混凝土预制管配合比设计与应用

姚全营 ，杨 易

1.中国港湾西部非洲区域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066000

1 工程概况

科特迪瓦PK24工业园一期项目土地开发面积为1.27km2，雨排水管网总长度约为2.1万m，其中钢筋混凝土管约2万m，直径为300～2000mm。

该项目位于西非，当地社会经济较为落后，当地钢筋混凝土管预制件价格较高，雨排管网多为明渠和箱涵。项目部为取得核心技术并降低施工成本，引进了国内成熟的悬辊制管成套设备，按国标Ⅱ级钢筋混凝土管进行设计和自主施工。

2 配合比设计

该试验主要选取了砂率、胶凝材料总量、水灰比进行了力学试验研究。运用强度对比方法，进行混凝土配合比的设计和结果分析，配置混凝土预制管配合比。

2.1 混凝土原材料

（1）水泥。水泥是混凝土中最主要的材料，它在混凝土中起到胶凝和填充作用。科特迪瓦主要生产的水泥如下：①CPA-CEM Ⅰ——波特兰水泥；②CPJ-CEM Ⅱ/A 和B——波特兰复合水泥；③CHF-CEM Ⅲ/A和B——矿渣硅酸盐水泥。

根据该工程技术标准要求，优先选择CPA42.5波特水泥，这种水泥质量稳定。水泥的质量越稳定，强度波动越小。为了快速脱模、快速投入使用，选用R“快凝”的水泥，采用CPA42.5R水泥，这种主要用于水泥快速脱模的钢筋混凝土或预应力混凝土预制，符合施工技术要求。

（2）粗集料。粗集料采用4～10mm规格碎石，碎石级配及物理性能如表1、表2所示。

表1 粗骨料集料筛分

表2 粗骨料物理性能

（3）细集料。细集料采用机制砂，级配如表3所示。

表3 细集料筛分及筛分表

2.2 混凝土配合比计算

（1）干硬性混凝土的配合比设计原理和步骤，与普通混凝土并无多大区别。由于干硬性混凝土用水量少、水灰比小，普通混凝土的成型方法不适用于干硬性混凝土。但干硬性同普通塑性混凝土一样，通过多次配比试验，通过实际试验找出混凝土强度与水灰比的关系，以及用水量与干硬度的关系[1]。

（2）根据设计强度，计算配置强度；在根据CPA42.5R水泥28d强度，计算出配合比水灰比。确定配比的水灰比0.36及选取每方混凝土用水量140kg。然后，计算水泥用量389kg和骨料用量，选定合适的砂率，计算出配合比。

（3）根据计算配合比1∶1.68∶3.12∶0.36进行试拌，成型混凝土试块，由于干硬性混凝土用水量及水泥用量都较小，粗集料占比例大，结合该工程悬辊工艺特点，配合比未掺入其他结合材料及外加剂，成型采用国标150mm×150mm×150mm正方形铸铁试模，分两层加入试模，每层插捣25下，在振捣出浆，成型试块进行养护。检查混凝土拌和物的干硬度、工作性及强度[2]。

（4）对计算的基准配合比进行室内试验验证，采用水胶比为0.31、0.36、0.41三组不同配合比，分别配制混凝土拌和物。

（5）进行试配拌制成型后，经测定坍落度符合要求，干硬性、工作性均良好，并分别进行7d、28d抗压强度试验，各组试验结果为经现场验证配合比试验，混凝土28d强度达到38.5MPa，坍落度20s。

（6）根据干硬性与工作性要求满足混凝土设计及施工要求，确定配合比为水泥∶水∶碎石∶砂=489∶140∶1216∶655=1∶0.36∶3.12∶1.68。

3 配合比的应用

项目部在预制管试生产阶段，在未改变选定配合比的情况下，通过调整上料时间、上料转速、上料后连续旋转时间及转速等参数，预制质量不断提高，管体外表面光滑、无色差，管体无无裂纹，端部混凝土密实、没有严重缺陷。此次干硬性混凝土配合比设计在钢筋混凝土管预制施工中获得了较为成功的应用[3]。

4 配合比应用建议

合适的混凝土配合比是钢筋混凝土预制的前提和关键技术，施工中要注意以下几点。

（1）选择合适的原材料。①配制快硬高强度干硬性混凝土时，宜采用高标号的水泥；②干硬性混凝土的用砂应严格控制含泥量，并选用级配良好的粗、中砂，含泥量过多会影响水泥与砂石的黏结，并增加水泥用量；③用于干硬性混凝土的石料含泥量≤1%，吸水率要小，级配要好。

（2）投料计量要精确。①检测砂石含水率，计算施工配合比。准确控制水灰比，避免混合料太湿或太干造成涵管表面出现蜂窝麻面或不易成型等质量问题；②混凝土用料计量要准确，粗、细集料允许误差≤±2%，水及水泥允许误差≤±1%；③料仓、上料斗都要增加防雨措施；④钢筋混凝土管用的干硬性混凝土因用水量较少，不掺外加剂，搅拌时不易分散均匀，且搅拌时间适一般为120～150s，西非区域温差大、气温高，因此每盘用量要控制在每个管涵的用量。

（3）混凝土拌和与布料。①在从搅拌地点往浇筑地点的运输过程中，应注意防止分离，运输工具应加遮盖，以免水分过多蒸发，应尽量减少倒运次数，缩短运输时间及混凝土停放时间；②小直径管节预制时，要控制每盘混凝土生产量，做到即拌即用，减少混凝土的水分蒸发。

5 结束语

干硬性混凝土以其特殊的性能和施工方法，得到了广泛应用。干硬性混凝土与其他混凝土比较，具有用水量小、水灰比小、砂率小、快硬、高强、密实性好，抗冻性、抗渗性强，收缩小等特点，对节约水泥、提高质量、降低成本、提高模板周转率等有十分重要的意义。项目部结合预制管混凝土施工特点，对混凝土配合比进行了设计，着重研究了混凝土工作性能。通过预制管试生产，验证了配合比的适应性。科特迪瓦PK24工业园一期项目钢筋混凝土管的成功生产，有效降低了施工成本，为今后在西非市政管道施工提供了参考经验。