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摘要：泵送混凝土泵送混凝土对和易性、耐久性等要求比较高，本文通过工程实例，阐明泵送混凝土配合比的设计技术要求及方法。
关键词：C50泵送混凝土；配合比；优化设计
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
近年来，预应力钢筋混凝土技术已在国内外铁路桥梁工程中得到广泛应用，预应力钢筋混凝土简支梁、预应力钢筋混凝土连续刚构梁等结构物对混凝土强度的要求也越来越高。钱江通道七标在彩虹高架桥箱梁施工时，委托我公司C50泵送混凝土配合比设计，要求配置C50泵送混凝土混凝土的关键技术在施工中要解决下列技术问题：①低水灰比，大坍落度。②坍落度损失问题，混凝土在运输的过程中，其坍落度随时间的增加而减小。③混凝土可泵性问题。这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化，并且要根据这些变化随时调整配合比。
下文就预应力混凝土箱梁C50混凝土应遵循的配合比设计方法和泵送施工中应注意的问题进行阐述。
一、 泵送混凝土配合比设计的技术要求:
配合比设计的技术要求：
①新拌混凝土的流动性要好，其中要求坍落度为(200±20)mm、扩展度≥500 mm，并能保持塌落度经时1．5h损失小于30mm；
②新拌混凝土要有较好的流动性、扩展度，只允许混凝土产生微量泌水、分层，不能有离析现象存在；
③硬化后混凝土具有较高的强度，混凝土28d抗压强度≥设计的强度等级1．15倍
④硬化后混凝土具有较好的耐久性，用抗渗标号表示要求PI>20；
⑤具有较小的收缩值，以减少体积收缩裂缝。
二、原材料选择
2.1、基于控制水化热和收缩的抗裂要求以及耐久性要求,选择胶凝材料主要应注意以下几点:
①水泥。强度等级应在42.5以上;应限制使用早强型水泥;应控制碱含量≤0. 6%;应控制熟料中的C3A含量≤8%;应控制比表面积≤350m2/kg。本配合比采用海螺水泥强度等级52.5水泥，符合技术要求。
②粉煤灰。控制烧失量≤3%;控制需水量比≤100%;对于硫酸盐侵蚀环境,应限制粉煤灰CaO含量≤10%。本配合比采用杭州发电三厂Ⅰ级粉煤灰，符合技术要求。
③磨细矿粉。控制比表面积350～450m2/kg。本配合比采用李山磨细矿粉，比表面积为385m2/kg
2.2、基于强度和耐久性要求,选择骨料应注意以下几点:
①粗骨料。母岩强度应达90MPa以上;级配合理,粒形好,紧密空隙率宜≤40% ,松堆密度大于1500kg/m3,压碎值≤10%,针片状≤5%;硬质、洁净碎石;控制吸水率≤2% ,处于冻融环境应≤1%;非碱活性。本配合比采用李山碎石，规格25MM，符合粗骨料技术要求。
②细骨料。细度模数宜为2.6～3.0,含泥量≤2%,吸水率≤2%,硬质、洁净、天然河砂;非碱活性。本配合比采用长江中砂，细度模数为2.84。其他指标均符合细骨料技术要求。
2.3、基于抗裂、耐久性、强度、施工性能要求,选择外加剂应注意:外加剂与胶凝材料的相容性要好,减水率宜为25%以上,并适度引气,适度缓凝。本配合比采用减水剂为铁十一局生产的NF-2高效缓凝减水剂，符合规范要求。
三、配合比设计方法
预应力混凝土箱梁C50混凝土配合比是基于抗裂、抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、抗冻融、抗碳化等耐久性的早强高性能混凝土配合比设计,因此,应遵循高性能混凝土配合比设计方法,即选择水胶比、矿物掺和料掺量、含气量、浆集比、砂率(粗骨料用量)等参数采用绝对体积法进行配合比设计,既可科学地指导混凝土的实际施工和过程调整,又便于分析施工中产生问题的原因。
3.1、配合比参数选择
3.1、胶凝材料用量的选择
根据经验，C50混凝土胶凝材料用量450kg-490kg能够满足强度要求，我们选择490kg进行试验，实际施工中根据强度评定情况给予适当调整。
3.2、粉煤灰和矿粉双掺方案及用量的选择
