浅析成安渝Ⅰ标C50混凝土配合比优化设计及施工现场应用

1、浅析成安渝标C50混凝土配合比优化设计及施工现场应用前言 成安渝高速公路施工第标段管区56.041km，其中特大桥4座，大桥19座，中桥1座，互通立交6处，C50混凝土设计数量为246773.71立方，通过技术手段提高混凝土工作性能，合理优化配合比设计，在保证工程质量的前提下精心施工发掘潜力，能够取得可观的经济效益。一、C50混凝土配合比设计理念混凝土配合比的设计，首先应该考虑满足现有施工机具及人工作业中等水平要求的工作性能，接下来才是混凝土的强度，混凝土工作性能的好坏直接影响着混凝土能不能够被振捣密实，密实的混凝土才能最大限度的体现它的强度及外观质量；混凝土的强度还取决于其水胶比的大小，水胶

2、比越大，混凝土的强度就越低，反之就越高，理想的混凝土是具有较小的水胶比和较大的流动度，这样才能达到既能满足施工工作性，又能具有较高的强度，C50混凝土在满足强度的基础上，具有良好的工作性、耐久性是混凝土现场施工生产和长期质量保证的必要条件，我们怎样才能配制出具有较小水胶比、较大流动度的混凝土呢？主要因素罗列如下：1.1、水泥的选择根据混凝土强度等级合理选用水泥品种及强度等级，一般水泥宜采用标准稠度用水量较小的普通硅酸盐水泥，且初凝时间不宜过短，这个很重要。人们往往错误的认为C50强度等级以上的配合比设计一定要用52.5水泥，其原因就是52.5水泥比42.5水泥强度高，42.5的水泥配制不出来C

3、50的混凝土；试验工作者都知道，水泥试验都是在同一个水灰比（0.5）下完成的，对于强度来说这样才有可比性；我们搞配合比设计时就不会采用相同的水灰比来设计了，那样不论水泥的强度等级高与低，最后得出来的结果都不会有太大的差别，因为水灰比是决定了混凝土的强度的重要指标，不同强度等级的混凝土水胶比肯定是不一样的，这是强度等级的要求，也是混凝土耐久性的要求；如果选择了水泥的标准稠度用水量较小，这样在配制相同坍落度时就减小了混凝土的单位用水量，降低了水胶比，也就是提高了强度；采用峨胜与峨胜水泥相比较前者标准稠度用水量为125g，后者为133g，我们在试配C50配合比时采用相同掺量的外加剂，标准稠度用水量较

4、大的水泥的配合比坍落度太小不能满足设计要求，必须增加外加剂的掺量以达到要求的坍落度，达到基本上相同的坍落度前者水胶比为0.29，后者为0.350.37（不同外加剂掺量），结果使用峨胜水泥配制的C50配合比得到了较小的水胶比，能够最大限度的发挥其水泥胶凝材料本身的强度；P.O42.5R与P.O52.5R峨胜水泥各项指标对照表水泥强度等级标准稠度用水量标准稠度凝结时间抗折强度抗压强度初凝终凝3d28d3d28d42.5R12525.01572005.78.726.948.652.5R13326.61461766.19.332.957.81.2、选择优质外加剂为了使新拌混凝土具有较大的流动性和良好的

5、粘聚性能，采用优质外加剂来增强新拌混凝土的工作性能，才能使硬化后的混凝土发挥其良好的强度及耐久性能。我们采用高性能减水剂(聚羧酸DJ-96高效减水剂)，生产厂家为山西博益化工有限公司，减水率25%；在业主大力支持下，要求外加剂厂商对外加剂的质量及性能的稳定性进行整改，要求根据施工季节合理调整外加剂的缓凝时间，经过一年来的使用效果较好；1.3、采用机制砂掺加复合粉煤灰掺合料根据成都地区合格的天然河砂缺乏而机制砂普遍的特点，该地区机制砂来之于沱江河采集的卵石，石质致密坚硬，经过反击破碎机破碎、水洗加工成碎石，再经制砂机二次破碎、水洗制成机制砂，生产过程中严格限制了机制砂中黏土含量，并使石粉含量得到

6、有效控制，通过亚甲蓝试验，符合要求；该机制砂优点是质地坚硬、强度高、吸水量小、含泥量小，缺点是颗粒级配较天然砂略差，棱角性强；我们采用机制砂掺加复合粉煤灰的办法弥补了机制砂棱角性强，拌制混凝土流动性差的缺陷，既节约了部分水泥又防止了水泥用量高带来的水化热作用，增加了混凝土的密实性、抗渗性和混凝土的耐久性，使用一年来取得了良好的经济效益；1.4、采用连续级配碎石我们采用525mm连续级配碎石，由510mm和1025mm两种碎石通过筛分，按一定的百分比合成连续级配。拌合站现场要求碎石分粒径、分仓堆放，排水畅通，严格控制进场材料含泥量；在施工混凝土时严格按照碎石分级比例分料斗供料，严格调配计量称分级

