流态混凝土在桥梁结构工程中配合比方法及应用研究
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摘要：作者结合结构工程的设计与施工实践，考虑到混凝土的振捣密实的技术关键问题，尤其对于异形截面以及狭小截面的混凝土施工质量有所研究，故提出流态混凝土在施工中的应用技术，并阐述了混凝土的配合比设计方法与理论，具有应用研究与创新的技术理念。
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
流态混凝土（Flowingconcrete）是在预拌的坍落度为80～120mm的基准配合比混凝土中掺入外加剂
（流化剂），经过二次拌合使基准配合比混凝土拌合物的坍落度届时增加到180～200mm，使其能够自由流动充满模型或很小钢筋间隙的混凝土，又称之为超塑性混凝土（Superlasticcoucrete），亦称自密实混凝土。该混凝土是不需要外力振捣作用、仅靠自重就可以流动并均匀的进入整个模型，其特点是固有的自密实性能够满足施工要求并具有质量保证，基于这一特点，对于混凝土的工作性有特殊的要求。
流态混凝土通常作为结构材料的使用，固然也需要满足一定的力学能及耐久性的要求，而且与普通水泥混凝土没有没有特大的技术区别，由于新拌混凝土的工作性要求比较高，因此，使的混凝土的组成设计发生了质的的变化，包括技术理论与方法，该变化也会影响硬化混凝土的力学性能、变形性能及耐久性。
1、流态混凝土的性能分析
流态混凝土通常作为结构材料的使用，固然也需要满足一定的力学能及耐久性的要求，而且与普通水泥混凝土没有没有特大的技术区别，由于新拌混凝土的工作性要求比较高，因此，使的混凝土的组成设计发生了质的的变化，包括技术理论与方法。该变化也会影响硬化混凝土的力学性能、变形性能及耐久性。
依照流变学理论分析；材料的变形必须要克服相当的屈服剪应力，只有当动力大于材料的屈服剪应力时才能够发生流动，普通混凝土可通过外力的振捣达到流动和密实，这就要求自密实混凝土自身屈服剪应力较小，混凝土的稳定性与有很大关系。
流态混凝土不需要外力作用、仅靠自重即可均匀流动整个模型的混凝土，其特点是自密实性满足施工要求并具有质量保证，基于该特点，对于混凝土的工作性有特殊的要求。主要表现在以下几个方面：
1.1、具有较大的流动性、浇筑性好，一般坍落度在200mm以上，便于泵送或混凝土罐车运输，而且具有自密实性能，由于浇筑后不需要振捣。该情况下混凝土能够顺利达到模板内的每一个部位或角落，所以必须具备较大流动性。一般的塑性混凝土或流态混凝土都并非能够取代的，故要求该混凝土的流动性比普通混凝土的流动性大，尤其在进行浇筑钢筋密集的结构工程中其特点显著。
1.2、较强的稳定性；在混凝土构件中各部位性能的一致性是非常重要的，则要求在混凝土浇筑过程中混凝土能够保持很好的均匀性。因此；该混凝土同时具备较好的流动性和稳定性，而且不产生离析。
1.3、减少用水量、提高混凝土性能；如果保持原水灰比不变；可在保证流动性的条件下减小水灰比，
因此；可提高混凝土的强度和耐久性。
1.4、降低集浆比、减少收缩；流态混凝土主要依靠流化剂的作用体改其流动性，如保持水灰比不变，
不仅可以减少用水量和节省水泥，拌合物种水泥浆的体积减小后，则可减小混凝土硬化后的收缩率，避免出现裂缝。流态混凝土中最适合掺入粉煤灰，可改善流动性、提高强度和节约水泥。
1.5、不产生离析和泌水；由于流化剂的作用，在用水量较小的情况下而具有很大的流动性，使用该混凝土不同于普通混凝土那样产生离析和泌水。
1.6、与钢筋的粘结性；因流化剂使混凝土拌合物的流动性增加，比普通混凝土与钢筋的粘结强度有所提高。
1.7、抗压强度：一般情况下的流态混凝土与基准配合比混凝土相比较，相同龄期的强度无明显差异，因流化剂的性能各异，有的流化剂还起到了一定的早强作用，因此；流态混凝土的强度可以保证并有所提高。
1.8、弹性模量：掺入流化剂后的混凝土弹性模量与抗压强度一样，没有明显的差异。
1.9、徐变与收缩；流态混凝土的收缩性能较普通混凝土稍微明显，其收缩程度与流化剂的品种与掺量密切相关，如掺加缓和型的流化剂要比基准混凝土大。而抗冻性及耐磨性比普通混凝土较差，如作为水水泥混凝土路面使用要考虑耐磨性能的设计。
2、流态混凝土的配合比的技术特点：该混凝土由基准配合比混凝土和流化剂组成的新型混凝土。
2.1、基准混凝土的组成；为适应流态混凝土的的大坍落度要求，因此；基准混凝土组成也具有一些特点，如水泥用量不低于300Kg/m³,粗集料最大粒径不大于20mm，要求细集料含有0.30mm的粉料，砂率通常在40%～50%之间，基准混凝土的坍落度值应与流化后的坍落度相匹配，两个数值之差约为10㎝左右。
2.2、流化剂（原指减水剂）；在混凝土拌合物中可以起到吸附---分散作用、作用和湿润作用。通常使用的有三氯氰胺磺酸盐甲醛聚合物（SMF）、奈系磺酸盐缩合物(SNF)、改性木质磺酸盐（MLS）三类。其用量一般为水泥用量的0.5%～0.7% ，如果超出0.7%时；混凝土坍落度无明显变化，但极易产生离析。
