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【摘 要】 本文结合工地实践简要论述了C55高强泵送混凝土在原材料选择、配合比设计、优化时注意事项及实际应用效果。
【关键词】 高强；泵送；混凝土；配合比；设计；优化
1 工程概况
矮寨刚构桥位于湖南省湘西自治州吉首市矮寨镇，地形起伏大，切割深，桥梁最大架空高度110.50m。大桥总长502m，桥型为5跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径组成为88m+2×145m+112m+67m。其中1#～3#墩为双肢空心墩，设计混凝土强度等级为C55，墩高分别为64.2m、73.6m和92.9m。
矮寨刚构桥位于深沟峡谷之中，受施工场地限制，混凝土搅拌站设置在谷底，便道纵向坡度过大，如采用混凝土罐车运输，塔吊吊送浇注混凝土的施工工艺，势必造成施工周期延长，运输安全风险增大等不利因素的出现。因此经过多种施工方案的比较，确定采用拌合站直接高、远距离泵送混凝土的施工方案。
2 原材料情况
2.1水泥
水泥考虑长远距离泵送，初凝时间应大于2h，其余指标均应符合GB175-2007规范要求。另外水泥均为业主指定的P.O52.5水泥，经过对入围水泥的检测结果分析及与外加剂的水泥浆适应性试验，确定使用韶峰P.O52.5水泥进行配合比。
2.2粗集料
采用吉首市振武营碎石场生产的4.75-19mm连续级配碎石。
2.3细集料
采用吉首市泸溪砂场生产的河沙。
2.4外加剂
拟选用飞龙CSFL-13聚羧酸减水剂和湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂进行配合比设计及拌合物性能比较。
2.5水
直接取用当地山涧泉水，经检测符合施工用水标准。
3 配合比设计
3.1初步水灰比选择
根据JGJ55-2000规范，计算出C55混凝土理论配合比的初步水灰比W/C=0.34。
3.2砂率选择
砂率是高强泵送混凝土设计的关键。合理的砂率能使砼具有较大的流动度，保持良好的粘聚性、保水性和可泵性，砂率还影响砼的强度。砂率偏低易造成砼粗糙，坍落度小，不易拌和、浇注和振捣；在泵送过程中易产生泌水、离析，影响正常泵送；砼易产生蜂窝、麻面及外观质量差。砂率偏大会造成砼收缩徐变增大和强度不稳定，易产生表面裂缝。因此应根据砼强度、施工工艺和外观质量要求，选择合理砂率。
考虑到当地河沙级配不稳定及含石量偏大等特点对砼和易性的影响，首先按W/C=0.34的理论配合比选用不同的砂率进行试拌。通过对40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%一系列砂率（其他条件相同情况下）拌合物性能比较，确定砂率为44%。
3.3水泥用量选择
根据所选初步水灰比和最优砂率，采用韶峰P.O52.5水泥，分别掺加1.2%飞龙CSFL-13聚羧酸减水剂和湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂进行配合比试拌试验，W/C分别取0.36、0.34和0.32。初步选定用水量155Kg/m3，要求坍落度大于200mm。结果分析，W/C=0.32时强度才能达到试配强度64.9MPa的要求。
3.4外加剂的选择
在不掺粉煤灰等活性材料的情况下主要通过高性能的外加剂来改善砼拌合物的工作性能。根据检测结果分析，韶峰水泥与湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂的相容性和强度较好。确定选用湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂。
3.5配合比的确定
在外加剂确定的情况下，采用满足试配强度指标W/C=0.32的配比作为基准配合比，通过外加剂掺量的变化确定最终的理论配合比，试验结果见表1。
通过不同掺量的比较，认为采用韶峰P.O52.5水泥掺加1.1%湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂，W/C=0.32时砼的工作性好、强度高。最终选用表1中2号配合比作为最终的理论配合比。
4 配合比的优化
