桥梁高强混凝土配合比设计

张香菊

（开封市城区水利局，河南 开封 475000）

桥梁高强混凝土配合比设计

张香菊

（开封市城区水利局，河南 开封 475000）

随着我国经济的高速发展，交通运输业各种载重车辆的轴重也越来越大，对路桥的破坏和损伤程度也越来越大；这就要求交通运输设施（例如：公路、桥梁）必须与之相适应，全面提高路桥的质量标准，高强混凝土就是为了适应这种发展趋势而广泛应用的。随着各种高效减水剂的广泛应用，配制高强混凝土已经变得越来越普遍。本文结合开封东京大桥所用c50高强混凝土的配制为例来论述，供同行们讨论。

高强混凝土；配合比；质量控制

1 工程基本情况

开封东京大桥位于开封市新区黑岗口调蓄水库北侧，西面平交与新区第一大街，东面平交与集英街，大桥的总长度为1 624.482米，（其中桥长375米，标准横断面宽52.5米），桥梁跨越黑岗口调蓄水库。主桥选用三跨变高度斜跨钢拱通过吊杆与变高预应力混凝土连续箱梁相联结桥梁结构，中拱矢拱高75米，跨径96米；边拱矢拱高55米，跨径80米；两端引桥采用标准的30米跨预应力连续箱梁结构，主桥采用45+75+45米预应力混凝土连续箱梁，全桥为单箱四室斜腹板断面。箱梁顶面设2%单向横坡，桥基础采用钻孔灌注桩基础，墩身采用花瓶墩形式。工程建设周期为三年，于2011年7月1日开工，2014年7月1日竣工，总投资2.078亿元。

2 高强混凝土配合比设计

2.1 设计依据：《公路桥涵施工技术规范》、《公路工程集料试验规程》、《普通混凝土配合比设计规程》、《现代混凝土配合比设计手册》。

2.2 设计要求：郑民高速匝道桥箱梁及桥面铺装，要求C50混凝土，为了施工方便，要求泵送混凝土，施工坍落度为150-180mm。

2.3 原材料技术要求：配制高强混凝土与配制一般的混凝土不同，高强混凝土对水泥、集料、水及外加剂按规范及设计要求以外，对每一个步骤都要进行严格的检验，在这里仅对高效减水剂加以说明。高效减水剂对配制高强混凝土是非常重要而必不可少的，本工程采用了最新型的山西黄腾HT-HPC聚羧酸高性能减水剂，其减水率在22%-25%之间，液体状，性能稳定，施工使用方便，所配制的混凝土在砂率合适的情况下泌水率较小，不分层离析，和易性较好，经过延时试验，混凝土坍落度损失也在可控范围内。

2.4 混合料级配计算

以规范规定的5-20mm连续级配作设计计算，当4.75-9.5 mm碎石用量：9.5-19mm碎石用量=40：60时，混合料级配比较接近中值，满足规范及设计要求。

