宽箱梁C55高性能混凝土配合比试验研究

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【摘 要】 针对赶水大桥的单箱单室宽截面构造进行专门的高性能混凝土配合比优化设计，通过不同参数的对比试验，最终配制出符合要求的掺加粉煤灰、矿渣粉、硅粉的高性能混凝土。

【关键词】 宽箱梁 单箱单室 预应力混凝土梁 高性能混凝土 配合比

1 前言

赶水大桥设计为（68+120+68）m三跨连续刚构桥，上部结构设计为单箱单室变截面箱梁，箱梁顶宽21.5m，底宽11.5m，箱梁两侧悬臂板长度均为5m。箱梁混凝土强度等级设计为c55，集中搅拌，罐车运输，泵送悬臂现浇。混凝土要求具有高工作性、高抗裂性、高耐久性。

通过研究超宽大跨预应力混凝土箱梁高性能混凝土的配制、防裂技术、耐久性、施工工艺和质量控制，提出满足设计要求的混凝土配合比和施工防裂方案，以保证大桥箱梁的浇筑质量和耐久性。

2 试验原材料

（1）水泥为重庆富皇水泥（集团）有限公司的42.5级P・O水泥。（2）粗骨料为重庆市綦江区银渤碎石厂生产的石灰岩碎石，5～20mm连续级配。（3）细骨料为湖南岳阳洞庭湖砂，含泥量1.8%，细度模数2.8。（4）矿物掺合料为重庆市江津区珞璜电厂的Ⅰ级粉煤灰、重庆钰宏再生资源有限公司的S95级矿渣粉、四川朗天资源综合利用有限责任公司的硅粉。（5）外加剂选用重庆建研科之杰新材料有限公司的HPWR-R缓凝型高性能减水剂，氯离子含量0.005%。（6）纤维选用重庆宜筑（集团）公司的聚丙烯纤维。

3 配合比设计目标、流程与试验方法

3.1 配合比设计目标

针对赶水大桥宽箱梁的结构构造与受力特点，配制具有良好的工作性、低热效应、高体积稳定性及适宜强度和高耐久性的高性能混凝土是提高箱梁施工质量的关键，根据设计、施工和抗裂性要求，宽箱梁混凝土需达到主要设计指标如下：

（1）拌合物初始坍落度（210±20）mm，坍落度损失2h内不大于30mm，初始扩展度（520±30）mm，2h扩展度不小于450mm，初凝时间20h以上。（2）混凝土28天强度>65Mpa，但≤75Mpa，28天弹性模量≥3.75×104Mpa;混凝土7d强度达到设计强度的90%，7d弹性模量达到设计弹性模量的85%;混凝土180d收缩小于同强度等级普通混凝土的10%，并小于400με，混凝土徐变度低于同强度等级普通混凝土15%。（3）混凝土绝热温升小于60℃，平板法塑性开裂试验抗裂性等级Ⅲ级及以上，温度～应力开裂试验应力储备≥35%，开裂温度≤10℃。

3.2 配合比设计流程

首先确定混凝土配合比设计目标，而后进行原材料的测试与选择，再初步优化配合比，然后通过一系列试验（胶凝材料水化热试验，混凝土绝热温升试验，塑性收缩开裂试验，温度～应力开裂试验）进行混凝土抗裂性评价后确定最优配合比。

3.3 试验方法

（1）拌合物工作性及凝结时间：按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002的试验方法进行，分别在标准条件20±5℃和30±5℃环境条件下测试拌合物保水性和粘聚性、坍落度及经时损失、扩展度及经时损失、初凝和终凝时间。（2）塑性收缩及抗裂性：按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009的试验方法进行，分别在20±5℃和30±5℃风速0m/s和3m/s的环境条件下，测试混凝土的塑性收缩及抗裂性，确定聚丙烯纤维的适宜掺量及抗裂有效性。（3）按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002的试验方法及施工技术要求，测试混凝土张拉龄期7d、28d、60d与90d龄期抗压强度、以及张拉龄期与28d龄期的弹性模量。（4）混凝土绝热温升：按照《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009规定的技术要求和试验方法，测试混凝土绝热温升;根据水泥水化热、优化确定的原材料和配合比模拟计算混凝土绝热温升值。（5）混凝土干燥收缩：按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T50082-2009的规定，测试混凝土在标准条件和自然条件下180d龄期内的干燥收缩。

4 配合比优化

（1）初步配合比。通过混凝土配合比计算并参考国内同类型桥梁混凝土配合比，结合以往试验数据，初步确定本工程配合比（质量比）为：水泥：砂：石：水=490：685：1115：153。（2）水胶比、掺合料优化。在固定用水量153kg/m3的同时，分别做了不同的水胶比（0.31、0.33、0.34、0.35、0.40、0.42）试验发现，控制水胶比在0.31～0.34之间，混凝土强度满足目标。同时混凝土中掺入粉煤灰、矿渣粉、硅粉后其配合比的工作性和强度均比较理想。（3）大小石子比例调整。试验采用了三种不同的大小石子配比（0.25：0.75、0.3：0.7、0.35：0.65），通过对比使用不同石子比例拌合物的和易性和强度，最终确定使用0.3：0.7这一比例是最为理想的。（4）纤维长度、纤维掺量的优化。通过试验对两种纤维长度（12mm、19mm）五种纤维掺量（0.4kg/m3、0.5 kg/m3、0.6kg/m3、0.7kg/m3、0.8kg/m3）进行比较，最终确定使用12mm纤维掺量为0.6kg/m3效果最为理想。

5 确定的宽箱梁C55高性能混凝土配合比

通过优化设计最终确定配合比（每立方米混凝土原材料质量比）为：水泥：矿渣粉：粉煤灰：硅粉：细骨料：粗骨料：水：外加剂：纤维=390：40：40：25：720：1080：153：11.3：0.6。

6 结语

赶水大桥是单箱单室宽截面大跨径连续刚构桥，对该桥的箱梁C55高性能混凝土进行配合比设计，重点试验研究混凝土的工作性、抗裂性、耐久性并提出推荐配合比，对今后类似桥梁具有较大的借鉴意义。

参考文献

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[2]朱汉华，陈孟冲，袁迎捷.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝分析与防治[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]陶阳春.C55高性能混凝土配合比设计[J].城市建设与商业网点，2009，（29）.