客專梁高性能混凝土配合比設(shè)計及質(zhì)量控制
關(guān)鍵詞：高性能混凝土，原材料，配合比設(shè)計，質(zhì)量控制
1、前言
高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土;它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)；針對不同用途的混凝土，保證混凝土的適用性和強(qiáng)度并達(dá)到高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。為此，高性能混凝土在配制上，在保證混凝土強(qiáng)度指標(biāo)的同時，同時注重混凝土的耐久性指標(biāo)，采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水、集料外，摻加足夠數(shù)量的礦物摻料和高效外加劑。原材料的選擇和配合比的優(yōu)化是最關(guān)鍵的因素，配制出的混凝土不僅要滿足硬化性能的要求，還要滿足拌合物可泵性要求。由于其性能要求較高,所以質(zhì)量控制較難,這就要求在施工過程中,制定嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施,控制好各個施工環(huán)節(jié),確保工程質(zhì)量。本文結(jié)合哈大客專的實際情況，對高性能混凝土原材料的選擇、配合比設(shè)計及施工生產(chǎn)過程質(zhì)量控制進(jìn)行闡述。
2、高性能混凝土原材料的選擇
高性能混凝土在配置上不同于普通混凝土，為確保橋梁主要承重結(jié)構(gòu)能滿足100年使用年限的要求，必須有優(yōu)質(zhì)的原材料作保障，綜合高性能混凝土的配制原則及高性能混凝土的要求，在配合比設(shè)計之初必須嚴(yán)格把好原材料料源關(guān)。本工程各原材料選用情況如下：
2.1水泥的選擇
水泥應(yīng)選用標(biāo)號不低于42.5的低堿硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。C3A的含量不宜超過8%,Cl-含量不宜超過水泥重的0.06%，堿含量不宜超過0.6%，其余性能應(yīng)符合《客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》的規(guī)定。本工程選用的黑龍江賓州水泥廠低堿P.O42.5水泥。
2.2骨料的選擇
(1)砂:工程使用的是五常河?xùn)|中砂，其級配良好、質(zhì)地堅硬而潔凈的天然河沙。要求細(xì)度模數(shù)在2.6-3.0的中砂,含泥量不應(yīng)大于2.0％，選用的砂在使用前要送鐵道部質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進(jìn)行堿活性試驗，合格后才能使用。
(2)碎石:選用堅硬耐久滿足要求的碎石，其壓碎指標(biāo)不應(yīng)大于10％，母巖抗壓強(qiáng)度與梁體混凝土設(shè)計強(qiáng)度之比應(yīng)大于2，含泥量不應(yīng)大于0.5％，針片狀顆粒含量不應(yīng)大于5％；最大粒徑不應(yīng)大于25mm。選用的骨料在使用前應(yīng)送鐵道部質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進(jìn)行堿活性試驗，合格后才能使用。該工程選用的是阿城小嶺碎石。
2.3外加劑的選擇
采用新一代的聚羧酸高效減水劑，能有效降低混凝土用水量，增大混凝土坍落度，并有效控制混凝土坍落度損失。高效減水劑廠家應(yīng)經(jīng)鐵道部鑒定或評審，并經(jīng)鐵道部質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗合格后方可使用。哈大鐵路客專使用的混凝土外加劑經(jīng)鐵道部統(tǒng)一招標(biāo)，從中標(biāo)單位選取。本工程采用的是山西黃騰和山東聯(lián)強(qiáng)兩家外加劑。
2.4礦物摻和料
高性能混凝土常用的礦物摻和料主要有硅灰、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉。本工程礦物摻和料選用粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉雙摻。粉煤灰選用哈爾濱熱電廠Ⅰ級灰，細(xì)度≤12％，需水量比要求≤100％。礦渣粉選用遼源金剛S95以上的礦渣粉，比表面積要求宜為400～500kg/m3。
2.5拌和用水
拌制和養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3、高性能混凝土配合比設(shè)計及選用
高性能混凝土配合比設(shè)計是鐵路客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁預(yù)制的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)耐久性的基礎(chǔ)，配合比的優(yōu)劣將直接影響箱梁的質(zhì)量。高性能混凝土配合比設(shè)計主要包括2個步驟:一是選擇高性能混凝土的適宜組分(水泥、集料、水、外加劑、摻和料)。二是設(shè)計它們的相關(guān)數(shù)量或比例,使之滿足混凝土的抗裂、抗凍、耐磨、抗?jié)B等其它性能要求。而傳統(tǒng)的配合比設(shè)計方法僅以混凝土的某一指定工作性能和某一齡期的抗壓強(qiáng)度為基準(zhǔn),這在高性能混凝土設(shè)計中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。下面筆者結(jié)合哈大鐵路客運專線工程實踐介紹高性能混凝土配合比設(shè)計及選用情況。
3.1設(shè)計時應(yīng)考慮的因素
掌握設(shè)計圖紙，了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的強(qiáng)度等級，混凝土耐久性能、工程所處環(huán)境、結(jié)構(gòu)的斷面尺寸及鋼筋的配置情況，同時還要考慮混凝土的攪拌、運輸及振搗等施工條件，以選定適當(dāng)品種、標(biāo)號的水泥，選定合適的集料、摻合料以及外加劑等材料，確定適宜的拌和物稠度。
3.2設(shè)計參數(shù)的選擇及檢驗項目
�。�1）C50預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁高性能混凝土的膠凝材料總量一般不宜高于500kg/m3。
（2）混凝土中宜雙摻粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉兩種礦物摻和料，礦物摻和料等量取代水泥的推薦摻量20～30%，水膠比≤0.35。
�。�3）砂率主要影響和混凝土的工作性，可根據(jù)膠凝材料總量、粗細(xì)骨料的顆粒級配及混凝土泵送要求等因素來確定，一般宜采用37%～42%。
�。�4）高效減水劑的摻量根據(jù)坍落度要求確定，其最佳摻量一般占膠凝材料質(zhì)量的1%～2%。
�。�5）當(dāng)骨料的堿—硅酸反應(yīng)砂漿棒膨脹率在0.10～0.20%時，混凝土的總堿含量應(yīng)≤3.0kg/m3的規(guī)定，還應(yīng)在混凝土中摻加具有明顯抑制效能的礦物摻合料和復(fù)合外加劑，并應(yīng)通過試驗證明抑制有效。預(yù)應(yīng)力混凝土的氯離子總含量（包括水泥、礦物摻合料、粗骨料、細(xì)骨料、水、外加劑等所含氯離子含量之和）不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.06％。
�。�6）配合比選定應(yīng)檢驗的項目有坍落度、泌水率、含氣量、抗裂性、抗壓強(qiáng)度、電通量、彈性模量、抗凍性、抗?jié)B性、抗蝕系數(shù)。
3.3配合比設(shè)計及選用
（1）確定混凝土配制強(qiáng)度(Mpa)，
fcu,o=fcu,k+1.645σ，式中
fcu,o—混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(Mpa)
σ—混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,當(dāng)無統(tǒng)計資料時,混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ可取5.5MPa。
�。�2）水膠比的選定
水膠比根據(jù)哈大環(huán)境類別為碳化環(huán)境，作用等級T2選用，本工程水膠比為0.31
�。�3）膠凝材料用量的選定
膠凝材料用量通過選用原材料的實際情況和技客專梁術(shù)條件要求確定，選用膠凝材料用量為490Kg/m3,其中水泥為350Kg/m3,粉煤灰為60Kg/m3,礦粉為80Kg/m3。