7、碎石数量，使混凝土碎石级配达到预期的连续级配；1.5、选取合理的坍落度坍落度试验是检测新拌混凝土工作性的测试手段，C50混凝土我们设计140mm160mm的入模坍落度，在保持外加剂减水率为25%时，出盘坍落度为180mm195mm之间，结合气温等自然条件，选取上下限，保证浇筑现场混凝土施工的良好状态。1.6、成安渝标C50配合比、材料来源：水泥：峨胜牌复合粉煤灰：简阳煜达粉煤灰级（试验结果如下）细度%需水量比%烧失量%含水量%三氧化硫%12.41025.20.43.1外加剂：山西博益化工有限公司DJ-96高效减水剂（减水率25%）砂石料：简阳汇宇砂石料场水：饮用水配合比如下：C50配合比掺粉煤

8、灰水泥砂碎石525（80/20）粉煤灰外加剂水水胶比外加剂掺量%坍落度mm大石小石450686895224505.01450.291.0190二、试验结果对比2.1、试验计划：采用几种不同的配合比经过强度、工作性、经济性对比论证，选取优化配合比的方法。试验内容包括：掺加粉煤灰的配合比，不掺加粉煤灰的配合比，水泥不同水胶比的配合比；、经过龄期为7、28、90天的标准养护与自然养护试件的抗压强度、试件回弹法检测强度的对比，检验两种检测方法不同龄期的强度差异，进一步认识回弹法检测实体强度的适应性；、掺加粉煤灰混凝土后期强度增长幅度与不掺加粉煤灰的对比，探讨粉煤灰作为C50混凝土掺合料的使用价值，为今

9、后配合比设计提供实践依据，使我们更好的完成试验检测计划，创造经济效益。 、试验采取监理旁站，工地试验室实施的办法，保证试验数据的真实性和客观性，为施工提供数据支持，保证工程质量。、对比试验结果统计列表如下：C50峨胜P.O42.5R水泥掺粉煤灰与纯水泥配合比各项指标对比配合比水泥砂碎石525（80/20）粉煤灰外加剂水水胶比外加剂掺量%坍落度mm每立方砼材料造价（元）大石小石粉煤灰C50450686895224505.01450.291.0190328.17纯水泥C50498686895224-6.471450.291.3195346.39检测指标试件抗压强度MPa（标准养护）试件抗压强度MP

10、a（自然养生）7d28d增幅28d90d增幅粉煤灰C5058.573.815.377.384.97.6纯水泥C5063.674.110.576.682.45.8检测指标试件回弹值/推算强度MPa（标准养护）试件回弹值/推算强度MPa（自然养生）7d28d增幅7d28d90d增幅粉煤灰C5044.2/50.847.7/59.23.5/8.443.7/49.645.7/54.449.0/62.54.1/4.83.3/8.1纯水泥C5044.4/51.349.2/63.04.8/11.742.1/46.143.9/50.147.6/59.01.8/4.03.7/8.9检测指标试件抗压强度与回弹法检测

11、强度差值MPa（标准养护）试件抗压强度与回弹法检测强度差值MPa（自然养生）7d28d28d90d粉煤灰C50+7.7+14.6+22.9+22.4纯水泥C50+12.3+11.1+26.5+23.4说明：C50掺加粉煤灰配合比为成安渝1标现用配合比，相比C50纯水泥监理建议配合比每方节约18.22元。C50峨胜P.O42.5R水泥掺粉煤灰与纯水泥水胶比0.35配合比各项指标对比配合比水泥砂碎石525（80/20）粉煤灰外加剂水水胶比外加剂掺量%坍落度mm每立方砼材料造价（元）大石小石42.5R粉煤灰450686895224505.01450.291.0190328.1752.5R468673

12、918229-5.621620.351.2190353.44检测指标试件抗压强度MPa（标准养护）试件抗压强度MPa（自然养生）7d28d增幅28d90d增幅42.5R粉煤灰58.573.815.377.384.97.652.5R56.463.57.162.470.48.0检测指标试件回弹值/推算强度MPa（标准养护）试件回弹值/推算强度MPa（自然养生）7d28d增幅7d28d90d增幅42.5R粉煤灰44.2/50.847.7/59.23.5/8.443.7/49.645.7/54.449.0/62.54.1/4.83.3/8.152.5R40.7/45.243.2/48.52.5/3.3

