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【摘 要】 在C50混泥土配比中，参入一定数量优质粉煤灰，再掺以成水剂，采用P.042.5硅酸盐水泥，合理的配比，可以本级大降低C50砼在桥梁工程中的施工成本，并确保工程质量。
【关键词】 C50;砼配合比;工程造价;技术探讨
一、前言
在桥梁工程的施工过程中，桥梁上部的施工，是影响整个工程能否顺利完工的关键步骤。桥梁上部C50混凝土，强度高，不易达到，是影响工程质量的决定性因素。同时桥梁上部的造价占整个桥梁工程造价的60%，因此降低桥梁上部C50混凝土的工程造价是降低整个桥梁造价的关键。通过针对甘德尔黄河大桥第一合同段、甘德尔黄河大桥第二合同段、上部结构C50砼配合比的认真研究，不但解决了C50砼早期强度上升慢、强度不宜达到、工程成本高等问题，而且保证了施工质量，还缩短了施工工期，为工程提供了工期保证。
二、技术特点
1、本技术采用聚羧酸类高效减水剂，并通过混凝土配合比的配置和浇筑养护工艺的优化，最终降低了C50混凝土的水泥用量、提高了C50混凝土早期强度，节约了资源缩短了工期，为工程的质量提供了保证。
2、采用本技术配置的C50砼，降低了混凝土标号，减少了水化热引起的混凝土施工裂缝，提高了混凝土的施工质量。
三、适用范围
本技术适用于乌海及周边地区各类桥梁高标号混凝土的配置。
四、施工技术
原材料的选择：在配置混凝土的原材料方面，就本地区而言粗、细集料的品质是大致相同的，不同的是在水泥种类、标号大小及掺入外加剂的种类选择上。因此水泥性能稳定与否、标号大小与掺入的外加剂的种类是原材料的选择上优先考虑的因素。
配合比的选择：在原材料选定的基础上综合考虑原材料和配合比的设计在混凝土配置过程中的作用和浇筑养护工艺的优化，优化混凝土的配合比设计。
五、技术流程及操作要点
1、进行原材料试验
1.1水泥
水泥采用：普通硅酸盐水泥，标号采用P.O42.5。
生产厂家：内蒙古蒙西水泥股份有限公司。
厂牌：蒙西牌。其所检各项指标均符合规范要求。
所检各项技术指标、检测结果见表1：
表1 水泥各项指标检测结果
检测项目 单位 技术要求 检测结果
细度 ㎡/㎏ 小于10% 1.8
标准稠度用水量 % 实测 29.2
凝结
时间 初凝时间 min 不小于45 113
终凝时间 min 不大于600 168
安定性 mm 不大于5.0 2.0
强度 3d抗压强度 Mpa ≥17.0 22.7
28d抗压强度 Mpa ≥42.5 /
3d抗折强度 Mpa ≥3.5 4.5
28d抗折强度 Mpa ≥6.5 /
1.2掺合料
采用粉煤灰，质量等级Ⅰ级。材料产地：乌海及周边地区。经检测，粉煤灰所检各项技术指标均符合规范要求。所检各项技术指标、检测结果见表2：
表2 粉煤灰技术指标和检测结果
检测项目 单位 技术要求 检测结果
烧失量 % ≤3.0 1.7
需水比 % ≤100% 92
细度 % ≤12 9.1
1.3细集料
采用水洗砂，材料产地：乌海市乌达区乌兰乡砂场。经检测，细集料所检各项技术指标符合规范要求。所检各项技术指标、检测结果见表3：
表3 细集料技术指标和检测结果
检测项目 单位 技术要求 检测结果
颗粒级配/
粗细程度 / Ⅱ区中砂 Ⅱ区中砂
2.3-3.0 Mx=2.6
含泥量 % 3.0 1.0
泥块含量 % 1.0 0.0
表观密度 Kg/m3 >2500 2.574
堆积密度 Kg/m3 >1350 1.601
1.4粗集料
采用规格：（5～10）mm、（10～20）mm石灰岩碎石。
生产厂家：乌海同利碎石厂。经检测，粗集料所检各项技术指标符合规范要求。所检各项技术指标、检测结果见表4：
表4 粗集料技术指标和检测结果
试验项目 级配情况 含泥量（%） 泥块含量
（%） 针片状含量（%） 压碎值（%） 表观密度（Kg/m3） 振实密度（Kg/m3）
技术标准 / <1.0 <0.5 <15 <20 >2500 >1350
（5～20）mm碎石 合格 0.8 0.0 4.7 19.3 2642 1682
备注 碎石掺配比例：质量比（10～20）mm占70%，（5-10）mm占30%，级配良好。符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）表6.4.3中（5～20）mm連续级配碎石级配范围要求。
1.5水：采用饮用水。
1.6外加剂：外加剂：采用KTPCA高性能减水剂，
型号：KTPCA聚羧酸盐系
2、混凝土配合比设计计算书
2.1混凝土配制强度计算
混凝土配制强度应按下式计算：
fcu，0≥fcu，k+1.645σ
其中：σ——混凝土强度标准差（Mpa）。取σ=6.0（Mpa）;
fcu，0——混凝土配制强度（Mpa）
fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa），取fcu，k=50（Mpa）; 经过计算得：
fcu，0=50+1.645×6.0=59.870（Mpa）。
2.2水胶比计算
混凝土水胶比按下式计算：
其中：αaαb——回归系数，粗骨料为碎石，根据规程查表取αa=0.53，取αb=0.20;
fb——水泥28d胶砂抗压强度（MPa）;无实测值，取42.5Mpa。
经过计算得：
W/B=（0.53×42.5）/〔59.870+（0.53×0.20×42.5）〕=0.35
根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）中5.2.1规定混凝土水胶比小于0.40时经验，可通过试验确定。经试验确定水胶比为0.33。
2.3用水量计算
每立方米混凝土用水量的确定，流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算：
2.3.1根据规程要求，以坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量;经查表后计算后，确定用水量为：
m’wo=205+5×（200-90）/20=232.5kg
2.3.2掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：
mwo=m’wo（1-β）=232.5×（1-27.0%×0.9）=176kg
其中：mwo——掺外加剂混凝土每立方米混凝土用水量（kg）;
m’wo——未掺外加剂时的混凝土的用水量（kg）;
β——外加剂的减水率，取β=27.0%。
根据实验调整，减少10kg用水量，确定用水量为166kg。
2.4胶凝材料用量计算：
表5 水泥用量表
序号 水胶比 胶凝材料用量（kg） 水泥用量（kg） 粉煤灰用量（kg） 备注
1 0.31 B=166/0.31=535 465 70 /
2 0.33 B=166/0.33=503 453 65 /
3 0.35 B=166/0.35=474 412 62 /
2.5确定砂率：
根据规程要求，坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以调整。试验确定该配合比砂率为37%。
另外两个配合比的水胶比试拌配合比分别增大和减少水灰比0.02，砂率分别增加和减少1%。
2.6粗骨料和细骨料用量的计算：
采用质量法计算混凝土配合比：
mfo+mco+mgo+mso+mwo=mcp
βS=mso/（mgo+mso）×100%
其中：mg——每立方米混凝土的基准粗骨料用量（kg）;
mso——每立方米混凝土的基准细骨料用量（kg）;
βS——砂率（%）
mcp——每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg），取2430kg/m3。
以上两式联立，解得：
表6 粗、细骨料用量表
序号 水胶比 砂率（%） 细骨料用量（kg） 粗骨料用量（kg）
1 0.31 36 640 1107
2 0.33 37 641 1109
3 0.35 38 680 1110
三种水胶比，确定每m3砼各种材料用量，见表7：
表7 每m3砼各种材料用量
序号 水胶比 水泥用量
（kg） 粉煤灰用量
（kg） 水用量
（kg） 细骨料用量（kg） 粗骨料用量（kg） 外加剂用量（kg）
1 0.31 465 70 166 622 1107 5.35
2 0.33 453 65 166 641 1109 5.18
3 0.35 412 62 166 680 1110 4.74
3、確定混凝土的计算配合比为：
水泥：粉煤灰：砂：石子：水：外加剂=453：65：641：1109：166：5.18
或重量比为：
水泥：粉煤灰：砂：石子：水：外加剂=1：0.143：1.415：2.448：0.37：0.0114
4、混凝土配合比的试配、调整与确定：
对计算配合比进行试拌，观察其工作性：棍度：插捣容易，表示为“上”;含砂情况：用鏝刀抹拌合物表面时，一次可以使拌合物表面平整无蜂窝，表示为“多”;粘聚性良好;保水性：无水分从底部析出，表示为“无”。坍落度实测平均值为192mm。对其他两组配合比进行试拌，观察其工作性，汇总见表8：
表8
序号 水胶比 坍落度仪法 坍落度（mm）
三级评定 粘聚性
棍度 含砂情况 保水性
1 0.31 中 少 无 良好 180
2 0.33 上 中 无 良好 220
3 0.35 上 多 少量 良好 235
5、混凝土配合比强度汇总，见表9：
表9
序号 水胶比 砂率（%） 配合比 7d
抗压强度（MPa） 28d
抗压强度（MPa） 备注
1 0.31 36 481：72：605：1076：166：6.08 /