2.5 配合比设计计算

2.5.1 初步配合比

2.5.1.1 混凝土的配制强度fcu，0≥fcu，k+1.645?=50+ 1.645*6=59.9Mpa

（式中，fcu，0：混凝土配制强度，fcu，k：混凝土设计强度等级?：标准差，c50时取6）

2.5.1.2 计算水灰比

混凝土的强度与水灰比一般关系表达式为：

w/c=αаfce/（fcu，0+αаαbfce）

fce：水泥28天实测强度，为混凝土设计强度fcu，k的1.0-1.13倍，计算取中值1.08

αа、αb：回归系数，分别取0.46、0.07

则w/c=0.46*52.5*1.08/（59.9+0.46*0.07*52.5*1.08）=0.42

2.5.1.3 确定用水量

根据所用碎石最大粒径20mm，要求坍落度150-180mm，查《现代混凝土配合比设计手册》混凝土用水量并吸取以往设计经验取每方混凝土用水量为205Kg。

2.5.1.4 水泥用量

Mco=205/0.42=485Kg/m3

2.5.1.5 确定砂率

根据水灰比及碎石的最大粒径，依据《公路桥涵施工技术规范》及《现代混凝土配合比设计手册》，泵送混凝土选定砂率为β s=41%。

2.5.1.6 加减水剂之后的水泥用量及水用量

加减水剂之后水泥用量485Kg/m3保持不变，水用量：减水剂减水率β=0.22，则用水量相应改变为205×（1-0.22）=160Kg/m3。

2.5.1.7 计算砂石用量

C50混凝土每方假定容重为2 450 Kg，又有砂率βs=41%，可以得到砂：738 Kg/m3；碎石：1 061 Kg/m3，水泥用量485 Kg/m3，水用量160 Kg/m3，减水剂依照说明书，按水泥用量的1.2%添加。最后，得：水泥：砂：碎石：水：减水剂=485：738：1061：160：5.82= 1：1.52：2.19：0.33：0.012。

2.5.2 试拌、调整、确定基准配合比。按初步配合比、按总量90Kg拌制一组混凝土，加料顺序为：先倒砂，再碎石，后倒水泥，先干拌，再加水初拌，然后把减水剂倒在水里拌和3分钟。拌好之后测得坍落度为180mm，符合设计要求且工作性、和易性良好。最后，确定基准配合比为：

水泥：砂：碎石：水：减水剂=485：738：1061：160：5.82

2.6 确定试验室配合比。以水灰比0.33为基准，上下浮动作对比试验。配制水灰比分别为0.31、0.33、0.35，保持用水量不变，拌制三组混凝土拌和物并成型试件，测定每组28天强度，以便筛选筛选在实际施工中用哪一个水灰比强度更有保障。

2.6.1 0.31水灰比。水泥用量=160/0.31=516 Kg/m3，超过了桥涵规范水泥用量上限500 Kg/m3，因而不需要拌制。

2.6.2 0.33水灰比。重新按总量90Kg、以基准配合比拌制混凝土，拌好之后测定坍落度并观察拌和物的和易性，并对拌和物进行认真的容重计算，便以对配合比的调整，当实测拌和物密度同计算值之差其绝对值不超计算值的2%时，容重可不作调整；若是大于2%了，请按《普通混凝土配合比设计规程》进行相应的调整；此外，对拌和好的混凝土，也要做延时坍落度的试验。试验坍落度为：180mm，28天强度两组分别为63.6 Mpa、63.2Mpa，满足设计要求。

2.6.3 0.35水灰比。用水量不变，水泥减小，其配合比为：1：1.64：2.36：0.35：0.012，按此配合比拌制一组混凝土，试验结果为坍落度：180mm，28天强度：60.9Mpa、61.5Mpa，也满足设计要求。

2.6.3 考虑以往水泥用量的施工经验，以及从强度的安全性来考虑，最后选用了0.33水灰比的配合比作为施工理论配合比。

3 关于对混凝土的质量控制

一般来说，对于高标号混凝土，其强度试验室做配合比时往往不难达到，坍落度设计也符合要求，但具体施工时可能会相差很多，这是由多方面的原因引起的。

3.1 原材料质量控制。因为一些原因使不符合要求的材料进入料场，如石子、砂含泥量超规范，碎石级配和设计配合比相差很多，砂变化之后级配不符合要求，液体减水剂有效物质含量降低等等。这些都要求试验室要和进料的材料部门密切合作，强化工程管理，对于试验室检测不合格的原材料坚决不用，严把进料质量关。

3.2 混凝土搅拌站的质量控制。首先，要全面提高混凝土搅拌站人员不断提高质量控制的意识；严格操作规程，注意控制用水量，其他材料的用量也得严格按照配比添加；其次，是注意控制混凝土坍落度及和易性；第三，是注意控制计量、搅拌、运输、交货检验和现场浇筑的控制，最后，是一切以质量为第一目标，加强监督管理。

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TU528

A

1671-0037（2014）08-78-1.5

张香菊（1966.4-），女，中专，工程师，研究方向：水利工程。