高标号混凝土配合比设计及施工控制

中图分类号：TU377.1文献标识码：A 文章编号：

摘要：通过对罗定高速公路LD11合同段高标号混凝土配合比设计研究及施工过程控制，以及与传统室内混凝土试件养生方式和混凝土强度试验数据的对比，进行养生过程分析，验证了喷淋养护技术在室内混凝土试件养生中的可行性和优越性。

主题词：高标号混凝土;配合比设计;施工控制

The soil specimen of health and strength of concrete way the data of experiment, the health process analysis, and verifies the spray maintenance technology in indoor concrete samples of health is effective and feasible.

Keywords: premium concrete; Mix design; Construction control

在我国高速公路飞速发展的时期，试验工作显的尤为重要，对控制工程质量和工程成本有很大的作用，试验工作中的配合比设计工作是重中之重。对于桥梁工程，试验室的水泥混凝土标准配合比设计很重要，标准配合比设计的合理有效，对于混凝土的施工起着指导性作用，也直接影响着桥梁工程的成本。以下结合本项目的施工，重点介绍高标号水泥混凝土的配合比设计和施工控制。

1、工程概况

甘肃省罗定高速公路，是国家银武大通道的重要组成部分，也是连接陕西与甘肃的主要干线。本项目为罗定高速公路第十一合同段，施工单位是路桥二局第三工程有限公司，监理单位是北京中通监理咨询有限公司。罗定高速公路LD11合同段路线起点（SK251+000），位于白银市会宁县大山川村，路线终点（SK256+841.021）位于白银市会宁县太平店，路线全长6.84102Km。本合同段设隧道2座（上下行线），互通立交1处，通道桥（涵）9处，大桥3座：宋家庄大桥、太平店大桥和小岔沟大桥，其中上部结构为箱梁、槽梁和T梁预制，其中箱梁和槽梁的混凝土设计标号为C50，而T梁的混凝土设计标号为C55。

2、高标号水泥混凝土配合比设计前的原材料检测

这里主要介绍C50和C55高标号混凝土配合比的设计，在设计中使用高标号水泥(P.Ⅱ52.5),还加入了适量的硅粉，目的是为了提高早期强度和增加外观质量。其配合比设计前应当对原材料进行检测，包括对水泥、水、砂、碎石、外加剂和硅粉进行主要项目的检测。对于水泥主要检测初终凝时间、标准稠度、安定性、细度、水泥胶砂抗压和抗折强度等主要项目，其检测结果如下表所示：

对于砂主要检测细度模数、表观密度、堆积密度、含泥量和级配组成等项目检测，测得其细度模数为2.86以及级配符合中砂Ⅱ区,其它检测结果如下表所示：

对于碎石主要检测级配组成、表观密度、堆积密度、针片状、压碎值和含泥量等项目，测得其级配符合5―20mm的连续级配范围,其它检测结果如下表所示：

对水也进行了水质分析,符合钢筋混凝土配制用水要求，UNF―1高效减水剂的检测符合高效减水的要求，硅粉的检测也达到质量要求。

3、高标号水泥混凝土配合比设计

高标号混凝土配合比的设计对于原材料的选用很严格，必须严把原材料的质量，设计高标号的混凝土配合比要满足以下要求：

1）要使混凝土的强度能满足结构设计的强度的等级要求；

2）使混凝土拌合物的和易性与施工条件相适应；

3）使硬化后的混凝土具有与工程所处环境条件相适应的耐久性；

4）在满足上述条件的前提下，尽量做到节约水泥，降低混凝土成本。

其设计步骤与普通配合比设计基本一致的，也分为以下几个步骤：

3.1水胶比（W/C）的确定

根据标准差和设计强度标准，计算出配制强度，再按水灰比公式计算出水灰比，然后根据施工环境及耐久性，选用合适的水胶比，最后选定基准水胶比为W/C=0.33.

