水泥混凝土配合比優(yōu)化設計與施工技術的改進

1、<p>　　水泥混凝土配合比優(yōu)化設計與施工技術的改進</p><p>　　摘 要：文章以廣（州）樂（昌）高速公路T23合同段項目為依托，通過優(yōu)化水泥混凝土配合比設計和改進施工技術，并在實際施工過程中加以應用，以提高結構物的質量。 </p><p>　　關鍵詞：混凝土；配合比；優(yōu)化設計；技術改進 </p><p>　　公路橋梁、隧道、涵洞作為公路施工的基本組

2、成部分，與公路建設同步發(fā)展。隨著工程的建設開展，混凝土質量好壞已成為影響工程質量的關鍵因素之一，所以，對混凝土配合比設計和施工技術的研究有重要意義。 </p><p>　　基于以上考慮，針對越來越多的橋梁、隧道、涵洞工程的施工，為尋求最大的經(jīng)濟效益、避免質量事故以及改善混凝土施工質量，提出混凝土配合比設計及施工技術研究，并通過研究形成實用的混凝土配合比設計和施工技術工藝措施。本文以廣（州）樂（昌）高速公路T23合

3、同段項目為依托，介紹結構物混凝土配合比優(yōu)化設計及施工技術的改進，以提高混凝土施工質量。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　廣樂高速T23合同段位于英德市連江口鎮(zhèn)，起點樁號K185+ 100，終點樁號K199+830，路線全長14.730km。本項目主要有連江口隧道1座，右線長2168m、左線長2265m，大、中橋共11座（包含互

4、通2座），互通匝道橋3座，通道、涵洞共30道（包含改路）等。 </p><p>　　本項目在配合比設計及優(yōu)化方面主要以甲供水泥固定不變?yōu)榍疤?，綜合經(jīng)濟適用及最大限度提高混凝土性能兩方面因素，嚴格選取并控制沿線地材及外加劑質量，再以水泥及地材固定不變前提下，通過大量試驗調整外加劑性能從而控制混凝土綜合性能，并在施工過程中持續(xù)監(jiān)控。同時施工過程中先后采用了大塊鋼模板、模板漆、模板布、普通鋼模板加焊不銹鋼板等工藝進行各

5、項施工過程控制，改善混凝土外觀。 </p><p><b>　　2 原材料的選用 </b></p><p><b>　　2.1 水泥 </b></p><p>　　本項目水泥為業(yè)主甲供，水泥進場應滿足國家標準GB175的有關規(guī)定。 </p><p><b>　　2.2 細集料 </b

6、></p><p>　　細骨料應選用級配合理、質地均勻堅固、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂，也可選用采用專門磨機機組生產的人工砂。不宜使用山砂。在不具備可靠沖洗條件的情況下，不得使用海砂。 </p><p>　　項目范圍內不存在山砂及海砂，沿線北江砂場較多，水路及陸路運輸均可，出產河砂較潔凈雜質較少且基本不含云母等晶體顆粒，但因取砂位置不同細度存在一定差異，主要為中、粗砂。配制混凝

7、土時優(yōu)先選用中砂。當采用粗砂時，應提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性。 </p><p>　　細骨料的顆粒級配（累計篩余百分率）應嚴格控制滿足規(guī)范要求。 </p><p><b>　　2.3 粗集料 </b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范及實際要求，分別對石場的石口位置及選料、機械配備、加工工藝、碎石質量等環(huán)節(jié)提出了具體要求，

8、其中要求必須進行反擊破2次循環(huán)工藝，以此有效保證碎石顆粒形狀及針片狀顆粒含量，最大限度的提高混凝土強度。進場后骨料級配、含泥量、針片狀等檢測合格后方可使用。 </p><p><b>　　2.4 拌合用水 </b></p><p>　　拌合用水和蒸餾水（或符合國家標準的生活飲用水）進行水泥凈漿試驗所得的水泥初凝時間差及終凝時間差均不得大于30min，且初凝和終凝時間應

9、符合水泥國家標準的規(guī)定；水泥砂漿或混凝土的28d抗壓強度不得低于用蒸餾水（或符合國家標準的生活飲用水）拌制的對應砂漿或混凝土抗壓強度的90%。 </p><p>　　本項目出于山林地帶，地表水匯集后均排入連江，水質經(jīng)檢測達到飲用水標準，能夠滿足拌合用水要求。 </p><p><b>　　2.5 外加劑 </b></p><p>　　外加劑應采

