补偿收缩细石混凝土配合比设计及注意事项

朱 恒

（中铁十一局集团第三工程有限公司， 湖北 十堰 442012）

0 引言

现今，中国国家高铁网络已经从四纵四横扩展到八纵八横，高铁建设如火如荼，高铁施工技术飞速发展，高铁桥梁技术也突飞猛进，从初期的20m、24m，发展到后面的32m、40m，形势喜人，技术创新。同时，在高铁工程的站线及联络线等工程以及众多的普速铁路中，因为T 梁的技术成熟、结构简单、工程造价低等特点，仍然被普遍使用。在T 梁工程的施工中，有梁场制梁、支座安装、架桥机架梁、接缝及横隔梁连接施工等工序，接缝及横隔梁连接方式有干接缝和湿接缝两种。普遍采用的是湿接缝连接方式，即采用补偿收缩混凝土浇筑T 梁湿接缝及横隔板。在T梁湿接缝横隔板混凝土的施工中，如何设计出满足设计图纸及规范要求的混凝土配合比，显得尤为重要。以下结合本工程T 梁湿接缝C50 补偿收缩细石混凝土配合比设计，详解补偿收缩细石混凝土配合比设计过程，及其注意事项。

1 技术要求

（1）设计使用年限：100 年。

（2）环境等级为：T2。

（3）设计强度等级：设计14d 强度达到C40 的100%。根据试拌试验提高为C50 补偿收缩细石混凝土。

（4）弹性模量：设计C40 等级14d 弹模100%即3.40×104MPa。

（5）施工工艺：采用自卸或者吊车施工，混凝土坍落度设计值为160～200mm。

（6）限制膨胀率：水中14d≥2.5×10-4，水中14d 转空气中28d≥-2.0×10-4。

（7）最大水胶比及最小胶凝材料用量分别为：0.50、320kg/m3。

注意事项：

（1）要充分查询图纸设计、现行规范技术要求，不能遗漏。

（2）要考虑混凝土结构尺寸大小，结构位置对养护的影响程度,本地区施工时段月份气温低，综合考虑胶凝材料用量。

（3）综合考虑提高设计强度，要通过试拌试验确定的，试拌试验汇总如下：

第1 次试配按C40 设计，经过第一次试拌，坍落度、和易性满足要求，按最不利因素考虑养护14 天后测试抗压强度为34.59MPa,达到配制强度的71%，该配制强度未达设计要求。

第2 次试配按C45 设计，经过第二次试拌，坍落度、和易性满足要求，按最不利因素考虑养护14 天后测试抗压强度为38.62MPa,达到配制强度的72%，该配制强度未达设计要求。

2 设计依据

（1）《铁路混凝土工程施工技术规程》Q/CR 9207-2017

（2）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2018

（3）《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015

（4）《高速铁路桥涵工程施工技术规程》Q/CR9603-2015

（5）《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011

（6）《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016

（7）《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010

（8）《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009

（9）《铁路混凝土》TB/T3275-2018

（10）《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081-2019

（11）图纸设计有关规定及要求。

注意事项：

（1）所依据的标准、规范，首先要与设计图纸一致，并且确保其现行有效。

（2）考虑规范的全面之外，还要考虑业主下发的文件要求。

3 原材料

（1）水泥：湖南桃江南方水泥有限责任公司P·O42.5 低碱；

（2）粗骨料：湖南娄底青松采石场5～10mm 连续级配；

（3）细骨料：新河砂石场，中砂；

（4）掺合料：湘潭飞宏实业有限公司（粉煤灰F 类II 级）；

（5）外加剂：抚州工业分公司，高性能减水剂；

（6）膨胀剂：江苏苏博特JGMR-202；

（7）水：混凝土用水；

（8）所有材料检验合格。

注意事项：

（1）原材料的选择首先必须符合规范标准、规范的要求；

（2）其次要考察材料厂家的产能、过往业绩、质量信誉，确保原材料的质量稳定；

（3）配合比所用原材料，须在试配前完成全项外检型式检验合格，方可用于配合比设计。

4 初步配合比计算

4.1 计算配制强度

cu,o=50+1.645×5.0=58.2MPa

4.2 计算水胶比

根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》及《普通混凝土配合比设计规程》混凝土相关要求，取W/B（C+F）=0.32

4.3 确定用水量

查表5.2.1-2 坍落度为75～90mm 时，用水量为215kg/m3,坍落度每增大20mm 时用水量相应增加5kg/m3来计算，坍落度为190mm 时增加用水量为（190-90）÷20×5=25，总用水量为215+25=240，按减水率28%计算，用水量为240×(1-28%)=173kg/m3。且要扣除每方外加剂用量中水的质量。当用水量取w0=153kg/m3时,混凝土坍落度、和易性满足设计要求。