3.2确定用水量（W）用水量应根据粗骨料情况和施工所要求的坍落度，可按表选用。粗骨料的最大粒径为20mm，施工坍落度选用3―5cm，考虑加入1%的高效减水剂UNF-3，还有10%的硅粉，选用单方用水量为165kg。

3.3计算出胶凝材料用量：C=W/（W/C）=500kg。其中硅粉占胶凝材料的10%，计算出硅粉用量为50kg，水泥用量为450kg。

3.4砂（S）碎石（G）用量通过假设容重法求解：

C+W+S+G=2450kg/m3

砂率：S/（S+G）*100%=33%--38%

选择砂率时，应通过不同的砂率值33%，35%，38%，作流动度试验，选流动性优者的砂率。本配合比选用砂率为35%，则：S+G=2450-500-165=1785

S/（S+G）=35% S=1785*35%=625G=1785-625=1160

本例加入胶凝材料的1%的高效减水剂。

3.5计算初步配合比：初步得出单方混凝土的各种材料用量为：

水泥450kg，硅粉50kg，水165kg，砂625kg，碎石1160kg，高效减水剂5.0kg

3.6试配与调整：根据计算出的初步配合比试配，测定其坍落度及和易性。试配时，如果坍落度不满足要求，则通过高效减水剂掺入量调整，使坍落度增大或减少，以满足设计要求。通过试配后，选择高效减水剂掺入量为1%的坍落度合适。坍落度损失通过氨基磺酸盐系减水剂加以控制；强度则通过水胶比得到满足，应选择不同的水胶比做强度曲线确定；耐久性则要通过调整硅粉的数量和质量得到满足。

3.7确定试验室配合比

通过试配确定了基准配合比，为了保证强度要求，再上下浮动水胶比，做参考配合比，进行试拌，分别确定7天及28天强度，做强度与水胶比的曲线，选择最佳的水胶比作为试验室配比。计算其他三个水胶比的参考配合比如下：

1）、W/C=0.35W=165 C=471（其中硅粉为47,水泥为424）

砂率选用36%S=（2450-165-471）*36%=653G=2450-165-471-653=1161

2）、W/C=0.37W=165 C=446 (其中硅粉为45,水泥为401)

砂率选用37%S=(2450-165-446)*37%=680G=2450-165-446-680=1159

3）、W/C=0.31W=165 C=532 (其中硅粉为53,水泥为479)

砂率选用34%S=(2450-165-532)*34%=596G=2450-165-532-596=1157

根据以上配合比的试配,分别测定四组不同水胶比的28天强度,然后以水胶比为横坐标,以28天强度为纵坐标,绘制强度曲线图,选定试验室的最终水胶比,确定试验室配合比。测得数据如下：1、W/C=0.3128d强度为72.3MPa；2、W/C=0.3328d强度为68.4MPa；3、W/C=0.3528d强度为64.2MPa；4、W/C=0.3728d强度为58MPa。绘制强度曲线图如下表所示:

根据上图可以计算出C50和C55混凝土配合比的水胶比，从而得出其配合比。C50的试配强度为：50+1.645×6=59.87 MPa；C55的试配强度为：55+1.645×6=64.87 MPa。

根据曲线得出C50的水胶比为W/C=0.36，砂率为36%；得出C55的水胶比为W/C=0.34，砂率为35%。因此确定出试验室的C50和C55的配合比如下：

单方C50配合比的用量：水泥412kg，硅粉46kg，水165kg，砂658kg，碎石1169kg,高效减水剂（UNF―3A）4.58kg.

单方C55配合比的用量：水泥437kg，硅粉48kg，水165kg，砂630kg，碎石1170kg,

高效减水剂（UNF―3A）4.85kg.

3.8换算施工配合比

根据以上确定的试验室配合比和现场测得的砂、石含水率，准确无误的换算出施工配合比。

到此，C50和C55混凝土的配合比设计完成。下面对于高标号混凝土的施工控制就成为了关键，正确的按设计配合比施工，是施工质量能够保证的关键之所在。

4、高标号混凝土的施工控制

混凝土质量的好坏，尤其是高标号混凝土的质量好坏，既对结构物的安全，也对结构物的造价有很大影响，因此在施工中我们必须对混凝土的施工质量有足够的重视。应当加强混凝土的施工控制，从影响混凝土的各个因素入手，从各个方面控制混凝土的施工质量。混凝土最主要的指标之一就是混凝土的抗压强度，从混凝土强度的表达式中不难看出，混凝土的抗压强度与混凝土所用的水泥强度成正比，施工当中切误用错了水泥标号。对于高标号混凝土，如果用错了水泥标号，在水灰比相等的情况下，按公式计算，得到的混凝土抗压强度将比高标号水泥低很多，施工中将会比计算得到的更低。另外，水灰比也与混凝土强度成正比，水灰比大，则混凝土强度高，水灰比小，则混凝土强度低。因此，在高标号混凝土施工中，一定要确保水灰比与试验室确定的水灰比一致，才能保证混凝土的强度。当水灰比变大时，企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土的收缩和变形，对于预制板梁构件的质量将会产生重大的影响。