3.2.1 粉煤灰和矿粉为混凝土的耐久性提供了保证，但在施工中各有优缺点。粉煤灰由于珠形玻璃体的作用，流动性稍好于矿粉，矿粉减水效果强于粉煤灰，对强度的增长作用优于粉煤灰，且矿粉具有良好的粘聚性，泌水性小，保水性好。所以我们选择了粉煤灰和矿粉双掺方案。
3.2.2为满足生产进度要求，保证混凝土的早期强度，达到2～3天脱模的要求，我们选择30%左右混合材掺量。
3.3、砂率的选择
高性能混凝土常用砂率在36%-42%之间，但丛泵送混凝土角度考虑，砂率过小，导致流变参数下降，对可泵性不利，容易堵塞管道。工程实践证明，使用中砂时，砂率一般控制在40%左右最佳。通常情况下，砂率的稍微调整对混凝土的强度无明显影响，较大砂率有利于减少粗骨料界面氢氧化钙聚集和混凝土在输送管内的阻力，能提高混凝土强度的稳定性。试拌混凝土时砂率控制为40%，确定其他材料掺量后，再细调最佳砂率。
3.4、坍落度的控制
箱梁混凝土入模坍落度应不小于120mm。为确保其可泵性，考虑到环境温度和输送距离及混凝土在输送管内的坍落度损失，混凝土出机坍落度应该控制在200±20mm，30min经时损失不大于30mm。
3.5、含气量的控制
提高含气量对混凝土的耐久性有较大好处，但对外观质量影响较大。混凝土出机含气量控制在2-4%。
4、确定基准配合比
根据以上方案原则，我们将选定的原材料分两批进行配制。第一批配制了24组、平均强度R28=69.7MPa，运用24组试验结果进行回归分析，确定初步配合比。第二批运用初步配合比进行调试和验证制件18组、平均强度R28=71.8MPa，再次用18组试验结果进行回归分析和建立回归方程。通过对两批配制混凝土进行强度结果比较，并进行经济分析，确定基准配合比如下：
表1混凝土基准配合比（kg/m3）
5、混凝土拌合性能试验
试验采用60L的搅拌机，搅拌采用二次搅拌工艺，其投料顺序为：投入砂→投入胶凝材料→预拌30s→投入液态材料→继续搅拌30s→投入粗骨料继续搅拌120s→出机。出机后立即进行初始坍落度、扩散度试验和含气量测试，静置30min，再做坍落度、扩散度和泌水率试验。所配制的C50高性能混凝土具有如下性能指標：
5.1坍落度：195—210mm，不离析，不泌水，和易性良好；
5.2坍落度损失： 30min损失最大值为20mm；
5.3扩展度：480—530mm；
5.4含气量：2.8%—3.5%；
5.5表观密度：2420—2450kg/m3
6、混凝土力学性能试验
由于混凝土配合比试验所处时间段为冬季，对所制混凝土试件进行了蒸汽养护和标准养护，其混凝土力学性能试验结果见表 2。后对混凝土夏季自然养护的力学性能试验和数据统计分析，其力学性能数据也基本能达到表 2的标准。
表2 混凝土力学性能试验结果
结果表明,试验混凝土强度具有稳定性和可行性，满足C50混凝土的配制要求, 富余系数合理，且强度发展情况良好,能够满足设计和施工要求。
7、配合比的现场施工检验及调整和优化
通过现场施工的检验测试，混凝土的工作性能都能达到预期的要求，泵送流畅，强度和弹性模量的增长符合施工的节拍。并根据现场施工的一些特点，对混凝土配合比进行了进一步的调整和优化，其优化后的施工配合比见表3、表4：
表3混凝土配合比（kg/m3）
8、结语
高强泵送混凝土的施工过程中，泵送混凝土设计应经过初步筛选，再根据经济、优质、因地制宜的原则，找出适合于泵送混凝土的配合比设计，以完全达到预期的设计目标。施工中材料、拌和、运输、浇筑等每个环节均可能对质量产生影响，应该根据原材料情况、施工具体要求，以及现场条件、环境条件等因素进行适当调整，所以必须做好混凝土施工过程的质量控制，确保混凝土质量。
参考文献
1 孙树,苏祖平,欧阳华林. 聚羧酸系外加剂在杭州湾跨海大桥工程海工高耐久混凝土中的应用.见:第一届聚羧酸外加剂会议论文集. 北京:机械工业出版社, 2005
2 孙树,刘小军,周猛. 聚羧酸系外加剂在广东液化天然气工程高性能混凝土中的试验与应用. 混凝土与水泥制品,2005 (2)
3 马保国. 新型泵送混凝土技术及施工. 北京:化工出版社, 2006