10、用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、能明顯改善或提高混凝土耐久性能的質量穩(wěn)定產品。外加劑與水泥之間應有良好的相容性。 </p><p>　　3 水泥混凝土的配合比設計 </p><p>　　3.1 混凝土配合比的計算 </p><p>　　混凝土配合比的計算嚴格按照試驗檢測規(guī)程進行，規(guī)范內相關內容已做詳細說明，這里不再重復。 </p><p>

11、;　　3.2 混凝土配合比的確定、調整與選定 </p><p>　　混凝土配合比的最終確定主要分為三個步驟：根據(jù)計算結果進行配合比的試配、根據(jù)試配檢測的試驗結果對配合比進行調整、根據(jù)調整后的配合比進行驗證，最終選定各項性能指標滿足要求且經(jīng)濟、合理的配合比。 </p><p>　　3.2.1 混凝土配合比的試配 </p><p>　　（1）進行混凝土配合比試配時應采用

12、工程中實際使用的原材料，宜于生產使用的方法相同。當試拌得出的拌合物坍落度不能直接滿足要求，或粘聚性和保水性不好時，應在保證水灰比不變的條件下相應調整用水量和砂率，直到符合要求為止。然后得出混凝土強度實驗用的基準配合比。 </p><p>　?。?）混凝土強度試驗時采用三個配合比，其中一個應為基準配合比，另外兩個配合比的水灰比，宜較基準配合比分別增加和減少0.05；用水量與基準配合比相同，砂率可分別增加和減少1%。

13、當不同水灰比的拌合物坍落度與要求值的差超過允許偏差時，可通過增、減用水量進行調整。 </p><p>　?。?）制作混凝土試塊強度試驗試件時，應檢查混凝土拌合物的坍落度、粘聚性、保水性及拌合物的表觀密度，并以此結果作為代表相應配合比的混凝土拌合物的性能。 </p><p>　?。?）進行混凝土強度試驗試件時，每種配合比的至少應制作一組（3塊）試件，標準養(yǎng)護到28天時試壓。 </p&g

14、t;<p>　　3.2.2 混凝土配合比的調整 </p><p>　　根據(jù)試驗得出的混凝土強度與其相對應得水灰比（w/c）關系，用作圖或計算法求出與混凝土配制強度（fcu.o）相應的水灰比，并按下列原理確定每立方米混凝土的材料用量。 </p><p>　?。?）用水量（mw）應在基準配合比用水量的基礎上，根據(jù)制件強度試件時測得的坍落度或維勃稠度進行調整確定。 </p&g

15、t;<p>　　（2）水泥用量（mc）應以用水量乘以選定出來的水灰比計算確定。 </p><p>　　（3）粗骨料和細骨料用量（mg和ms）應在基準配合比的粗骨料和細骨料用量的基礎上，按選定的水灰比進行調整后確定。 　　3.2.3 混凝土配合比的選定 </p><p>　　混凝土的配合比應根據(jù)混凝土原材料品質、設計強度等級、耐久性以及施工工藝對工作性的要求，通過試配、調整等

16、步驟選定。配制的混凝土拌和物應滿足施工要求，配制成的混凝土應滿足設計強度、耐久性等質量要求。 </p><p>　　選定混凝土配合比應遵循如下基本規(guī)定： </p><p>　?。?）為提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中可適量摻加優(yōu)質的粉煤灰、磨細礦渣粉或硅灰等礦物摻和料。不同礦物摻和料的摻量應根據(jù)混凝土的性能通過試驗確定。 </p><p>

17、;　?。?）C30及以下混凝土的膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。 </p><p>　?。?）混凝土中宜摻加符合本指南要求且能提高混凝土耐久性能的混凝土外加劑，優(yōu)先選用多功能復合外加劑。 </p><p>　?。?）鋼筋混凝土結構的混凝土氯離子總含量不應超過膠凝材料總量的0.10%，預應力混凝土

18、結構的混凝土氯離子總含量不應超過膠凝材料總量的0.06%。 </p><p>　?。?）混凝土的坍落度宜根據(jù)施工工藝要求確定。在條件許可的條件下，應盡量選用低坍落度的混凝土施工。 </p><p>　　4 水泥混凝土的優(yōu)化 </p><p>　　4.1 外加劑對混凝土性能的優(yōu)化 </p><p>　　混凝土外加劑對改善新攪拌混凝土和硬化混凝土

19、性能起到至關重要的作用，其主要作用為： </p><p>　　4.1.1 改善混凝土拌合物流動性能的外加劑，如減水劑和泵送劑。 </p><p>　　4.1.2 調節(jié)混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑，如緩凝劑和速凝劑。 </p><p>　　4.1.3 改善混凝土耐久性的外加劑，如防水劑、阻銹劑和礦物外加劑等。 </p><p>　　4.1.

