某渡槽混凝土配合比试验中机制砂与天然河砂对比分析

王娅鸿

（贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司，贵州 贵阳 550000）

1 工程概况

黔中水利工程共有高大跨渡槽12座，其中草地坡（180 m）、徐家湾（180 m）、河沟头（150 m）、焦家渡槽（180 m）四座刚构式渡槽及龙场拱式渡槽（200 m）槽身设计为C55混凝土；蔡子冲渡槽（28×50 m）50 m槽身设计为C50混凝土。该六座渡槽跨径大，槽墩高，混凝土设计强度等级相对其它渡槽较高。由于此工程的特殊性，对工程工地现场生产的机制砂和广西合浦出产的天然河砂进行混凝土配合比对比试验。

2 高大跨度渡槽混凝土配合比试验研究简述

2.1 试验任务

河沟头、焦家连续刚构渡槽50 m 预应力简支箱梁C50W8F200、河沟头、焦家连续刚构渡槽主槽箱梁C55W8F200泵送混凝土配合比试验，细骨料分别采用总干21#料场生产的机制砂和广西合浦刁山坡料场天然河砂，粗骨料采用总干21#料场生产的碎石，粒径为5～25 mm。

2.2 试验用原材料

试验水泥采用六矿瑞安水泥厂畅达牌P·052.5水泥；外加剂为江苏博特新材料有限公司生产的聚羧酸高性能缓凝型减水剂，初凝时间8-10 h，减水率大于28%；矿粉为贵州鑫鑫源建材有限公司S95级磨细矿渣粉；细骨料为广西合浦刁山坡料场的天然河砂，细度模数3.1，总干21#料场机制砂细度模数3.4；粗骨料总干21#料场生产的碎石5～20 mm连续级配碎石。

2.3 混凝土配制强度确定

按《普通混凝土配合比设计规程》，C50、C55二级配混凝土设计配制强度为：C50：fcu，0≥fcu，k+tσ=50+1.645×6=59.9 MPa、C55：fcu，0≥fcu，k+tσ=55+1.645×6=64.9 MPa。

2.4 混凝土配合比最佳用水量及砂率确定

砂率是影响混凝土和易性和强度的主要因素，其大小变化直接关系到水泥用量多少，选择最佳砂率是混凝土配合比设计关键。试验采用固定水胶比，调整用水量及砂率拌制混凝土，观察混凝土的和易性及测定其坍落度。和易性和坍落度都满足要求的砂率及用水量为最佳砂率及最佳用水量。对比180～190 mm坍落度标准确定最佳砂率及最佳用水量。从具体试验结果中选出最佳砂率及用水量的配合比列入表格（此略）。

3 混凝土配合比试配试验中机制砂与天然河砂对比分析

3.1 计算混凝土配合比的各种材料用量

按规范《普通混凝土配合比设计规程》进行混凝土配合比试配试验。质量法计算混凝土配合比时，各种材料用量：①每立方米混凝土胶凝材料量（mb0）按公式：mb0＝mw0/｛W/B｝计算。②每立方米混凝土的矿物掺合料量（mf0）按公式：mf0＝mb0βf计算。③每立方米混凝土水泥量（mc0）按公式：mc0=mb0- mf0计算。④质量法计算配合比时，粗、细骨料量按公式：mf0+mc0+mg0+ms0+mw0=mcp计算；砂率按公式计算。

据试配配合比，按《公路桥涵施工技术规范》上下调动0.02的水胶比，砂率依次增减1%，水量不变，进行配合比试验。

3.2 C50W8F200、C55W8F200配合比及其性能试验结果

河沟头、焦家连续刚构渡槽50 m 预应力简支箱梁C50W8F200与主槽箱梁C55W8F200泵送混凝土采用六矿瑞安水泥有限公司生产的畅达牌P·052.5水泥、贵州鑫鑫源建材有限公司生产的磨细矿渣粉、江苏博特新材料有限公司生产的聚羧酸高性能缓凝型减水剂试配试验。