作者简介：宣晓峰男，浙江省杭州市人，助理工程师目前主要从事公路工程检测工作。
毕业学校：中国地质大学（大专）
关键词：C50泵送混凝土；配合比；优化设计
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
近年来，预应力钢筋混凝土技术已在国内外铁路桥梁工程中得到广泛应用，预应力钢筋混凝土简支梁、预应力钢筋混凝土连续刚构梁等结构物对混凝土强度的要求也越来越高。钱江通道七标在彩虹高架桥箱梁施工时，委托我公司C50泵送混凝土配合比设计，要求配置C50泵送混凝土混凝土的关键技术在施工中要解决下列技术问题：①低水灰比，大坍落度。②坍落度损失问题，混凝土在运输的过程中，其坍落度随时间的增加而减小。③混凝土可泵性问题。这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化，并且要根据这些变化随时调整配合比。
下文就预应力混凝土箱梁C50混凝土应遵循的配合比设计方法和泵送施工中应注意的问题进行阐述。
一、 泵送混凝土配合比设计的技术要求:
配合比设计的技术要求：
①新拌混凝土的流动性要好，其中要求坍落度为(200±20)mm、扩展度≥500 mm，并能保持塌落度经时1．5h损失小于30mm；
②新拌混凝土要有较好的流动性、扩展度，只允许混凝土产生微量泌水、分层，不能有离析现象存在；
③硬化后混凝土具有较高的强度，混凝土28d抗压强度≥设计的强度等级1．15倍
④硬化后混凝土具有较好的耐久性，用抗渗标号表示要求PI>20；
⑤具有较小的收缩值，以减少体积收缩裂缝。
二、原材料选择
2.1、基于控制水化热和收缩的抗裂要求以及耐久性要求,选择胶凝材料主要应注意以下几点:
①水泥。强度等级应在42.5以上;应限制使用早强型水泥;应控制碱含量≤0. 6%;应控制熟料中的C3A含量≤8%;应控制比表面积≤350m2/kg。本配合比采用海螺水泥强度等级52.5水泥，符合技术要求。
②粉煤灰。控制烧失量≤3%;控制需水量比≤100%;对于硫酸盐侵蚀环境,应限制粉煤灰CaO含量≤10%。本配合比采用杭州发电三厂Ⅰ级粉煤灰，符合技术要求。
③磨细矿粉。控制比表面积350～450m2/kg。本配合比采用李山磨细矿粉，比表面积为385m2/kg
2.2、基于强度和耐久性要求,选择骨料应注意以下几点:
①粗骨料。母岩强度应达90MPa以上;级配合理,粒形好,紧密空隙率宜≤40% ,松堆密度大于1500kg/m3,压碎值≤10%,针片状≤5%;硬质、洁净碎石;控制吸水率≤2% ,处于冻融环境应≤1%;非碱活性。本配合比采用李山碎石，规格25MM，符合粗骨料技术要求。
②细骨料。细度模数宜为2.6～3.0,含泥量≤2%,吸水率≤2%,硬质、洁净、天然河砂;非碱活性。本配合比采用长江中砂，细度模数为2.84。其他指标均符合细骨料技术要求。
2.3、基于抗裂、耐久性、强度、施工性能要求,选择外加剂应注意:外加剂与胶凝材料的相容性要好,减水率宜为25%以上,并适度引气,适度缓凝。本配合比采用减水剂为铁十一局生产的NF-2高效缓凝减水剂，符合规范要求。
三、配合比设计方法
预应力混凝土箱梁C50混凝土配合比是基于抗裂、抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、抗冻融、抗碳化等耐久性的早强高性能混凝土配合比设计,因此,应遵循高性能混凝土配合比设计方法,即选择水胶比、矿物掺和料掺量、含气量、浆集比、砂率(粗骨料用量)等参数采用绝对体积法进行配合比设计,既可科学地指导混凝土的实际施工和过程调整,又便于分析施工中产生问题的原因。
3.1、配合比参数选择
3.1、胶凝材料用量的选择
根据经验，C50混凝土胶凝材料用量450kg-490kg能够满足强度要求，我们选择490kg进行试验，实际施工中根据强度评定情况给予适当调整。
3.2、粉煤灰和矿粉双掺方案及用量的选择