2 0.33 37 453：65：641：1109：166：5.18 /
3 0.35 38 425：63：663：1083：166：4.88 /
【关键词】 C50;砼配合比;工程造价;技术探讨
一、前言
在桥梁工程的施工过程中，桥梁上部的施工，是影响整个工程能否顺利完工的关键步骤。桥梁上部C50混凝土，强度高，不易达到，是影响工程质量的决定性因素。同时桥梁上部的造价占整个桥梁工程造价的60%，因此降低桥梁上部C50混凝土的工程造价是降低整个桥梁造价的关键。通过针对甘德尔黄河大桥第一合同段、甘德尔黄河大桥第二合同段、上部结构C50砼配合比的认真研究，不但解决了C50砼早期强度上升慢、强度不宜达到、工程成本高等问题，而且保证了施工质量，还缩短了施工工期，为工程提供了工期保证。
二、技术特点
1、本技术采用聚羧酸类高效减水剂，并通过混凝土配合比的配置和浇筑养护工艺的优化，最终降低了C50混凝土的水泥用量、提高了C50混凝土早期强度，节约了资源缩短了工期，为工程的质量提供了保证。
2、采用本技术配置的C50砼，降低了混凝土标号，减少了水化热引起的混凝土施工裂缝，提高了混凝土的施工质量。
三、适用范围
本技术适用于乌海及周边地区各类桥梁高标号混凝土的配置。
四、施工技术
原材料的选择：在配置混凝土的原材料方面，就本地区而言粗、细集料的品质是大致相同的，不同的是在水泥种类、标号大小及掺入外加剂的种类选择上。因此水泥性能稳定与否、标号大小与掺入的外加剂的种类是原材料的选择上优先考虑的因素。
配合比的选择：在原材料选定的基础上综合考虑原材料和配合比的设计在混凝土配置过程中的作用和浇筑养护工艺的优化，优化混凝土的配合比设计。
五、技术流程及操作要点
1、进行原材料试验
1.1水泥
水泥采用：普通硅酸盐水泥，标号采用P.O42.5。
生产厂家：内蒙古蒙西水泥股份有限公司。
厂牌：蒙西牌。其所检各项指标均符合规范要求。
所检各项技术指标、检测结果见表1：
表1 水泥各项指标检测结果
检测项目 单位 技术要求 检测结果
细度 ㎡/㎏ 小于10% 1.8
标准稠度用水量 % 实测 29.2
凝结
时间 初凝时间 min 不小于45 113
终凝时间 min 不大于600 168
安定性 mm 不大于5.0 2.0
强度 3d抗压强度 Mpa ≥17.0 22.7
28d抗压强度 Mpa ≥42.5 /
3d抗折强度 Mpa ≥3.5 4.5
28d抗折强度 Mpa ≥6.5 /
1.2掺合料
采用粉煤灰，质量等级Ⅰ级。材料产地：乌海及周边地区。经检测，粉煤灰所检各项技术指标均符合规范要求。所检各项技术指标、检测结果见表2：
表2 粉煤灰技术指标和检测结果
检测项目 单位 技术要求 检测结果
烧失量 % ≤3.0 1.7
需水比 % ≤100% 92
细度 % ≤12 9.1
1.3细集料
采用水洗砂，材料产地：乌海市乌达区乌兰乡砂场。经检测，细集料所检各项技术指标符合规范要求。所检各项技术指标、检测结果见表3：
表3 细集料技术指标和检测结果
检测项目 单位 技术要求 检测结果
颗粒级配/
粗细程度 / Ⅱ区中砂 Ⅱ区中砂
2.3-3.0 Mx=2.6
含泥量 % 3.0 1.0
泥块含量 % 1.0 0.0
表观密度 Kg/m3 >2500 2.574
堆积密度 Kg/m3 >1350 1.601
1.4粗集料
采用规格：（5～10）mm、（10～20）mm石灰岩碎石。
生产厂家：乌海同利碎石厂。经检测，粗集料所检各项技术指标符合规范要求。所检各项技术指标、检测结果见表4：
表4 粗集料技术指标和检测结果
试验项目 级配情况 含泥量（%） 泥块含量
（%） 针片状含量（%） 压碎值（%） 表观密度（Kg/m3） 振实密度（Kg/m3）
技术标准 / <1.0 <0.5 <15 <20 >2500 >1350
（5～20）mm碎石 合格 0.8 0.0 4.7 19.3 2642 1682
备注 碎石掺配比例：质量比（10～20）mm占70%，（5-10）mm占30%，级配良好。符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）表6.4.3中（5～20）mm連续级配碎石级配范围要求。
1.5水：采用饮用水。
1.6外加剂：外加剂：采用KTPCA高性能减水剂，
型号：KTPCA聚羧酸盐系
2、混凝土配合比设计计算书
2.1混凝土配制强度计算
混凝土配制强度应按下式计算：
fcu，0≥fcu，k+1.645σ
其中：σ——混凝土强度标准差（Mpa）。取σ=6.0（Mpa）;
fcu，0——混凝土配制强度（Mpa）
fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa），取fcu，k=50（Mpa）; 经过计算得：
fcu，0=50+1.645×6.0=59.870（Mpa）。