4.4 计算胶凝材料用量

bo=w0/（ ）=478kg/m3

4.5 确定各胶凝材料用量

（1）确定粉煤灰用量：为胶凝材料的10%即：

4.6 确定各外加剂掺量

（1）确定减水剂掺量：为了满足施工性能经试拌取胶凝材料用量的1.2%

4.7 选择砂率

因石子种类是细石碎石，固砂率要略高，按其他项目相似经验选择40%。

4.8 粗骨料、细骨料用量

4.9 确定混凝土初步配合比

注意事项：

（1）配制强度标准差的选择，要充分考虑施工管理水平、材料质量波动性、拌和计量偏差等因素，选小了质量没有保障，选大了浪费材料，要结合实际按需选择。

（2）水胶比的确定，首先满足配制强度的需要，更重要的是要满足混凝土耐久性要求，一定要在满足耐久性的范围内选取。

（3）用水量和减水剂的用量综合确定混凝土和易性、工作性要求，混凝土在满足强度、耐久性的同时，要兼顾满足工作性要求。

（4）水泥的选择，优先选用当地且满足铁路混凝土规范要求的普通硅酸盐水泥。避免选用强度富余低、有害物资含量高的水泥。并且水泥中C3A 含量越高、水泥中可溶性碱含量越高、水泥越细等有害因素越多，对外加剂的适应性越差。

（5）粗细骨料的选用，首先不宜选用有碱骨料反应的砂石料，细骨料优先选用河沙。粗骨料优先选用吸水率低的破碎碎石，否则严重影响混凝土的用水量。骨料中所含的膨胀性黏土矿物对混凝土外加剂的适应性影响较大，要控制其含量。

（6）外加剂应优先选用高性能减水剂，并经试验确保其水泥、矿物掺合料的适应性。

5 混凝土初步配合比的试配与调整

5.1 初步配合比及调整配合比进行试配

以初步配合比NFFH-PHB-26-02 为基准，以不变水量、上下浮动0.02 水胶比、增减胶材用量适当调整砂率以达到工作性要求进行试拌，调整配比见表1。

表1 初步配合比各项材料用量kg/m3

5.2 混凝土胶体比测值（表2）

表2 混凝土浆体比计算

5.3 混凝土试配检测拌合物性能及容重修正

对以上配合比进行混凝土拌合物性能试验，经试拌相应混凝土配合比的拌合物性能见表3。

表3 C50 混凝土拌合物性能结果

根据C50 混凝土拌合物性能试验结果，初步选定的三组配合比的混凝土拌合物性能都能满足要求。

经计算，混凝土实测容重与假定容重只差为0.2%、0.4%、0.8%，未超过2%，无须进行容重调整。

5.4 混凝土的力学性能、耐久性能试验

按上述三组配合比成型力学能性能试验（7d、14d、28d 抗压强度、14d弹性模量）结果见表4、耐久性能试验结果见表5。

表4 C50 混凝土力学性能试验结果

表5 C50 混凝土耐久性能试验结果

注意事项：

（1）初步混凝土的试配，以试验室试拌为基础，观察试拌混凝土拌合物状态、含气量、粘聚性，调整胶材用量、砂率以达到设计坍落度、和易性。并一定严格测试混凝土坍落度、含气量的经时损失值，此点密切影响混凝土现场施工的可延时性。

（2）混凝土力学性能是混凝土实现结构力的根本，通过早期强度试验，及时调整配合比，确保力学性能达标。同时，通过混凝土有害物质计算及混凝土电通量试验、限制膨胀率试验，来确保混凝土耐久性能合格、膨胀率试验达标。

6 理论配合比确定

（1）混凝土中有害物质计算，源于各原材料型式检验报告，汇总各项有害物质数据，经计算该配比单位混凝土总碱含量、氯离子总含量、三氧化硫含量符合规范要求，见表6。

（2）理论配合比确定，根据上述试验结果在满足设计、规范和施工要求的条件下，本着经济节约、工作性好和强度优的原则，确定C50 补偿收缩细石混凝土理论配合比见表7。

表6 混凝土有害物质计算结果

表7 C50 混凝土理论配合比（单位：kg）

7 结束语

混凝土结构在各项铁路、公路等工程中广泛应用，每一个新开工工程，都涉及到要设计一套符合本工程设计图纸及规范要求的混凝土配合比，这些配合比设计过程大体相似似，但T 梁湿接缝补偿收缩细石混凝土配合比设计又有一些不同，在相类似的特殊部位、特殊结构、特殊要求的混凝土配合比设计中，有一定的参考意义。