共和乌江特大桥C60高强泵送混凝土
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共和乌江特大桥C60高强泵送混凝土
配合比设计与工艺控制
第四工程责任有限公司 赖庆招 刘耀华
摘 要 以共和乌江特大桥主桥为依托，对C60高强混凝土的配合比设计与施工研究进行阐述，其中重点介绍了混凝土配合比设计优化中新型材料的应用，以及在高墩（125米）大跨（200米）桥梁中应用优势，并就其预期效益、得出的主要结论和存在问题进行分析，可供类似工程参考。
关键词 连续刚构桥梁 C60高强混凝土 配合比优化设计 效益分析
1 工程概况
重庆彭武高速公路C15合同段为单体特大桥项目，是整个渝湘高速公路的关键控制性工程之一，主桥为横跨乌江的（113+200+113）m预应力砼连续刚构桥，分双幅修建，主梁为单箱单室截面，采用C60混凝土，设计方量共计17418.2m3。墩位所处地形起伏较大，地势险要，施工难度大，桥高为138m。
1.1 工程背景
高强混凝土是指混凝土强度等级不低于C60的混凝土，它是用优质集料、强度等级高的水泥、降低水灰比及在强烈振动密实作用下制取的。决定混凝土强度高的主要因素有：一是集料抗压强度高，与水泥胶结性好；二是采用高强水泥，活性高，硬化后的水泥石密实度高，胶空比大，并振捣密实；三是混凝土混合物的水灰比小，采用干硬性混凝土，同时掺入高效减水剂配合使用，使混凝土在极小的水灰比下能够浇灌密实。但随着时代的发展，干硬性的砼远不能适应现代工程高速发展的需要，因此高强混凝土的流态化是目前混凝土科学发展的方向。目前国内外制取高强大流动性混凝土主要有四种途径，即改进胶结材料、改进硬化体、利用增强材料及复合结构。由于混凝土的强度来自水泥浆的强度、水泥浆与骨料的界面粘结强度、骨料的颗粒强度，因此，在研究采用普通材料与常规工艺配制C60高强混凝土时，应从以下几个方面入手：
1）选择优良品种的水泥。
2）选择优良的粗细集料。
3）掺加外掺剂，常用活性混合材料有粉煤灰、沸石粉以及硅灰等。 4）优化混凝土配合比，主要控制三方面：水灰比、砂率、外掺剂组合优化。
5）高效减水剂。
2 C60配合比设计
2.1原材料选用
原材料 表1
材料名称 产地 规格型号 实测指标
水泥 重庆南川嘉南水泥厂 P．O52.5R 见表2
河砂 湖南岳阳洞庭湖 中粗砂II区 见表5 彭水乌江砂 中砂
碎石 重庆武隆县龙兴江 5—25mm 连续级配 见表3
外加剂 重庆旭鸿高新建材科技有限公司 XH 型 见表7
水 彭水 乌江水 合格( 外委)，见表10
微硅粉 四川宜宾利天建材厂 “利天”LT微硅粉 合格( 外委) 见表8
纤维 山东泰安现代化学建材有限责任司 “傲峰”19mm聚丙烯网状纤维 合格( 外委) 见表9
水泥各项物理力学性能标准试验结果 表2
品牌名称
强度等级 细度
（%） 标准
稠度% 安定性 凝结时间(min) 抗折强度(Mpa) 抗压强度(Mpa)
初凝 终凝 3d 28d 3d
28d
南川嘉南P.O52.5R 1.6 27.6 合格 210 295 6.0 7.8 32.1
57.7
粗集料物理力学性能技术指标 表3
最大粒径mm 表观密度g/cm3 堆积密度g/cm3 振实密度g/cm3 空隙率
% 针片状含量% 压碎值% 含泥量% 碱活性试验 % 母材抗压强度(Mpa)
25 2.671 1.570 1.665 39 1.4 8.1 0.4 0.0097
117.8
粗集料颗粒级配 表4
筛孔尺寸mm 26.5 19.0 16.0 9.5 4.75 2.36
累计筛余 % 3.6 21.9 52.1 80.1 98.3
99.2
细集料物理力学性能指标 表5
类别 表观密度 堆积密度 振实密度 空隙率 含泥量 细度模数
岳阳中砂 2.594 1.45 1.63 43 0.3 2.84
乌江中砂 2.667 1.45 1.61 43 1.6 2.76
细集料颗粒极配 表6
筛孔尺寸mm 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15
累计筛余 % 0 5.3 13.5 31.5 60.2 88.3 98.1
外加剂主要指标试验结果 表7
试验项目 标准指标 检验结果 单项评定 一等品 合格品
减水率 % ≥12 ≥10 24 一等品
泌水率 % ≤100 ≤100 21 一等品
凝结时间差（mim） 初凝 ＞+90min —— 165min 一等品
