C35机制砂水下混凝土灌注桩配合比设计及应用

魏岳雷

(中铁二十二局集团第四工程有限公司金台铁路项目,河北 保定 073104)

1 工程概况

金华至台州线铁路项目中临海特大桥，桥梁起止里程DK129+9.960～DK130+512.020，桥梁全长1 502.04 m。上部结构采用简支T梁、连续梁、简支槽形梁；桥台采用单线T形桥台、桥墩采用单线圆端形实体墩；墩台均采用钻孔灌注桩基础，桩基混凝土为酸性，二氧化碳环境，作用等级H1。为了节约成本，保证施工用混凝土质量，并有效地控制地材质量，项目部成立了碎石、机制砂厂。

2 机制砂混凝土原材料

2.1 水泥

台州海螺水泥有限公司生产。P.O42.5，性能符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007，《铁路混凝土》TB/T3275-2011的规定。

2.2 粉煤灰

浙江国华浙能发电公司生产。F类，性能符合《用于水泥和混凝土中粉煤灰》GB/T1596-2005，《铁路混凝土施工质量验收标准》TB10424-2010，《铁路混凝土》TB/T3275-2011的规定。

2.3 机制砂

临海机制砂(自产)。细度模数在3.0～3.4之间，2.36 mm和1.18 mm累计筛余超Ⅱ区规范值，粗砂；机制砂石粉含量在8%～11%之间。筛分检测数据见表1。

表1 机制砂颗粒级配

其他性能符合《建设用砂》GB/T14684-2011，《铁路混凝土》TB/T3275-2011的规定。

2.4 碎石

临海碎石(自产)。粒形良好，质地坚固，三级配，5～10 mm(占10%)、10～16 mm(占30%)、16～25 mm(占60%)，其性能符合《建设用卵石、碎石》GB/T14685-2011，《铁路混凝土》TB/T3275-2011的规定。

2.5 减水剂

山西铁力建材有限公司生产。PCA-HN-Y-AH-Ⅰ型聚羧酸系高效减水剂，性能符合《混凝土外加剂》GB8076-2008，《铁路混凝土施工质量验收标准》TB10424-2010，《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007，《铁路混凝土》TB/T3275-2011的规定。

2.6 水

临海市地下水。水的指标符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006，《铁路混凝土》TB/T3275-2011的规定。

3 配合比设计(绝对体积法)

3.1 设计文件、规范规定的参数

强度等级C35。水胶比≤0.5；坍落度180～220 mm。混凝土最低胶凝材料用量300 kg/m3，最高不超550 kg/m3。混凝土耐久性(56 d)：电通量≤1 200 C。混凝土入模含气量≥2.0%。混凝土中氯离子含量不大于胶凝材料的0.1%，混凝土中减含量最大3 kg/m3，混凝土中三氧化硫含量不超过胶凝材料总量4.0%。

3.2 配合比参数

配制强度及水胶比：fcu，o=48.5 MPa;W/B=0.38。

砂率：机制砂配制混凝土，砂率偏低时，坍落度小，泌水、离析，不易拌和、浇筑、振捣，工作性差；砂率过大，坍落度大，工作性降低。合理砂率，能得到较大流动度，良好粘聚性及保水性。砂率是关键参数，选取砂率要考虑细度模数、石粉含量对合理砂率的影响，每间隔2%选取一个砂率，进行拌合物工作性试验，工作性达到最佳为合理砂率。不同砂率对混凝土工作性的影响见表2。

表2 不同的砂率对混凝土工作性影响

通过表2，44%砂率和46%砂率的混凝土工作性都能满足要求，这种情况下选定较低砂率作为合理砂率，即选定44%砂率为合理砂率。

3.3 配合比选定

通过试验，选定44%砂率的配合比作为基准配合比，如表3。

表3 基准配合比表(kg/m3)

以基准配合比为基础分别增加和减少水胶比0.05，砂率可分别增加和减少1%，试拌进行工作性验证，得另外两个配合比，如表4。

表4 试拌调整后配合比(kg/m3)

试拌调整后配合比试验结果如表5。

通过表5拌合物工作性，硬化混凝强度、耐久性及经济性评价(W/B=0.43强度不能满足；W/B=0.33强度富裕量大，不经济)，选定W/B=0.38的配合比作为试验室配合比，如表6。

粗集料，细集料含水率测定，由试验室配合比换算为施工配合比。

4 机制砂水下混凝土生产控制要点

石粉含量、细度模数的控制是机制砂生产的控制要点。通过水洗除粉尘，除去大部分0.075 mm颗粒、一些0.15 mm，0.3 mm颗粒、极少数0.6 mm颗粒。如细度模数很大，粗颗粒太多，小于0.3 mm颗粒太少，级配不合理，混凝土拌合物和易性差；细度模数太小，石粉太多， 用水量增加， 强度降低，水泥用量增加。因此，水洗除粉尘时水的流量、流速需要严格控制，细料量要合理，才能得到到符合要求的机制砂。

表5 测试结果

表6 试验室配合比(kg/m3)

加强机制砂级配、细度模数、石粉含量、MB值经常性检测，不同来源的机制砂分别堆放；同一来源的机制砂细度模数变化范围超过±0.2、石粉含量变化范围超过±2.0%时，也应分别堆放，并调整配合比中砂率后方可使用。

机制砂颗粒尖锐有棱角，表面粗糙，机制砂混凝土搅拌时间比天然砂混凝土延长，控制在90～120 s为宜。

水洗机制砂含水率很大。为了保证机制砂含水率稳定，进场后应放置几天方可使用。含水量每班抽查2次，雨天加大抽查频次，及时调整施工配合比。

干砂堆放高度不应过高，堆放高度以粗颗粒集料不能滑下、不影响机制砂级配及细度模数为宜。

5 结束语

通过临海特大桥水下混凝土配合比试配、验证，水下混凝土灌注桩浇筑可以使用机制砂代替天然砂配制的混凝土，只要严格控制机制砂品质，机制砂水下混凝土在施工技术参数上同样能够达到施工要求。