C60高强混凝土配合比

1、1、试验原材料 在对已有工程经验的系统研究基础上，并根 据山东滨州周边地区的材料的调查，提出了对滨州黄河公铁 路桥 40米预制箱梁 C60 高强混凝土原材料的技术要求，并 据此进行了材料筛选。 1.1 水泥：根据高强混凝土工程应 用的工程实践，配置高强混凝土的水泥，宜选用强度 等 级为 52.5 Mpa 或更高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐 水泥，无论何地产的水泥，必 须达到强度满足、质量稳定、 需水量低、流动性好、活性较高的要求。依据以上各项技术 要求，结合当地的水泥厂家，经过对淄博山铝水泥、山东济 南山水、中联鲁宏各水泥的各 项技术指标的试验比选，确 定为中联鲁宏水泥有限责任公司的中联鲁

2、宏P.O52.5，其各项技 术指标：细度0.7，初凝时间2 h 07 min，终凝时间3 h 01 min，3d 抗压强度 33.8Mpa， 3d 抗折强度 5.8Mpa ，28d 抗压强度57.5Mpa，28d抗折强度7.9 Mpa ；1.2细骨料：临沂河砂，细度模数 2.8，含泥量 1.2，表观密度 2610kg/m3， 空隙率 44；1.3 粗骨料： 青州产 5-10mm、10-20mm 石灰岩碎石，合成 5-20mm 连续级配碎石，其中 5-10mm 占 20， 10-20mm占80,表观密度2700kg/m3，吸水率0.46,压碎值 9.6；1.4外加剂：配置强度等级较高的高强混凝土

3、时，应首先选用非引气型高效减水剂。目前高效减水剂可分为萘系、 多羧酸系、 氨基磺酸盐系和三聚氰胺系。 通过对比试验得出： O1纯萘系外加剂配置 C60混凝土粘聚性大，且强度富裕较小；02氨基磺酸盐系外加剂由于其减水率高，混凝土易泌水、分层离析，水胶比越小越好，掺合料越多越好，混凝土的匀 质性越好； 03多羧酸系外加剂， 粘聚性小， 浆体与石子的包 裹性好，石子在浆体中分布均匀，不分层、不离析，为液体 状；04氨基萘系复合的外加剂的粘聚性良好。 根据我项目部 的搅拌站的现状，综合分析各类外加剂的特性和成本后，选 择了适合生产控制和生产成本较低的 UNF-3C 氨基磺酸萘系 复合高效减水剂（粉状）

4、； 1.5 掺加料： 01山东邹县 I 级粉 煤灰，细度 9.4，需水量比 93； 02山东莱钢 S95 矿渣粉。 2、 试验项目及方法 混凝土拌合物性能、 力学性能试验依据 普 通混凝土拌合物性能试验方法标准 GB/T50080-2002 、普 通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T50081-2002 中有关规 定进行。 为了保证高性能混凝土的高强及高耐久性，在配 置高性能混凝土时，应掺加一种或多种活性矿物掺合料，如 粉煤灰、矿渣、硅灰等活性掺合料。活性矿物掺合料在混凝 土中的主要作用有：填充效应、活性效应。高性能混凝土一 方面通过降低水灰比提高混凝土密实度和抗渗性，以达到高 耐久性；另一

5、方面由于矿物掺合料的微填充效应，使混凝土 中的颗粒分布更趋合理，混凝土更加致密，矿物掺合料的活 性效应又使混凝土的强度得以保证。大量的研究资料以及工 程实践表明，在混凝土中大量掺入适量的粉煤灰、矿渣、硅 灰等活性矿物掺合料， 能大大改善混凝土的抗渗性、 抗冻性、抗碱集料反应能力及抗有害离子渗透等性能。 滨州黄河公 铁路桥40米铁路预制箱梁混凝土强度为C60,施工工艺要求坍落度为 20020mm ，粘聚性良好，坍落度经时损失小，初凝 时间在 13 小时左右。为保证工期要求，混凝土 7d 抗压强度 要达到设计强度的 100，以满足预应力束的张拉需要。 依据 普通混凝土配合比设计规程 JGJ55-2

6、000 中的有关规定， 混凝土强度标准差 c取6.0,因而C60混凝土的配置强度为 69.9Mpa。参考国内外其他工程经验及有关高性能混凝土的 研究成果，采取掺用活性矿物掺合料的技术方案对混凝土配 合比进行优化。 主要开展了单掺矿渣粉混凝土、 单掺粉煤灰、 双掺粉煤灰和矿渣粉等三类方案的 C60 高性能混凝土配合比 试验，在掺加活性矿物掺合料时，采用等量取代水泥法，各 方案的 C60 混凝土配合比见表 1。 表 1 滨州黄河公铁路桥 预制箱梁C60混凝土试验配合比 编号方案各材料用 量（ Kg/m3 ） 水泥 粉煤灰 矿渣粉 砂 大石 小石 水 外加 剂 C60-HP-01 普通混凝土 550

7、 / / 590 916 229 165 8.25 C60-HP-02 掺 15 粉煤灰 480 85 / 577 915 229 164 8.475 C60-HP-03 掺 20 粉煤灰 440 110 / 590 916 229 165 8.25 C60-HP-04 掺 25 粉煤灰 412 138 / 590 916 229 160 8.25 C60-HP-05 掺 30 矿渣粉 385 / 165 625 888 222 170 8.25 C60-HP-06 10 矿渣 20 粉煤灰 385 110 55 590 916 229 1638.25 3.1预制箱梁 C60 混凝土拌合物性能

