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安徽建筑 2 0 1 1 年第6 期( 总 1 8 1 期 ) 浅谈海外施工承包工程中结构混凝土配合比的设计及应用 D e s ig n o n S t r u c t u r a l C o n c r e t e M ix i n O v e r s e a s C o n s t r u c t io n P r o j e c t a n d it s A p p lic a t io n 陈传华 ( 安 徽 建 工 集团 海 外 发 展 公司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 0 1 ) 摘要 ： 依据阿尔及利亚混凝土地材特点， 结合我国混凝土配合比设计规程， 配制设计适合康斯坦丁大学城项目 施工结构的混凝土及泵送混凝土 配合 比等。 关键词 ： 海外工程； 施工混凝土配合比设计及应用 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 9 7 0 2 1 项 目概 况 康斯坦丁大学城项目位于阿尔及利亚康斯坦丁省城附近 的以北新城区， 是中建总公司在阿尔及利亚近年来承接的最大 的项 目工程， 项 目工程由 3 O个地块组成 ， 即 1 0个学院、 1 9个 公寓和 1个中央餐厅。工程占地面积 9 0l m ，建筑面积 8 2 1 0 4 m 2 ，工程合同暂估价 2 5 1 0 。 人民币，合同总工期 2 8 个月， 即 2 0 0 7年 1 2月 1 0日一 2 0 1 0年 4月 9日； 项 目投资方阿 尔及利亚康斯坦丁省住房和公共设施局， 工程质量监督管理部 门是阿尔及利亚 C T C东部局， 工程总承包单位是中建总公司， 工程总分包单位是安徽建工集团。 该项 目 单项工程较多， 体量较大 ， 为保证工程工期， 将该项 目划分 7个标段 ， 由安建经理部组织管理 7个项目部共同施 工康大项目工程。 设计各单项工程均为多层钢筋混凝土框架结 构( 最高为 6 层 ) ， 钢筋混凝土带型基础 ， 基础、 结构混凝土均按 每立方混凝土水泥用量 3 5 0 k g ， 且混凝土 2 8 d的标养试件试压 强度值 2 7 0 k g c m 2 ( 当地国试件是圆柱体) ； 若各项 目部分别自行 拌制浇捣混凝土， 非常不利于混凝土的质量及成本控制。 为此， 安建经理部集中设置一个混凝土搅拌站， 各项 目 地块混凝土均 由搅拌站统一配料搅拌供应。 2 混凝土原材料当地国的资源及实验室提供 混凝土配比情况 2 1当地混凝土原材料情况 水泥： 主要来源附近康斯坦丁省水泥厂生产供应的计划 指标 4 2 5级硅酸盐水泥， 基本能满足要求。 石子： 从当地采石场采购碎石 ， 规格有 3 m m一8 m m、 5 m m 1 5 ra m、 1 5 ram2 5 ra m及 2 5 mm以上级别等， 货源较丰富质量 较好。 砂子 ：当地临边无货源，从 5 0 0 k m外阿尔及尔取水洗 砂， 或更远撒哈拉沙漠取砂， 成本费用较高且供应数量不足， 含 泥土等杂质较多， 不能满足现场要求。 石粉： 当地附近采石场生产的石粉量较大， 货源丰富， 可 替代砂子作混凝土细骨料； 但远不如砂子生产混凝土的质量稳 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 9 2 4 作者简 介： 陈传华 ( 1 9 6 3 -) ， 男 ， 安徽合肥人 ， 工程师 ， 国家注册 一级建 造师。 定 。 2 2项目施工合同对混凝土原材料及强度要求 水泥： 硅酸盐强度等级不低于 3 2 5 级。 