C50混凝土配合比设计注意事项
［摘要］C50混凝土普通运用于高速公路桥梁的上部构造中，由于混凝土配合比设计不合理，引起混凝土的强度不合格、收缩裂缝、外观等质量缺陷的现象常有发生，同时造成生产成本的增大。本文论述了C50混凝土在原材料的选择及配合比确定时注意的要点，供C50混凝土配合比设计时参考。
［关键词］原材料的选择；配合比的确定
［中图分类号］TU528.04 ［文献标识码］B ［文章编号］1002-3550（2004）02-0063-02
在桥梁的上部结构中，如梁板等混凝土的设计强度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以对C50以上混凝土的原材料的选择、配合比的设计、混凝土的施工是至关重要的。下面就对C50以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、混凝土的施工需注意的事项，结合本人多年来对桥梁上预应力C50预制25m、30m组合箱梁、预制45mT型梁、现浇箱梁及悬浇箱梁配合比的设计及原材的选择注意要点作如下简述。
1、 原材料
1.1 集料
混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材。这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。
1.1.1 细集料
砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。优先选取级配良好的江砂或河砂。因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数在3.3以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。C50泵送混凝土细度模数控制在2.6~2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。含泥量不超过2%,云母含量小于1%。
1.1.2 粗集料
粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。
配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。应选取质地坚硬、洁净的碎石。其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%。一般用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求。碎石的压碎指标值水成岩（石灰岩、砂岩等）小于10%、变质岩（片麻岩、石英岩等）或深层火成岩（花岗岩等）小于12%、喷出岩火成岩（玄武岩等）小于13%。
粗集料的颗粒形状、表面特征对C50以上混凝土的粘结性能有着较大的影响。应选取近似立方体的碎石，其表面粗糙且多棱角，针片状总含量不超过8%。影响C50以上混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石、水泥石与集料之间的粘结强度，而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。由于粗集料的表面粗糙、粒径适中，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度。
集料的级配是指各粒径集料相互搭配所占的比例，其检验的方法是筛分。级配是集料的一项重要的技术指标，对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。配制C50混凝土最大粒径不超过31.5mm，因为C50混凝土一般水泥用量在440~500kg/m3
，水泥浆较富余，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差，所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。如5~31.5mm连续极配采用5~16mm和16~31.5mm二种规格的碎石进行掺配。5~25mm连续级配采用5~16mm和10~25mm二种规格进行掺配。掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。如有二种掺配方案分别为30：70和20：80，其掺配结果均符合级配范围要求，测定二者的体积密度，前者大，则应选取掺配比例为30：70的使用。
集料中的泥土、石粉的含量要严格控制，其含量大，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的强度，影响混凝土的耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等。其含泥量要小于1%。
1.2 水泥
优先选取旋窑生产其强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,旋窑生产的水泥质量稳定。水泥的质量越稳定，强度波动越小。对未用过的水泥厂要进行认真调研。
1.3 外加剂