13、38.8/39.141.6/45.044.6/51.72.8/5.93.0/6.7检测指标试件抗压强度与回弹法检测强度差值MPa（标准养护）试件抗压强度与回弹法检测强度差值MPa（自然养生）7d28d28d90d42.5R粉煤灰+7.7+14.6+22.9+22.452.5R+11.2+15.0+17.4+18.7说明：C50掺加粉煤灰配合比为成安渝1标现用配合比，相比P.O52.5R纯水泥水胶比0.35配合比每方节约25.27元。C50峨胜P.O42.5R水泥掺粉煤灰与纯水泥水胶比0.37配合比各项指标对比配合比水泥砂碎石525（80/20）粉煤灰外加剂水水胶比外加剂掺量%坍落度mm每立方砼

14、材料造价（元）大石小石42.5R粉煤灰450686895224505.01450.291.0190328.1752.5R468669912228-5.151730.371.1180350.25检测指标试件抗压强度MPa（标准养护）试件抗压强度MPa（自然养生）7d28d增幅28d90d增幅42.5R粉煤灰58.573.815.377.384.97.652.5R49.857.8（达不到要求）8.059.763.74.0检测指标试件回弹值/推算强度MPa（标准养护）试件回弹值/推算强度MPa（自然养生）7d28d增幅7d28d90d增幅42.5R粉煤灰44.2/50.847.7/59.23.5/8

15、.443.7/49.645.7/54.449.0/62.54.1/4.83.3/8.152.5R40.0/41.642.3/44.32.3/2.737.5/36.541.0/43.744.7/52.03.5/7.23.7/8.3检测指标试件抗压强度与回弹法检测强度差值MPa（标准养护）试件抗压强度与回弹法检测强度差值MPa（自然养生）7d28d28d90d42.5R粉煤灰+7.7+14.6+22.9+22.452.5R+8.2+13.5+16.0+11.7说明：C50掺加粉煤灰配合比为成安渝1标现用配合比，相比P.O52.5R纯水泥水胶比0.37配合比每方节约22.08元。、C50混凝土各龄期

16、的强度趋势及数据分析；从强度趋势图可以直观的看出，试验方案中水泥水胶比为0.37的各个龄期的强度都低于其他配合比的强度；同标号水泥水胶比为0.35的配合比，在各个龄期的强度上几乎与水胶比为0.37的强度呈平行曲线，强度相差6.0MPa左右，由此初步推断水泥用量相同的条件下水胶比每增大0.1，强度下降3.0MPa；纯水泥配合比，水泥用量虽然超过掺加粉煤灰的配合比48Kg，其7天强度高于掺加粉煤灰配合比5.1MPa，但是28天强度几乎接近，在后期的90天龄期混凝土强度的增长上，明显高于纯水泥混凝土配合比，验证了掺加粉煤灰混凝土后期强度增长较强的特点；不论是还是水泥，只要不掺加粉煤灰，在强度增长上三

17、条曲线几乎呈现平行趋势，只有掺加了粉煤灰的配合比在后期的强度增长上明显有抬头的趋势。三、C50配合比各个施工处强度检测情况3.1、成安渝1标C50混凝土配合比于2010年8月6日经总监办批复以来，在2011年4月17日施工第一片预制箱梁成洛高架桥左20-2，一年多时间的使用，梁板的试件强度全部合格，现场也对梁板混凝土多次取芯验证强度，都满足设计要求，列举一工区第二施工处C50梁板生产强度趋势统计图如下（cay-1图），由该图可见质量控制较好的第二施工处，预制梁板强度保持平稳，预制箱梁能够在浇筑5天龄期进行张拉，28天强度都在60MPa左右，满足设计要求，其他施工处的预制梁质量控制也比较良好，强

18、度都达到设计要求。3.2、试验中发现实体及试件回弹法检测由于没有专用和地区测强曲线，采用中华人民共和国行业标准JGJ/T23-2011的统一测强曲线推算强度结果与抗压强度试件强度相比有些偏低，鉴于此，我们计划积累一定的同期和标准养生试件回弹和抗压强度数据来对预制梁回弹法现场检测进行修正，建立自己的强度曲线来提高回弹法检测强度精度，通过796对数具的各工程处标准养生28天试件的回弹法检测的检测值与试件立方体抗压强度对比，存在一定的相关性，结果如（cay-2图）。3.3、试验室2011年度对峨胜水泥的抗压强度统计（cay-3图），从年度水泥供应质量状况来分析水泥波动对混凝土强度的影响，指导下一年度由于季节变换掺合料变化在水泥使用中应该注意的一些问题（从图上趋势线可以看出，其不论是3d、28d强度都有下滑趋势）。 Cay-1图 Cay-2图得出：y = 1.9485x - 24.566 R = 0.9921 y-抗压强度 x-回弹值 有此专用测强曲线的指导，在回弹法检测中更能通过无损检测得到梁板的真实强度。Cay-3图四、加强C50混凝土质量控制不论配合比设计的多么合理，还是需要物资部及试验人员对进场原材料的质量加以严