应符合混凝土的设计强度、耐久性及施工要求，并应经济合理。

2、混凝土施工配制强度fcu,0应按下式计算：

fcu,0≥fcu,k +1.645σ（2.0.2）

式中fcu,0――混凝土施工配制强度（MPa）

fcu,k――设计要求的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

σ―工地实际统计的混凝土立方体抗压强度标准差（MPa）。

3、混凝土施工配制强度计算式中σ的选取应符合下列规定

3.1施工单位如有近期混凝土强度统计资料时，σ可接下式计算：

3.2施工单位如没有近期混凝土强度统计资料时，宜按表（2.0.3）中混凝土强度标准差的平均水平（σ0）,结合本单位的生产管理水平，酌情选取σ值。开工后则应尽快积累统计资料，对δ值金子那个修正。

混凝土强度标准差的平均水平表2.0.3

强度等级 ＜C20 C20~C40 ＞C40

σ0（MPa） 3.5 4.5 5.5

4、混凝土成分配合设计应采用试验――计算法，并应按下述顺序进行

4.1选择水灰比：

水灰比的选择应同时满足混凝土强度和耐久度要求。

（1） 用建立强度与水灰比曲线的方法求水灰比。

按指定的坍落度，用实际施工应用的材料，拌制数种不同水灰比的混凝土拌合物，并根据28d龄期的混凝土立方体试件的极限抗压强度绘制强度与水灰比的关系曲线，从曲线上查出于混凝土施工配制强度相应的水灰比。

（2） 按耐久性要求规定的水灰比最大允许值，见表1及表2。

按强度要求得出的水灰比应与按耐久性要求规定的水灰比相比较，取其较小值作为配合比的设计依据。

海水环境混凝土按耐久性其要求的水灰比做最大允许值

表1

淡水环境混凝土按耐久性其要求的水灰比做最大允许值

表2

4.2选择用水量

根据所用的砂石情况和确定的坍落度值，按各地区经验或宜按表3选择用水量

用水量选用值（kg/m3）

表3

4.3确定最佳砂率

按选定的水灰比和用水量计算近似的水泥用量，并按各地区经验或可按表4选取数种不同砂率，在保持水泥用量和其它条件相同的情况下，拌制混凝土拌合物，并测定其坍落度，其中坍落度最大的一种拌和所用的砂率，即为最佳砂率。

砂率选用值（%） 表4

4.4确定水泥用量

按选定的水灰比和已确定的最佳砂率，拌制数种水泥用量不同的混凝土拌合物，测定其坍落度，并绘制坍落度与水泥用量的关系曲线，从曲线上查出与施工要求坍落度相应的水泥用量。在海水环境逐于有耐久性要求的混凝土，上述过程应在不掺减水剂的情况下进行，据以确定水泥用量，并不得低于表5中规定。

海水环境按耐久性要求的最低水泥用量（kg/m3 ）

表5

4.5确定砂石用量

计算每立方米混凝土的砂石用量宜采用绝对体积法：

V=1000(1-0.01A)-WW/ρW-WC/ρC（4.5.1）

Wfa=Vγρfa （4.5.2）

Wca=V(1-γ)ρca （4.5.3）

式中：A――混凝土拌合物中的空气含量，以占混凝土体积的百分数表示，对于普通混凝土取A=0

Wc――每立方米混凝土中的水泥用量（kg）；

ρc ――水泥密度（kg/l)；

Wfa――每立方混凝土中砂的质量（kg）；

ρfa ――砂表观密度（kg/l)；

Wca ――每立方米混凝土中的石的质量（kg）；

ρca――石表观密度（kg/l）；

WW――每立方米混凝土的用水量（kg）；

ρW――水密度（kg/l)；

γ――砂率（按体积算）；

V――每立方米混凝土中砂石料的绝对体积（L)。

4.6确定配合比

按以上确定的配合比和施工要求的坍落度，经试拌校正，得出经济合理的配合比。

4.7校核配合比设计

按确定的配合比制作试件，根据指定的要求，对混凝土强度、抗冻性和抗渗性等进行试验校核。

2、精心施工

2.1混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣、养护均应满足《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268-96）的规定。

2.2海上（水上）混凝土结构的施工，应优先采取陆上预制代替水上现场浇筑。

2.3精确控制混凝土中钢筋的保护层厚度。

2.4采用优质混凝土涂料进行混凝土涂层的保护。

3、结语

本文主要介绍港口、航道工程混凝土配合比的设计和施工注意问题。从混凝土设计强度、耐久性、经济性及施工要求等方面阐述了混凝土的配合比设计的原则和步骤。进行了详尽的论述, 指出配合比设计过程中应注意的问题, 以及需要注意的事项和参考数据的选用，可供同类工程借鉴。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。