因C50混凝土的水泥用量比较大,水灰比低,强度要求高,混凝土拌和物较粘稠,这样给混凝土的施工提出了更高的要求,为了满足混凝土的性能及施工要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同时降低水泥用量,减少工程成本,外加剂的选择尤为重要。选用外加剂因着重从以下几个方面考虑：延缓混凝土的初凝时间，提高混凝土的早期强度，增加后期强度，减少混凝土坍落度的损失，与水泥的相容性，外加剂的稳定性。通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂，高效早强减水剂。如NF、UNF、JC等。
高效减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性。掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，最好施工时采用后掺法，这样可使高效减水剂的减水作用增高，使混凝土的流动性增加。在温度低于8~10℃时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低。所以高效减水剂宜在春秋季节使用。
高效缓凝减水剂有利于控制早期水化，混凝土拌和物坍落度损失小。一般来说，掺量大时凝结时间相应增长，但掺量过大时会降低早期强度。根据施工季节来调节掺量。宜在
夏季或，结构复杂配筋密集的构件中使用，这样可避免形成冷缝，方便施工的安排。
高效早强减水剂一般不用，除非对早期强度有特殊要求。一般在冬季使用，来提高混凝土的早期强度，使用时要慎重，因为高效早强减水剂能加快早期强度的发展，但一般会降低混凝土的后期强度。在试配时要认真做好验证工作。
2 、 配合比的设计
2.1配合比的计算
1）试配强度的确定 通常C50混凝土施工配制强度要求≥60MPa，其计算式如下：
fcu，0 =fcu，k+1.645
式中 fcu，0——混凝土的施工配制强度，MPa
fcu，k——混凝土的设计配制强度，MPa
σ——施工单位的混凝土强度标准差，如无近期同一品种混凝土的统计资料取6
MPa
2）水灰比的确定 C50混凝土宜采用以下0.30 、0.32、0.34、0.36、0.38五个水灰比进行试拌，来确定最佳水灰比。通常采用0.34作为基准水灰比。
3）用水量的确定 根据石料的粒径，高效减水剂的减水率及掺量来确定，一般坍落度为75~90mm时，用水量宜控制在145 ~160Kg/m3，坍落度在170 ~200 mm时，用水量宜控制在160 ~170Kg/m3。
4）砂率 坍落度在75~90mm时，宜取0.28—0.33。坍落度在170~200mm时，宜取0.37~0.40。
5）砂、石用量 按绝对体积法计算。
2.2 试拌调整
使用试拌机前，应用与试配时混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛，以免正式试拌时水泥砂浆粘附桶壁。试拌量应不小于试拌机额定量的1/4，混凝土的搅拌方式及加料，宜与生产时使用的方法相同，特别是外加剂的掺法，是同时掺还是后掺。
试拌得出的拌和物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时，应保证水灰比不变的条件下，相应的调整水量和外加剂的掺量或砂率，用水量调整的幅度不能过大，因C50混凝土的水灰比低，增加用水量相应水泥用量的增大幅度较大。如通过以上调整，混凝土拌和物仍不能满足混凝土运输、泵送等施工工艺的要求或混凝土的性能要求，则要考虑重新选择水泥或外加剂，或联系减水剂生产厂家调整好减水剂与水泥的适应性。
混凝土拌和物坍落度的检验，应测定0min、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要经过运输才入模，如果混凝土的坍落度损失过大，导致运至现场的混凝土无法入模浇注。因此配合比设计时要认真考虑，混凝土在运输、泵送等施工工艺过程中的坍落度的损失，确保混凝土入模时的坍落度。
2.3 配合比的确定
当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时，可不调整。大于2%时按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000规定进行相应的调整。
C50混凝土配合比确定后，应对配合比进行6~8次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳定性，因有些因素对普通混凝土（C40以下）影响不大，但对C50混凝土（C50以上）的影响往往比较显著。
2.4 C50混凝土配合比参考(表1)
碎石粒径(mm) 水灰比 水(Kg/m3) 水泥(Kg/m3) 黄砂(Kg/m3) 石子(Kg/m3) 减水剂(Kg/m3) 坍落度(mm) 强度(MPa) 备注
5~!6 0.34 165 485 4.1225 65 普通混凝土
5~16 0.34 175 515 5.150 150 泵送混凝土
5~25 0.34 158 465 3.9525 85 62.5 普通混凝土
5~25 0.34 168 494 4.94 170 泵送混凝土
5~31.5 0.34 158 465 579 1230 3.72 100 60.4 普通混凝土
5~31.5 0.34 168 494 4.693 190 泵送混凝土
3、 结语
配制C50桥梁混凝土应选用优质原材料，水泥要求42.5级以上的旋窑水泥；粗集料要求最大粒径31.5mm、堆积密度大、含泥量少、针片状少;细集料要求细度模数2.6以上、含泥量低；外加剂应根据季节要求优选高效减水剂或缓凝高效减水剂，以满足施工需要和强度要求。以上仅为本人在实际施工中的点滴经验，供同行们参考。