8、见表 2 表 2 预制箱梁 C60 混凝土拌合物性能 方 案 坍落度 mm 密度 Kg/m3 泌水率凝结时间（hmin ）坍落度经时损失mm初 凝 终凝 0.5h 1.0h 1.5 普通混凝土 190 2425 5.4 714 757 190 180 160 掺 15 粉煤灰 195 2445 1.2 936 1028 195 190 180 掺 20 粉煤灰 225 2450 0 1325 1403 225 220 220 掺 25 粉煤灰 215 2460 0 1355 1436 215 215 210 掺 30 矿渣粉 200 2455 0.8 935 1020 190 180 160

9、10 矿渣 20 粉煤灰 230 2460 0 1129 1212 230 220 220 由表 2可知，在混凝土中掺加活性矿物掺 合料后，混凝土的泌水率明显减少，混凝土泌水率的大幅度 减少对提高混凝土外观质量有利。单掺 15 粉煤灰混凝土和 单掺 30 矿渣混凝土有轻微的泌水，单掺20、 25 粉煤灰混凝土双掺矿渣和粉煤灰混凝土均没有泌水现象。单掺粉煤灰、 单掺矿渣粉及双掺粉煤灰和矿渣粉混凝土凝结时间较普通 混凝土相应延缓 2-6h 不等。单掺粉煤灰混凝土在 1.5h 内坍 落度基本不损失，普通混凝土和单掺矿渣混凝土的坍落度损 失相对较大。 3.2 预制箱梁 C60 混凝土力学性能见表 3

10、表 3 预制箱梁 C60 混凝土力学性能 方 案 抗压强度（ Mpa ） 轴 心抗压强度 （Mpa） 弹性模量（ Gpa） 3d 7d 28d 3d 7d 28d 3d 7d 28d 普通混凝土 56.8 61.4 69.9 - 41.1 50.0 - 38.4 41.5 掺 15 粉煤灰 55.8 64.3 73.2 - 40.7 49.5 - 42.7 44.2 掺 20 粉煤 灰 52.4 61.2 74.3 - 39.3 50.4 38.5 42.2 43.4 掺 25 粉煤灰 53.4 55.1 72.8 - 38.1 48.1 - 39.5 42.8 掺 30 矿渣粉 54.6 6

11、1.471.3 - 42.6 50.9 - 43.5 44.6 10 矿渣 20 粉煤灰 48.6 62.9 70.6 - 39.4 49.2 - 38.9 43.6 由表 3 中的试验结果可以看出， 各方 案的 28d 抗压强度均在 70Mpa 以上，均满足配制强度要求； 7d 抗压强度均在 60Mpa 以上， 7d 弹性模量均大于 36 Gpa， 混凝土 7d 抗压强度达到设计强度的 100，可以满足 7d 预应 力束张拉的要求。与普通混凝土相比，掺加矿物掺合料的混 凝土 3d 抗压强度咯有降低，但 7d 抗压强度相近， 28d 抗压 强度高于普通混凝土； 7d、 28d 轴心抗压强度和弹

12、性模量与 普通混凝土均相近。 综合表 2、表 3 C60 高性能混凝土试验 结果得出： O1普通混凝土、单掺30矿渣粉混凝土的坍落度 经时损失较大；02单掺25粉煤灰混凝土的7d抗压强度较低， 满足不了 7d张拉预应力束的要求；03双掺矿渣和粉煤灰的混凝土坍落度和 28d 抗压强度两项技术指标较好，但根据现 场拌合站的实际现状，无法准确对外掺料进行计量，因而不 是理想的方案。 综合以上因素，根据混凝土的工作性能、 物理力学性能、施工性等技术指标综合分析，从而提出滨州 黄河公铁路桥 40 米铁路预制箱梁的 C60 高性能混凝土配合 比，见表 4。表 4 C60 预制箱梁 C60 混凝土配合比 编

13、 号 方 案 各 材 料 用 量（ Kg/m3 ） 水泥 粉煤灰 矿渣粉 砂 大 石 小石 水 外加剂 C60-HP-03 掺 20 粉煤灰 440 110 / 590 916 229 165 8.25 1、混凝土强度质量控制 滨州黄河公铁路桥 40 米铁路预制箱梁 C60 混凝土浇注从 2006 年 5 月 6 日起至11 月 13 日完成。同条件养护的用于控制张拉预应力束的混 凝土试件 7d 抗压强度均达到设计强度、弹性模量均超过 36.0Gpa,满足设计对预应力张拉的要求。在预制箱梁的施工中制作 4 组抗压试件进行标准养护，其中 3 组用于 28d 抗压 强度测定，1组用于56d抗压强度

14、测定。O1用于标准养护的 66 组试件的 28d 抗压强度，根据混凝土强度检验评定 标准 GBJ107-87 采用数理统计法进行评定，评定结果为 mfcu66.6Mpa , fcu.max73.0Mpa , fcu.min60.4Mpa , a feu 3.03 Mpa，评定结果满足该标准中混凝土强度的合格性判定，该 批量C60混凝土强度合格。02用于标准养护的22组试件的 56d 抗压强度，抗压强度 fcumax81.5Mpa ，fcu.min71.8Mpa ， 强度增长约为 8-12Mpa ，平均增长率约 15 左右。 2、混凝土 搅拌质量控制 01在每次进行混凝土拌合前均对搅拌站的砂 石、水泥、水的称重称进行计量误差的校定，确保各种原材 料的计量误差在允许的范围内，称量误差控制：水泥、粉煤 灰、减水剂和水W±,l粗细骨料±； 02每次搅拌混凝土前， 准确测定含水率，进行混凝土配合比的换算，并由试验人员 控制各称重称的计量情况，全过程的监控； 03混凝土的搅 拌过程中，试验人员专人监督，每车均检测坍落度情况，实 测坍落度均在 195-210mm 之间，根据现场的施工情