为了进一步减少砼的经济成本，更好的改善砼的泵送效果，在表1中2号配合比的基础上掺加湖南冷水江电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，不仅减少了单位用水量还降低了因水化热产生裂缝的概率，通过粉煤灰掺量的变化确定优化后的配合比，试验结果见表2。
表2 掺加10%、14%和18%粉煤灰配合比试验结果
序号 每方混凝土材料用量（Kg/m3） 坍落度（mm） 扩展度（mm） 水胶比 砂率（%） 抗压强度（MPa）
水泥 砂子 碎石 水 减水剂 粉煤灰 7d 28d
1 436 798 1016 150 5.35 50 220 545×560 0.31 44 54.5 68.3
2 422 792 1008 150 5.41 70 230 585×605 0.30 44 55.8 70.0
3 408 786 1000 150 5.49 91 220 570×590 0.30 44 51.3 64.6
注：掺加粉煤灰后单位用水量调整为150Kg/m3，粉煤灰超量系数取1.5
通过表2与表1中2号配合比之间对比，明显看出掺加粉煤灰之后，混凝土的扩展度（流动性）改善显著更加利于泵送，同时随着粉煤灰的掺入水泥的用量大幅减少且胶凝材料总量未发生较大变化，从而使每方砼成本也随之大幅减低（粉煤灰单价远低于水泥单价），其经济性得到了很好的体现。
通过表2中粉煤灰不同掺量的试验结果比较，当粉煤灰掺量在14%时砼的工作性，抗压强度都较其他掺量更有利于是砼泵送施工保证质量。經过监理工程师审核验证，确认表2中2号配合比可以用于现场高墩泵砼施工。
5 配合比的应用
矮寨刚构桥1#、2#和3#墩自2009年5月底开始C55高强泵送砼浇注以来，现场砼和易性良好、无离析、泌水现象，泵送施工顺利，现场共抽取检验试件306组，依据JTG F80/1-2004标准评定，数理统计评定结果为合格，强度统计见表3。
表3 强度检验评定结果
强度标准值 试件组数（组） 平均值（MPa） 标准差（MPa） 最小值（MPa） 最大值（MPa） 变异系数（%）
C55 306 62.2 2.948 56.3 69.8 4.7
6 小结
通过原材料的选用，特别是减水剂的优选，是能够合理配制出满足远距离，超高泵送条件下的C55高强泵送砼。继而又通过掺加掺合料（粉煤灰）的途径，优化配合比，不仅能够改善工作效果、完全保证结构砼强度并且最重要的就是节约了经济成本。
参考文献：
现代混凝土配合比设计手册.人民交通出版社，2002年12月
【关键词】 高强；泵送；混凝土；配合比；设计；优化
1 工程概况
矮寨刚构桥位于湖南省湘西自治州吉首市矮寨镇，地形起伏大，切割深，桥梁最大架空高度110.50m。大桥总长502m，桥型为5跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径组成为88m+2×145m+112m+67m。其中1#～3#墩为双肢空心墩，设计混凝土强度等级为C55，墩高分别为64.2m、73.6m和92.9m。
矮寨刚构桥位于深沟峡谷之中，受施工场地限制，混凝土搅拌站设置在谷底，便道纵向坡度过大，如采用混凝土罐车运输，塔吊吊送浇注混凝土的施工工艺，势必造成施工周期延长，运输安全风险增大等不利因素的出现。因此经过多种施工方案的比较，确定采用拌合站直接高、远距离泵送混凝土的施工方案。
2 原材料情况
2.1水泥
水泥考虑长远距离泵送，初凝时间应大于2h，其余指标均应符合GB175-2007规范要求。另外水泥均为业主指定的P.O52.5水泥，经过对入围水泥的检测结果分析及与外加剂的水泥浆适应性试验，确定使用韶峰P.O52.5水泥进行配合比。
2.2粗集料
采用吉首市振武营碎石场生产的4.75-19mm连续级配碎石。
2.3细集料
采用吉首市泸溪砂场生产的河沙。
2.4外加剂
拟选用飞龙CSFL-13聚羧酸减水剂和湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂进行配合比设计及拌合物性能比较。
2.5水
直接取用当地山涧泉水，经检测符合施工用水标准。
3 配合比设计
3.1初步水灰比选择
根据JGJ55-2000规范，计算出C55混凝土理论配合比的初步水灰比W/C=0.34。
3.2砂率选择
砂率是高强泵送混凝土设计的关键。合理的砂率能使砼具有较大的流动度，保持良好的粘聚性、保水性和可泵性，砂率还影响砼的强度。砂率偏低易造成砼粗糙，坍落度小，不易拌和、浇注和振捣；在泵送过程中易产生泌水、离析，影响正常泵送；砼易产生蜂窝、麻面及外观质量差。砂率偏大会造成砼收缩徐变增大和强度不稳定，易产生表面裂缝。因此应根据砼强度、施工工艺和外观质量要求，选择合理砂率。
