南沙新桥混凝土配合比设计

1工程概况

工程名称:佛山市顺德区南沙新桥及北引道建设工程。南沙新桥工程位于均安镇,沿南沙大桥左侧(西侧),路线全长1.19公里,新建桥面宽13.5米,扩建后桥面总宽(含旧桥)26.5米,采用一级公路技术标准兼顾城市道路功能,设计速度80公里/小时,设计荷载为公路-Ⅰ级,引道工程位于均安镇,沿现状均南路布设,起点顺接南沙新桥北引道,终点接一环南延线,路线全长0.871公里,路基宽度32米,采用一级公路技术标准兼顾城市道路功能,设计速度80公里/小时,设计荷载为公路-Ⅰ级,建安工程费估算投资约2.105亿元,除征地拆迁外的工程建设其他费用约为0.4156亿元,合计约为2.5206亿元。

委托单位为中国中铁股份公司南沙新桥项目经理部。南沙新桥混凝土配合比设计:按照JGJ55-2011进行配合比设计,并通过试配进行验证,选择出合适的配合比,使得满足坍落度、强度等各项指标要求。

2原材料

水泥:选用广东某水泥有限公司生产的P.O42.5R水泥,其主要性能指标如表1所示,均符合标准GB175-2007的技术要求。

矿渣粉:选用广东某公司生产的S95磨细矿渣粉,其主要性能指标如表2所示,均符合标准GB/T18046的技术要求。

粉煤灰:选用广州运宏公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰,其主要性能指标如表3所示,均符合标准GB/T1596的技术要求。

粗骨料:选用5~20mm碎石,其主要性能指标如表4所示,均符合标准JGJ52-2006的技术要求。

细骨料:选用细度模数分别为1.9、2.7的细砂和中砂,其主要性能指标如表5所示,符合标准JGJ52-2006的技术要求。

外加剂:选用五山、西卡、强力等厂家的聚羧酸高性能减水剂,其主要性能指标如表6所示。可以看出该减水剂各项指标均满足GB8076-2008的要求。可以看出各生产厂家的外加剂各项指标没有太大差异。

3砂的细度对混凝土坍落度及强度的影响

设计了几个不同等级的混凝土配合比,分别采用细度1.9和2.7的砂进行试配,在保证水泥、碎石、粉煤灰、外加剂等原材料均不变的情况下,仅改变砂进行试配,部分混凝土试配数据如表7所示。

在其他条件不变,仅改变砂的混凝土试配数据结果如表8所示。

可以看出,在其他条件相同的情况下,细砂配制的混凝土强度普遍比中砂配制的混凝土强度低,这是由于细砂级配不佳,且比表面积大,集料间界面更多,薄弱环节更多,从而强度相对低一些。高标号的混凝土更加明显,因为高标号的混凝土水泥用量更大,砂的细度影响更加明显。

因此,为了更好地级配和强度,同样条件下,建议采用中砂。若采用细砂,则需要降低砂率或增加水泥等胶凝材料用量。

4外加剂对原材料的适应性

在其他材料不变的情况下,仅改变外加剂生产厂家,研究并分析外加剂对混凝土强度的影响。试配配合比同表7所示,砂采用细度模数2.7的中砂。将不同厂家外加剂进行试配,观察外加剂适应性。试配结果如表9所示。

可以看出,不同厂家的外加剂对原材料表现出了不同的适应性,在混凝土等级较低时更加明显,较容易出现严重泌水的情况。因此,选择外加剂时,需要考虑混凝土原材料的适应性,进行试配后,选取合适的外加剂。

5外加剂掺量对混凝土强度的影响

材料配比如表7所示,仅改变外加剂掺量,进行混凝土试配,探讨在其他条件相同时,外加剂掺量对混凝土强度的影响,结果如表10所示。

可以看出,外加剂掺量对混凝土强度的影响还是十分明显的。这是因为外加剂掺量低时,水泥颗粒包裹的自由水不能完全解放出来,还有部分水泥包裹着水,混凝土坍落度低,拌合性能差,从而影响集料间的界面强度。而当外加剂掺量过高,超过饱和掺量时,外加剂适应性差的,可能会导致混凝土严重泌水,浆体上浮,从而严重影响胶凝材料与集料见的粘结强度。外加剂超掺对低等级混凝土影响更大。从实验结果来看,西卡的外加剂适应性较好,能够适应各个掺量下的混凝土。

6南沙新桥混凝土水下桩设计

南沙新桥河道中特大水下桩(400~500m3),设计要求强度C35,坍落度200mm,扩展度不小于500mm,且8小时坍落度损失不超过10mm;混凝土需连续供应不中断,12小时施工完成。

针对设计要求,经与外加剂生产厂家,原材料供应单位联合研究,研究出合理方案,本实验室也经大量试配,选出最理想的配合比,并同外加剂共同试配,达到最佳的效果。最终坍落度为220mm,扩展度550mm,坍落度损失为5mm,强度达到45.2MPa,均能满足设计要求。主要是通过掺量缓凝型高性能减水剂,并通过过掺的方式,延迟混凝土凝结时间,保证坍落度损失较低。

7结论

通过南沙新桥工程混凝土配合比试验,可以得出以下几点结论:

砂的细度对混凝土强度有影响,相同条件下,中砂配制的混凝土强度高于细砂配制的混凝土。

外加剂对原材料具有适应性,各项指标接近的外加剂在应用到不同原材料上时,存在外加剂适应性问题,应进行外加剂适应性试验。

外加剂掺量对混凝土强度有一定影响,适应性良好的外加剂,掺量对强度的影响不大,而适应性差的,容易离析泌水,导致强度偏低。

通过南沙新桥配合比设计的成功,分析材料对混凝土的影响,对水上工程的配合比设计有一定的借鉴意义。(来源:《广东建材》2018)