3.2.1 粉煤灰和矿粉为混凝土的耐久性提供了保证，但在施工中各有优缺点。粉煤灰由于珠形玻璃体的作用，流动性稍好于矿粉，矿粉减水效果强于粉煤灰，对强度的增长作用优于粉煤灰，且矿粉具有良好的粘聚性，泌水性小，保水性好。所以我们选择了粉煤灰和矿粉双掺方案。
3.2.2为满足生产进度要求，保证混凝土的早期强度，达到2～3天脱模的要求，我们选择30%左右混合材掺量。
3.3、砂率的选择
高性能混凝土常用砂率在36%-42%之间，但丛泵送混凝土角度考虑，砂率过小，导致流变参数下降，对可泵性不利，容易堵塞管道。工程实践证明，使用中砂时，砂率一般控制在40%左右最佳。通常情况下，砂率的稍微调整对混凝土的强度无明显影响，较大砂率有利于减少粗骨料界面氢氧化钙聚集和混凝土在输送管内的阻力，能提高混凝土强度的稳定性。试拌混凝土时砂率控制为40%，确定其他材料掺量后，再细调最佳砂率。
3.4、坍落度的控制
箱梁混凝土入模坍落度应不小于120mm。为确保其可泵性，考虑到环境温度和输送距离及混凝土在输送管内的坍落度损失，混凝土出机坍落度应该控制在200±20mm，30min经时损失不大于30mm。
3.5、含气量的控制
提高含气量对混凝土的耐久性有较大好处，但对外观质量影响较大。混凝土出机含气量控制在2-4%。
4、确定基准配合比
根据以上方案原则，我们将选定的原材料分两批进行配制。第一批配制了24组、平均强度R28=69.7MPa，运用24组试验结果进行回归分析，确定初步配合比。第二批运用初步配合比进行调试和验证制件18组、平均强度R28=71.8MPa，再次用18组试验结果进行回归分析和建立回归方程。通过对两批配制混凝土进行强度结果比较，并进行经济分析，确定基准配合比如下：
表1混凝土基准配合比（kg/m3）
5、混凝土拌合性能试验
试验采用60L的搅拌机，搅拌采用二次搅拌工艺，其投料顺序为：投入砂→投入胶凝材料→预拌30s→投入液态材料→继续搅拌30s→投入粗骨料继续搅拌120s→出机。出机后立即进行初始坍落度、扩散度试验和含气量测试，静置30min，再做坍落度、扩散度和泌水率试验。所配制的C50高性能混凝土具有如下性能指標：
5.1坍落度：195—210mm，不离析，不泌水，和易性良好；
5.2坍落度损失： 30min损失最大值为20mm；
5.3扩展度：480—530mm；
5.4含气量：2.8%—3.5%；
5.5表观密度：2420—2450kg/m3
6、混凝土力学性能试验
由于混凝土配合比试验所处时间段为冬季，对所制混凝土试件进行了蒸汽养护和标准养护，其混凝土力学性能试验结果见表 2。后对混凝土夏季自然养护的力学性能试验和数据统计分析，其力学性能数据也基本能达到表 2的标准。
表2 混凝土力学性能试验结果
结果表明,试验混凝土强度具有稳定性和可行性，满足C50混凝土的配制要求, 富余系数合理，且强度发展情况良好,能够满足设计和施工要求。
7、配合比的现场施工检验及调整和优化
通过现场施工的检验测试，混凝土的工作性能都能达到预期的要求，泵送流畅，强度和弹性模量的增长符合施工的节拍。并根据现场施工的一些特点，对混凝土配合比进行了进一步的调整和优化，其优化后的施工配合比见表3、表4：
表3混凝土配合比（kg/m3）
8、结语
高强泵送混凝土的施工过程中，泵送混凝土设计应经过初步筛选，再根据经济、优质、因地制宜的原则，找出适合于泵送混凝土的配合比设计，以完全达到预期的设计目标。施工中材料、拌和、运输、浇筑等每个环节均可能对质量产生影响，应该根据原材料情况、施工具体要求，以及现场条件、环境条件等因素进行适当调整，所以必须做好混凝土施工过程的质量控制，确保混凝土质量。
参考文献
1 孙树,苏祖平,欧阳华林. 聚羧酸系外加剂在杭州湾跨海大桥工程海工高耐久混凝土中的应用.见:第一届聚羧酸外加剂会议论文集. 北京:机械工业出版社, 2005
2 孙树,刘小军,周猛. 聚羧酸系外加剂在广东液化天然气工程高性能混凝土中的试验与应用. 混凝土与水泥制品,2005 (2)
3 马保国. 新型泵送混凝土技术及施工. 北京:化工出版社, 2006
作者简介：宣晓峰男，浙江省杭州市人，助理工程师目前主要从事公路工程检测工作。
毕业学校：中国地质大学（大专）