砂子： 05 m m粒径颗粒连续级配。 碎石： 5 m m1 5 mm及 1 5 mm一2 5 m m粒径连续级配。 拌合水： 无污染的水或饮用水。 混凝土实体的强度值要求 2 7 0 k g e m z ，由随机制作 1 6 X 3 2圆柱体试块、 2 8 d标准养护试压强度判定。 2 3当地实验室及质量监管部门对混凝土原材料质量要求 水泥：使用当地水泥厂生产强度等级为 4 2 5级的硅酸 盐水泥。 石子：当地采石场生产的 3 mm一8 mm、 8 mm一1 5 m m及 1 5 ra m 2 5 mm连续级配无杂质的石子。 石粉：当地货源较丰富， 是替代砂子的唯一的选择， 要 选择粒径 0 5 m m 、 纯净度 E 1 6 5 才是合格的。 2 4当地实验室提供混凝土配合比 根据搅拌站不同时期备用原材料检验情况， 当地实验室相 应提供混凝土配合比分别是( 按重量计量 ) ： 配合比A 原材料 规格质量 ： 4 2 5级硅酸盐水泥； 8 m m一1 5 m m、 1 5 m m2 5 m m连 续级配的石子； 纯净度 E s = 6 9 的石粉； 每立方混凝土配比： 水 泥 ： 石粉 ： 石子 ： 水 = 3 5 0： 6 4 9： ( 5 6 8 + 6 6 2 ) ： 1 8 0 ，该配比 水灰比0 5 1 ， 砂率 3 5 。 配合 比 B原材料规格质量 ： 4 2 5级硅酸盐水泥 ， 8 mm一 1 5 m m、 1 5 mm一2 5 ra m连续级配的石子， 纯净度 E s = 7 4 的石粉； 每立方混凝土配 比：水泥 ：石粉 ： 石子 ： 水 = 3 7 5： 6 3 3： ( 5 9 9 + 5 8 1 ) ：1 7 5 ， 该配比水灰比0 4 7 ， 砂率 3 5 。 按实验室提供配合比均进行试配发现如下问题： 提供 A 和 B配合 比配制混凝土较干硬， 加之石粉替代砂子， 混凝土的 粘聚性和保水性较差 ， 流动性较小 ； 在 B配合比原材料质量 较 A配合 比原材料质量好情况下 ( B石粉纯洁度 E s = 7 4 高于 A石粉 E s = 6 9 ) ， B配合比较 A水灰比小， 不合理； 按此配合 比制作混凝土标准试件 ， 2 8 d 试压强度值较低 1 7 0 k g c m 2 2 4 0 k g c m 2 ； 可见实验室提供的混凝土配比其强度值偏低， 可操 作性较差， 只能重新配置设计混凝土配合比。 3 依据我国 J G J 5 5 2 0 0 0结合当地国情况试 配设计混凝土基准配合比 本项目工程的混凝土设计强度( 当地国是按 1 6 e m 3 2 c m l I 一_ f = = = - 一 施 工 技 束 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 2 0 1 1年第 6期( 总 1 8 1期 ) 安徽建筑 ( h ) 圆柱体制作标准试件) 2 7 0 k c m 2折合成边长 2 0 c m立方体 试件试压值 3 5 0 k g c m 2 ；当地国质监部门考核检验该圆柱体试 件强度值2 0 0 k i n z ( 折合成标准立方体试件强度等级 C 2 5 ) 为合格。 为便于结合我国 J G J 5 5 2 0 0 0规程设计配制混凝土配合 比， 依据当地圆柱体标准试件设计强度值进行计算 ， 设计强度 值取 = 2 7 MP a 。 3 1混凝土技术指标及所 用材料 3 1 1 技术指标 混凝土配制强度 f 0 = 2 7 + 1 6 4 5 0- = 3 5 2 3 MP a 。 混凝土拌合物坍落度为 7 5 ra m 9 0 m m 。 