因此，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥标号和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。

粗骨料对混凝土强度也有一定影响，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石强。因此我们一般对混凝土的粗骨料控制在3cm左右，细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，所以混凝土公式内没有反映砂种柔效，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响。因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。由于施工现场砂石质量变化相对较大，因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求，并根据现场砂含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把实验配比与施工配比混为一谈。混凝土强度只有在温度、湿度条件下才能保证正常发展，应按施工规范的规定予在养护、气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。冬季要进行保温防冻害措施，夏季要进行防暴晒脱水措施。

此外，混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1．645倍标准偏差确定的。这样可以保证混凝土强度均有95％以上的保证率，低于该标准值的概率不大于5％，依次充考虑了桥梁工程的质量和安全系数。因此，抽样检查的几组试件的混凝土强度平均值一定要大于混凝土设计标号。通过公式计算可以看出，施工人员不但要使混凝土强度的平均值大于混凝土标号，更重要的是千方百计的减少混凝土强度的变异性，即要尽量使混凝土标准差降到较低值，这样，既保证了工程质量，也降低了工程造价。

高标号混凝土质量控制包含两个方面的基本内容：

4.1使混凝土强度达到设计要求的质量标准。

4.2在满足设计要求的质量标准前提下尽量降低成本。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。可以说，高标号混凝土质量控制实质上也是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面人手。 4.2.1设计合理的高标号混凝土配合比。合理的高标号混凝土配合比应由试验室通过试验确定，除满足施工要求的和易性外，应该具有耐久性要求和节约原材料的要求。因此要试验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石、硅粉及高效减水剂。水泥主要控制强度、安定性、凝结时间及标准用水量；砂控制细度级配、含水率、含泥量等；石料控制级配、压碎值、针片状含量、含水率及含泥量等；硅粉检测其二氧化硅、氧化铁、氧化铝等化学成分的含量，符合有关标准要求；高效减水剂检测减水率、增加混凝土强度的对比值。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计和验收标准。

4.2.2按设计配合比正确地换算施工配合比进行施工。按施工配合比施工，要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比；同时还要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求试验室提供给给工地一份，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比(材料不合格不收料除外)。

4.2.3加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

4.2.4进行混凝土强度的测定。对于高标号混凝土的测定，应当分别制作7d和28d试件。做7天试件，既可以作为板梁预应力张拉时的控制依据，也可以测定其混凝土强度28d龄期的发展情况，以明确其质量发展方向，为预防混凝土的质量措施提供依据。但是混凝土的最终质量还是以28d强度为准。

5、高标号混凝土设计与施工控制中应注意的问题

高标号混凝土设计时，对原材料有很高的要求。设计时应该选择与其对应的水泥标号，否则很难达到试配强度；对粗骨料的最大粒径应当不超过25mm，在连续级配范围内，表观密度应当大于2.65g/cm3,吸水率应当在1%左右；对于砂应当选择河砂或碎石砂。混凝土施工控制中，首先应当作好混凝土施工的技术交底，一定要交到施工班组；其次要控制好现场施工的混凝土水灰比，确保与设计水灰比一致；拌和混凝土的时候，应该先加水，再加高效减水剂，强度能提高2―3MPa；另外混凝土的振岛一定要密实。

综上所述，我们应当首先作好高标号混凝土配合比的设计工作，其次，应该对混凝土的施工进行严格控制。从各个方面严格控制混凝土质量，以确保整个工程质量，以保证企业信誉和发展。

参考文献

[1]冯乃谦。高性能混凝土技术，中国建筑出版社,1992年。

[2]建筑材料，山东水利职业学院

[3]JGJ055―2000普通混凝土配合比设计规程。