2.2水胶比计算
混凝土水胶比按下式计算：
其中：αaαb——回归系数，粗骨料为碎石，根据规程查表取αa=0.53，取αb=0.20;
fb——水泥28d胶砂抗压强度（MPa）;无实测值，取42.5Mpa。
经过计算得：
W/B=（0.53×42.5）/〔59.870+（0.53×0.20×42.5）〕=0.35
根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）中5.2.1规定混凝土水胶比小于0.40时经验，可通过试验确定。经试验确定水胶比为0.33。
2.3用水量计算
每立方米混凝土用水量的确定，流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算：
2.3.1根据规程要求，以坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量;经查表后计算后，确定用水量为：
m’wo=205+5×（200-90）/20=232.5kg
2.3.2掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：
mwo=m’wo（1-β）=232.5×（1-27.0%×0.9）=176kg
其中：mwo——掺外加剂混凝土每立方米混凝土用水量（kg）;
m’wo——未掺外加剂时的混凝土的用水量（kg）;
β——外加剂的减水率，取β=27.0%。
根据实验调整，减少10kg用水量，确定用水量为166kg。
2.4胶凝材料用量计算：
表5 水泥用量表
序号 水胶比 胶凝材料用量（kg） 水泥用量（kg） 粉煤灰用量（kg） 备注
1 0.31 B=166/0.31=535 465 70 /
2 0.33 B=166/0.33=503 453 65 /
3 0.35 B=166/0.35=474 412 62 /
2.5确定砂率：
根据规程要求，坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可按坍落度每增大20mm、砂率增大1%的幅度予以调整。试验确定该配合比砂率为37%。
另外两个配合比的水胶比试拌配合比分别增大和减少水灰比0.02，砂率分别增加和减少1%。
2.6粗骨料和细骨料用量的计算：
采用质量法计算混凝土配合比：
mfo+mco+mgo+mso+mwo=mcp
βS=mso/（mgo+mso）×100%
其中：mg——每立方米混凝土的基准粗骨料用量（kg）;
mso——每立方米混凝土的基准细骨料用量（kg）;
βS——砂率（%）
mcp——每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg），取2430kg/m3。
以上两式联立，解得：
表6 粗、细骨料用量表
序号 水胶比 砂率（%） 细骨料用量（kg） 粗骨料用量（kg）
1 0.31 36 640 1107
2 0.33 37 641 1109
3 0.35 38 680 1110
三种水胶比，确定每m3砼各种材料用量，见表7：
表7 每m3砼各种材料用量
序号 水胶比 水泥用量
（kg） 粉煤灰用量
（kg） 水用量
（kg） 细骨料用量（kg） 粗骨料用量（kg） 外加剂用量（kg）
1 0.31 465 70 166 622 1107 5.35
2 0.33 453 65 166 641 1109 5.18
3 0.35 412 62 166 680 1110 4.74
3、確定混凝土的计算配合比为：
水泥：粉煤灰：砂：石子：水：外加剂=453：65：641：1109：166：5.18
或重量比为：
水泥：粉煤灰：砂：石子：水：外加剂=1：0.143：1.415：2.448：0.37：0.0114
4、混凝土配合比的试配、调整与确定：
对计算配合比进行试拌，观察其工作性：棍度：插捣容易，表示为“上”;含砂情况：用鏝刀抹拌合物表面时，一次可以使拌合物表面平整无蜂窝，表示为“多”;粘聚性良好;保水性：无水分从底部析出，表示为“无”。坍落度实测平均值为192mm。对其他两组配合比进行试拌，观察其工作性，汇总见表8：
表8
序号 水胶比 坍落度仪法 坍落度（mm）
三级评定 粘聚性
棍度 含砂情况 保水性
1 0.31 中 少 无 良好 180
2 0.33 上 中 无 良好 220
3 0.35 上 多 少量 良好 235
5、混凝土配合比强度汇总，见表9：
表9
序号 水胶比 砂率（%） 配合比 7d
抗压强度（MPa） 28d
抗压强度（MPa） 备注
1 0.31 36 481：72：605：1076：166：6.08 /
2 0.33 37 453：65：641：1109：166：5.18 /
3 0.35 38 425：63：663：1083：166：4.88 /