3 1 2所用原材料 水泥： 使用强度等级 4 2 5级硅酸盐水泥。 粗骨料碎石最大粒径 D m = 3 0 m m 。 细骨料石粉纯洁度 E 6 5 ， 粗细骨料的质量符合规范 及当地质量标准， 含水状态以干燥状为基准。 3 2初步配合比计算 3 2 1 确定混凝土配制强度 根据统计资料 ， 取 0- = 5 P a 0 = k + 1 6 4 5 0 = 3 5 2 3 MP a 。 3 2 2 计算水灰比 硅酸盐水泥 4 2 5 级无实际强度统计数据，取其强度等 级值 C 4 2 5 MP a 。 已知混凝土配制强度 = 3 5 2 3 MP a ， f = 4 2 5 MP a 。取 O ta =O 4 6 、 = 0 0 7 ，由公式 w， C = X ( f + X O b 计算得 W C = O 5 4 。 3 2 3 选定单位用水量 、 坍落度要 求 7 5 m m一 9 0 mm，碎石最大粒径 3 0 m m。查 J G J 5 5 2 0 0 0表可得 Wo = 2 0 5 k m 3 。 3 2 4 计算单位用灰量 已 知 单 位 用 水 量 ： Wo = 2 0 5 k m ，W C = O 5 4 ， 故 Co = 3 8 0 k g m 。 按耐久性校核单位用灰量 3 8 0 2 8 0符合要求，所以采 用单位用灰量为 3 8 0 k m 。 3 2 5选定砂率 查 J G J 5 5 2 0 0 0表 4 0 2 ， 砂率选用 3 1 。 3 2 6计算砂石用量 采用重量法 Mc o = 3 8 0 k g 、 M w o = 2 0 5 k g ， 假定拌和物表观密度 2 4 0 0 k g m 。 M c o + Mw o + Mg o + Ms o = 2 4 0 0 ， 解得 ： Ms o = 5 6 3 口 ， M g o = 1 2 5 3 口。 M s o ( Ms o + Mg o ) X 1 0 0 = 3 1 ， 按重量法计算初步配合比。 M c o： Ms o： Mg o： Mw o = 3 8 0： 5 6 3： 1 2 5 3： 2 0 5 ， 即配合 比 为 ： 1： 1 4 8： 3 3： 0 5 4 。 3 3调整工作性。 提出基准配合比 计算初步配合 比拌合 O 0 2 m s ，混凝土材料用量 ：水泥 3 8 0 X O 0 2 = 7 6 k g 、 水 2 0 50 0 2 - - 4 1 k g 、 砂 5 6 3 X 0 0 2 = 1 1 2 6 k g 、 石子 1 2 5 3 X 0 0 2 - 2 5 0 6 k g 。经测定其坍落度为 8 2 c m， 满足和易 性要求。 测得混凝土拌合物表观密度 2 4 1 1 k 岛 m 3 ， 与计算值之差 不超过 2 ， 不需调整。 3 4配合比调整 根据以上计算水灰比调整水灰比0 5 7 。 砂率选用 3 1 。 按 以 上 方 法 计 算 各 材 料 用 量 ： M c o = 3 8 0 k g m 3 , W C = O 5 7 ， 故 Mwo = 2 1 6 k g m3 。 采用重量法 Mc o = 3 8 0 k g 、 M w o = 2 1 6 k g ，假定拌和物表观密 度 2 4 0 0 k g m3 ， 砂率 3 1 。 Mc o + Mw o + Mg o + Ms o = 2 4 0 0 Ms o ( M s o + M g o ) X 1 0 0 = 3 1 解得： Ms o = 5 5 9 口 ， M g o = 1 2 4 5 口 按重量法计算配合比： Mc o： M s o： Mg o： M w o = 3 8 0： 5 5 9： 1 2 4 5： 2 1 6 ， 即配合比为： 1： 1 4 7： 3 2 8： 0 5 7 。 