终凝 —— —— 155min 一等品
抗压强度比 3d ≥125 ≥120 142 一等品
7d ≥125 ≥115 138 一等品
28d ≥120 ≥110 131 一等品
收缩率比% ≤135 ≤135 99 一等品
总碱量 —— 15.26 合格
CL--含量 —— 0.25 合格
对钢筋的锈蚀作用 无 无 合格
微纤维品质检验报告结果 表8
直径
mm 长度
mm 抗酸性拉伸强度Mpa 抗碱性拉伸强度Mpa 抗拉强度Mpa 断裂伸
长率% 弹性模量Mpa
合格指标 0.03～0.05 10～25 ≥490 ≥490 ≥500 5～25 ≥3500
实测 0.042 19 519 524 580 18 6670
微硅粉品质检验报告结果 表9
检测项目 标准指标 结果 结论
SiO2含量% ≥85 92 合格
烧失量% ≤6 1.5 合格
水品质检验报告结果 表10
名称类别 PH值 不溶物mg/l 可溶物mg/l Cl- SO42-
合格指标 ＞4 ＜2000 ＜2000 ＜500 ＜600
乌江水 6 155 164.0 5.2 39.3
2.2设计参数：
1)采用中砂，根据相关规范要求砂率取38.5%。
2)混凝土拌和采用重量法，假设该混凝土每立方米重量为：2450kg。
2.3计算过程：（以推荐配合比为例）
1)配制强度 fcu.o≥ 1.15fcu.k =69.0MPa
2)水灰比计算
计算水灰比因采用的水泥28天抗压强度实测值fce暂时没有资料，水泥强度等级值的富余系数按偏安全取1.0，γc=1.0×52.5=52.5 MPa。
W/C=0.46×52.5×1.0/（69.0+0.46×0.07×52.5×1.0）=0.34
3)用水量确定
通过公式mwo=10/3(T+K)计算求得 流动性砼用水量计算式的集料常数 表11
系数 集料最大粒径mm 10 20 40 80
K 碎石 57.5 53.0 48.5 44.0
卵石 54.5 50.0 45.5 41.0
由表中数据内插25mm碎石得 K=51.9 而 T=18cm
用水量 mwo=10/3（T+K）=233×(1－24%)=177kg/m3
实际取用水量175kg/m3
4)水泥用量为mco=175/0.37=473 实际取470kg/m3
5)每立方米混凝土材料用量（kg）
配合比结果 表12
强度等级 水灰比 每立方米混凝土实际用量kg
水泥 碎石 砂 水 微硅粉 纤维 外加剂 砂率%
C60 0.37 470 1085 680 175 40 0.9 6.12 38.5
理论配合比 1 2.31 1.447 0.372 0.085 0.0019 0.013
拌和物物理性能及强度检验结果 表13
强度
等级 平均养护温度 水胶比 坍落度 棍度 粘聚性 保水性 强度
3d 7d 28d
C60 20 0.34 190 中 良好 良好 54.3 68.6 76.8
2.4配合比优化设计
2.4.1最优方法、外掺料及重要指标的确定
一掺法、二掺法、三掺法试配优选 表14
组数编号 类别 水胶比 坍落度mm 水泥
kg 微硅粉
kg 矿渣
kg 砂率
% 强度MPa
3d 7d 28d
1
1-1 乌江砂 0.31
205
520
—— 50
35
53.8 60.5 71.3
1-2 210 —— —— 65.2
1-3 岳阳砂 230 52.1 61.7 70.8
1-4 235 —— —— 72.9
2
2-1 乌江砂
0.33 210
530
——
——
36 52.1 61.7 70.8
2-2 220 —— 60.9 69.4
2-3 岳阳砂 205 53.5 62.8 73.1
2-4 210 —— —— 70.7
3 3-1 乌江砂
0.32 215
480
30
50
34 48.5 60.3 71.4
3-2 205 59.4 64.8
3-3 岳阳砂 210 51.8 63.5 74.8
3-4 205 —— —— 71.0
4 4-1 乌江砂
0.33 205
520
30
——
35 51.4 61.0 71.9
4-2 195 —— —— 71.6
4-3 岳阳砂 200 51.1 61.3 72.4
4-4 210 —— —— 77.0
1) 采用三掺法，即水泥外掺高效减水剂、微硅粉和纤维。
通过大量试验试配证明：采用一掺法水泥用量高、拌和料易板结、强度起伏大、不宜保证；二掺法后期强度高，但不适宜本桥，不能满足4天预应力张拉强度要求；使用三掺法较为理