20、4 改善混凝土其他性能的外加劑，如膨脹劑、防凍劑。 </p><p>　　針對實際施工需要，主要進行第一項、第二項性能的控制，確保施工時間內混凝土和易性良好及養(yǎng)護期內混凝土各項性能指標滿足要求，最終達到混凝土結構物內實外美的目的。 </p><p>　　4.2 外加劑的調整 </p><p>　　現(xiàn)工程施工中常使用綜合性能的減水劑，要求減水劑同時達到多種效果，而僅僅

21、通過前期向供應商提出要求及簡單的配合比設計無法有效避免施工中各種問題的出現(xiàn)。常見問題如坍落度損失大、凝結時間不足或過長、泌水、離析等，還可能出現(xiàn)混凝土不易密實、突然離析、假凝、水化熱大、色澤變化等情況。而針對這些問題僅僅通過簡單的調整配合比數(shù)據(jù)、變化各材料比例的方法其實作用并不明顯，且十分不可靠。 </p><p>　　根據(jù)以上情況，本項目在配合比設計初期針對減水劑質量對多家供應商產品進行大量檢測，并由廠家技術人

22、員現(xiàn)場調整外加劑的各種配方參量。通過對拌合物的坍落度、坍落度損失、和易性、含氣量、泌水、離析、水化熱、7天強度、28天強度等結果進行對比，最后分別確定低標號、高標號混凝土的外加劑，施工中混凝土的質量有了較大的提高。 </p><p>　　5 施工技術的改進 </p><p>　　結構物混凝土在施工過程中對外觀的要求也越來越高。因此，本項目在施工中不斷探索新材料、新工藝，以提高混凝土的外觀質

23、量，并總結出幾點提高混凝土外觀質量的有效措施。 </p><p>　　5.1 整體大鋼模板 </p><p>　　涵洞墻身施工采用槽鋼固定拼裝的整體型大塊模板，整體大模板的特點是整體性強，剛度大、拼縫少，墻體表面效果好。拆模后混凝土體表面成形后外觀光潔、平整、表面觀感效果好。 </p><p><b>　　5.2 模板漆 </b></p&

24、gt;<p>　　橋梁預制梁施工采用模板漆。刷涂后，漆膜表面光潔度好，光亮豐滿，能彌補模板表面缺陷；同時，涂膜具有極低的脫模吸附力，易于脫模和清理，避免了混凝土的粘附。大大提高了混凝土的外觀質量，表面平整，顏色均勻一致，無蜂窩麻面、銹斑和明顯的氣泡等。但在使用時須保證模板無銹、無油、清潔、干燥等，并注意周轉次數(shù)。 </p><p>　　5.3 透水模板布 </p><p>　

25、　混凝土透水模板布是一種應用于建筑工程的新型建筑材料，它不僅能消除混凝土表面的氣泡、砂線、砂斑等混凝土質量通病，從而使混凝土形成致密表面，提高混凝土表觀質量；而且能進一步提高混凝土性能，改善混凝土耐久性（防止碳化、減少氯離子滲透），提高混凝土耐磨性、抗凍性、和表面抗拉強度。 </p><p>　　5.4 不銹鋼模板 </p><p>　　橋梁箱梁模板采用復合式不銹鋼板。不銹鋼模板改善了箱梁

26、模板面板的表層狀態(tài)，使面板表層達到了良好的鏡面效果，避免了鋼板氧化對混凝土外表面的影響，最大程度的減少了面板對混凝土內氣泡的吸附，使?jié)仓南淞和庥^達到了較理想的狀態(tài)。 </p><p><b>　　6 結語 </b></p><p>　　混凝土配合比的設計是一項系統(tǒng)的工作，設計的成果直接反映在結構物質量上。因此，試驗人員在設計中應考慮到合理的配合比應該在符合相關規(guī)范給

27、出的包括強度、耐久性、均勻性、和易性、滲透性和經(jīng)濟性等要求的前提下，確定各種成分的用量，獲得最經(jīng)濟和適用的混凝土，并與實際施工相結合，從施工工藝上加以改進與提高。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50204-2015）[S]. </p><p>　　[2] 混凝土

28、結構工程施工規(guī)范（GB50666-2011）[S]. </p><p>　　[3] 混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2011）[S]. </p><p>　　[4] 清水混凝土應用技術規(guī)范（JGJ169-2009）[S]. </p><p>　　[5] 混凝土質量控制標準（JGJ/T50164-2011）[S]. </p><p>　　[