C50W8F200、C55W8F200 泵送混凝土分别采用广西合浦刁山坡料场天然河砂和总干21#料场机制砂和粗骨料进行以下三种不同磨细矿渣粉掺量的试配试验，粗骨料5～25 mm 连续级配。①方案一：水泥+减水剂+天然河砂+粗骨料。配合比试配试验及其性能试验结果表（此略）；②方案二：水泥+10%磨细矿渣粉+减水剂+天然河砂+粗骨料。配合比试配试验及其性能试验结果表（此略）；③方案三：水泥+15%磨细矿渣粉+减水剂+天然河砂+粗骨料。配合比试配试验及其性能试验结果表（略）；④方案四：水泥+减水剂+机制砂+粗骨料。配合比试配试验及其性能试验结果表（略）；⑤方案五：水泥+10%磨细矿渣粉+减水剂+机制砂+粗骨料。配合比试配试验及其性能试验结果表（此略）；⑥方案六：水泥+15%磨细矿渣粉+减水剂+机制砂+粗骨料。配合比试配试验及其性能试验结果表（此略）。

3.3 混凝土试配试验抗压强度与胶水比曲线关系

混凝土7 d 抗压强度达到28 d 配制强度的90%，根据以上试配试验结果，按7 d抗压强度与胶水比关系，确定7 d抗压强度与胶水比的关系曲线；经线性相关计算，C50W8F200、C55W8F200 泵送混凝土的胶水比强度曲线：①细骨料为广西合浦刁山坡料场天然河砂混凝土试配试验的抗压强度与胶水比关系式及关系图（略）。②细骨料为总干21#料场机制砂混凝土试配试验的抗压强度与胶水比关系式及关系图（略）。

3.4 泵送混凝土配合比

C50W8F200泵送混凝土28 d配制强度为59.90 MPa，7 d配制强度为53.90 MPa；C55W8F200 泵送混凝土28 d 配制强度为64.90 MPa，7 d配制强度为58.40 MPa；采用总干21#料场生产的机制砂与广西合浦刁山坡料场天然河砂进行C50W8F200、C55W8F200泵送混凝土试配试验，得配合比结果表（此略）。

4 总干21#料场泵送混凝土复核配合比试验

4.1 总干21#料场泵送混凝土复核配合比试验结果

河沟头、焦家连续刚构渡槽50 m 预应力简支箱梁C50W8F200泵送混凝土、河沟头、焦家连续刚构渡槽主槽箱梁C55W8F200 泵送混凝土复核试验，按混凝土胶水比与抗压强度的线性关系，确定磨细矿渣粉掺量为10%。C50W8F200、C55W8F200混凝土复核配合比及性能表（此略）。

4.2 试验结果分析

试验对总干21#料场砂石骨料和广西合浦刁山坡料场天然河砂进行了配合比及原材料试验，在整个混凝土配合比试配过程中，分别采用矿粉掺量为0%，10%和15%三个掺量进行试配试验，得出天然河砂和机制砂作为细骨料混凝土推荐配合比。

在强度等级基本相同的情况下：天然河砂的用水量少；天然河砂用量比机制砂稍少；机制砂拌制的混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、极限拉伸值高；机制砂拌制的混凝土水泥用量稍少，线膨胀系数较小，抗冻性能好，干缩值较小，但其自生体积变形缩小值较大；机制砂拌制的混凝土更为经济。见表1。

表1 推荐混凝土配合比表

5 结语

综上可知，高大跨度渡槽混凝土配合比试验研究中机制砂与天然河砂对比分析，得到满足设计及施工要求的推荐配合比。熟悉工程概况，简述高大跨度渡槽混凝土配合比试验，重点完成混凝土配合比试配试验中机制砂与天然河砂对比分析，进而做好总干21#料场泵送混凝土复核配合比试验。