考虑到当地河沙级配不稳定及含石量偏大等特点对砼和易性的影响，首先按W/C=0.34的理论配合比选用不同的砂率进行试拌。通过对40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%一系列砂率（其他条件相同情况下）拌合物性能比较，确定砂率为44%。
3.3水泥用量选择
根据所选初步水灰比和最优砂率，采用韶峰P.O52.5水泥，分别掺加1.2%飞龙CSFL-13聚羧酸减水剂和湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂进行配合比试拌试验，W/C分别取0.36、0.34和0.32。初步选定用水量155Kg/m3，要求坍落度大于200mm。结果分析，W/C=0.32时强度才能达到试配强度64.9MPa的要求。
3.4外加剂的选择
在不掺粉煤灰等活性材料的情况下主要通过高性能的外加剂来改善砼拌合物的工作性能。根据检测结果分析，韶峰水泥与湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂的相容性和强度较好。确定选用湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂。
3.5配合比的确定
在外加剂确定的情况下，采用满足试配强度指标W/C=0.32的配比作为基准配合比，通过外加剂掺量的变化确定最终的理论配合比，试验结果见表1。
通过不同掺量的比较，认为采用韶峰P.O52.5水泥掺加1.1%湘鑫HPC-S-5聚羧酸减水剂，W/C=0.32时砼的工作性好、强度高。最终选用表1中2号配合比作为最终的理论配合比。
4 配合比的优化
为了进一步减少砼的经济成本，更好的改善砼的泵送效果，在表1中2号配合比的基础上掺加湖南冷水江电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，不仅减少了单位用水量还降低了因水化热产生裂缝的概率，通过粉煤灰掺量的变化确定优化后的配合比，试验结果见表2。
表2 掺加10%、14%和18%粉煤灰配合比试验结果
序号 每方混凝土材料用量（Kg/m3） 坍落度（mm） 扩展度（mm） 水胶比 砂率（%） 抗压强度（MPa）
水泥 砂子 碎石 水 减水剂 粉煤灰 7d 28d
1 436 798 1016 150 5.35 50 220 545×560 0.31 44 54.5 68.3
2 422 792 1008 150 5.41 70 230 585×605 0.30 44 55.8 70.0
3 408 786 1000 150 5.49 91 220 570×590 0.30 44 51.3 64.6
注：掺加粉煤灰后单位用水量调整为150Kg/m3，粉煤灰超量系数取1.5
通过表2与表1中2号配合比之间对比，明显看出掺加粉煤灰之后，混凝土的扩展度（流动性）改善显著更加利于泵送，同时随着粉煤灰的掺入水泥的用量大幅减少且胶凝材料总量未发生较大变化，从而使每方砼成本也随之大幅减低（粉煤灰单价远低于水泥单价），其经济性得到了很好的体现。
通过表2中粉煤灰不同掺量的试验结果比较，当粉煤灰掺量在14%时砼的工作性，抗压强度都较其他掺量更有利于是砼泵送施工保证质量。經过监理工程师审核验证，确认表2中2号配合比可以用于现场高墩泵砼施工。
5 配合比的应用
矮寨刚构桥1#、2#和3#墩自2009年5月底开始C55高强泵送砼浇注以来，现场砼和易性良好、无离析、泌水现象，泵送施工顺利，现场共抽取检验试件306组，依据JTG F80/1-2004标准评定，数理统计评定结果为合格，强度统计见表3。
表3 强度检验评定结果
强度标准值 试件组数（组） 平均值（MPa） 标准差（MPa） 最小值（MPa） 最大值（MPa） 变异系数（%）
C55 306 62.2 2.948 56.3 69.8 4.7
6 小结
通过原材料的选用，特别是减水剂的优选，是能够合理配制出满足远距离，超高泵送条件下的C55高强泵送砼。继而又通过掺加掺合料（粉煤灰）的途径，优化配合比，不仅能够改善工作效果、完全保证结构砼强度并且最重要的就是节约了经济成本。
参考文献：
现代混凝土配合比设计手册.人民交通出版社，2002年12月