流化剂加入方法有两种；（a）、一次加入法（简称P法），在混凝土拌合过程中加入流化剂。（b）、后加法（简称F法），预先拌合好混凝土并经过一段时间的静停50～90min后，再加入流化剂，并二次拌合流态混凝土。流态混凝土工作性的评价方法：与普通混凝土不同之处是使用坍落度方法、扩展度方法、L型流动仪方法。
3、 配合比设计方法及步骤：要求砂石由最小的混合孔隙率，按绝对体积法计算。
测定每立方米混凝土中石子的松方体积，一般为V=0.5～0.55 m³，根据石子的表观密度计算出每立方米混凝土石子密度体积，再由每立方米混凝土密实体积减去石子的密实体积的砂浆密实体积。
3.1、设没砂浆体积的含量0.4 ～0.46m³，根据砂浆密实体积和砂在砂浆中体积含量计算出砂浆密实体积，根据砂子实体积和砂子的表观密度计算出每立方米混凝土的砂子用量。
3.3、由砂浆密度体积减去砂子密度体积而得出水泥密度体积。由混凝土设计的强度等级、耐久性，施工级别，按经验估算水灰比，用水量不宜大于200 kg/m³，一般控制坍落度在240～260mm即可。
3.4、设掺合料在胶凝体积中的含量，由胶凝材料和水泥体积比以及各自的表观密度；计算出胶凝材料和水的体积；然后计算胶凝材料的总用量。
3.5、根据胶凝材料体积与掺合料的体积含量以及各自的表观密度，分别求出每立方混凝土中掺合料与水泥的用量。如强度等级50MPa的混凝土可要求坍落度达到240～260mm；一小时的坍落度损失不大于10%；混凝土具有良好的粘聚性并且不泌水。
3.6、采用绝对体积法进行混凝土配合比组成设计时；各种组成材料的体积含量应在下列范围内：
（a）水/粉料：粒径0.125mm以下的水泥、粉煤灰、矿粉、石粉的体积比为0.8～1.0.
（b）粉料：粒径0.125mm以下的含量为每立方米160～240L，即400～600 kg/m³。
（c）砂子：粒径0.125mm～4mm之间的含量应该达到砂浆体积的38%,而水泥浆体积则为62%。
（d）粗骨料：粒径＞4mm的含量一为总体积的22%～35%。
（e）水灰比：按混凝土强度、耐久性、选择确定，用水量不宜超过200 kg/m³。
4、配合比组成设计方法及背景材料；30m箱型梁C50自密实混凝土的配合比设计方法及算例；
4.1、材料组成：水泥；曲寨牌普通硅酸盐52.5MPa;经测水泥密度为3.15 g/㎝³。砂子；中砂，细度模数2.5；石子；灰质岩石料，最大粒径25㎜，采用连续级配。水；人畜饮用水，PH值=7。
减水剂；MF—5 减水剂，经试验；掺用水泥用量的0.5%可减水13%。
4.2．试配28d的强度；ƒcu,0=ƒcu,k+1.645σ=50+1.645×6.0=59.87MPa。式中意义；ƒcu,0-------混凝土的试配强度(MPa); ƒcu,k ---混凝土的设计标准强度(MPa); ƒce ---水泥的强度等级，б----混凝土的标准差。
4.3、砂率选择在40%～50%之间；中砂选低限；粗砂选高限，本例选用50%，用20L容重桶测出砂石混合料的表观密度，一般为2.66g/㎝³，混合料孔隙率一般在22%左右。
4.4、计算胶凝材料浆量；浆量=砂石混合孔隙率体积+富余量，富余量取决于工作性要求和外掺剂性质和掺量；一般为13%左右，浆体积估算一般为35%；即；350L/ m³。
4.5、设选用水胶比0.36，水泥密度3.15 g/㎝³，掺入矿渣粉26%；密度2.88 g/㎝³，粉煤灰掺量为12%； 密度2.2 g/㎝³，则有以下计算式成立：
胶凝材料用量/浆体积=1/（0.62/3.15+0.26/2.88+0.12/2.2+0.36）=1.43,即；1 L浆所用胶凝材料为1.43kg；1 m³混凝土胶凝材料用量=350×1.43=500kg/m³，（a）水泥掺量=500×0.62=310 kg/m³，（b）矿渣粉用量=500×0.26= 130kg/m³，（c）粉煤灰用量=500×0.12= 60kg/m³，（d）用水量=500×0.36= 180kg/m³，（e）集料用量=（1000-350）×2.66=1730 kg/m³，砂用量=50%×1730=856kg/m³。石子用量=50%×1730=856kg/m³，每立方混凝土配合比表达式如下表所示：
4.6、试验过程及方法；现场取料用强制式自动拌合机拌合后；做混凝土出机试验及60min的坍落度试验、扩展度试验及V型漏斗试验是否满足施工要求同时，分别测定3d、7d、28d的立方体强度。
5、使用范围：该混凝土适用于钢筋密集的预应力箱型梁、预应力T型梁及空心板、系杆拱钢管拱混凝土、预应力盖梁、预应力空心式桥墩以及桥面系列的防撞护栏等结构工程，尤其是不需要人工振捣而达到密实并保证施工质量；同时节省水泥、机械设备与人工；降低施工成本等优点，在庞大和复杂的钢筋混凝土结构设计与施工方面，具有工艺推广的应用和广阔的技术前景。
参考文献：
1、张秉志著，商品混凝土，中国环境出版社，2010.1
2、严家伋著，高等教材道路建筑材料，人民交通出出版社，1996.3