试拌混凝土 ， 测定其坍落度为 8 9 c m， 满足和易性， 其表观 密度为 2 3 8 8 k m 。 3 5配合比确定 按 以上二个水灰比制作试块测其 2 8 d强度值如下 ： 当 W C = O 5 4时， 2 8 d强度为 2 9 2 MP a ； 当W C = 0 5 7时， 2 8 d强度为 2 7 6 MP a 。 根据试验结果确定采用 1：1 4 8： 3 3： 0 5 4作混凝土基 准配合比， 同时配制不同季节相关月份混凝土配合比供康大项 目浇捣混凝土使用。试配混凝土得出的结论： 非泵送混凝土在 原材料合格的基础上 ， 水泥用量不少于 3 8 0 k m ， 水灰比不超 过 0 5 4 ， 砂率控制在 3 1 以内， 混凝土的强度合格且稳定。 4 在常用混凝土配合比的基础上配制设计泵 送混凝土的配合比 项目工程点多面广 ， 平均每天现场有逾 5 0 0 m 多混凝土需 浇捣， 非泵送每天最多浇捣混凝土 1 5 0 m ， 远不能满足现场要 求， 需采用泵送混凝土才能满足要求。当地国无泵送混凝土成 熟配合比的经验， 也无法提供泵送混凝土配合 比， 只能自行配 置设计。 泵送混凝土属流动性混凝土， 混凝土塌落度 1 0 m m1 5 c m 易于泵送 ， 考虑当地石粉替代砂子的不利于泵送因素， 按混凝 土塌落度 1 2 m m1 5 c m进行设计。依据 J G J 5 5 2 0 0 0规程中表 4 0 1 2 并结合当地情况， 用水量取 Wo = 2 1 6 k g m ， W C = O 5 4 故 C o = 4 0 0 k g m ， M c o = 4 O O k g ， M w o = 2 1 4 k g ， 砂率 3 4 。 按以上设计原理结合试配得出每立方米泵送混凝土配合 比： 水泥 ： 石粉 ： 碎石 ： 水 - 4 0 o： 6 1 2： 1 2 0 4： 2 1 6 ， 即泵送混 凝土基准配合比为： 1： 1 5 3： 3 0 1： 0 5 4 ，同时也配置设计不 同季节相关月份的泵送混凝土配合比。试配混凝土得出结论： 当地泵送混凝土在原材料合格的基础上 ，水泥用量不少于 4 0 0 k g ms , 水灰比在 0 5 4左右， 砂率不超过 3 8 ， 混凝土的强度 能保证且较稳定。 5 根据当地特点，在温度较高的季节掺用外 加剂， 确保泵送混凝土可泵送性能 在常温下，以上设计泵送混凝土的配合 比是能满足要求 的， 但在气温较高的季节， 水分散失较快造成砼流动性较差， 经 常出现混凝土堵住泵送管道， 影响混凝土浇捣正常施工， 为此 必须考虑掺混凝土外加剂。依据当地实验室提供掺用进 口 B 4 0比例进行试配设计 ， 能配制可泵性较好的混凝土。 根据试 验结果确定泵送混凝土掺外加剂基准配合比为： 水泥 ： 石粉 ： 碎 石 ：水 ：外 加 剂 = 4 0 0： 6 6 9： 1 0 6 5： 2 2 2： 2 = 1 ： 1 6 7： 2 6 6：0 5 6： 0 0 0 5 ，同时配制设计多组掺该外加剂泵送混凝 ( 下转第 1 4 6页) 2 0 1 1年第 6期( 总 1 8 1期 ) 安徽建筑 体能够承受施工荷载， 保证架桥机走行通过安全。 二期张拉 ：当梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值且 龄期不少于 1 5 d时进行。 预应力筋张拉时应左右对称进行 ，最大不平衡束不得超 过一束。所有预应力张拉均需采用双控 ， 以张拉力控制为主钢 束伸长值作校核。横向预应力束待一期纵向钢束张拉完毕后， 采用单侧张拉， 两端交错进行。架桥机过孔须在横向预应力张 拉完成后进行。 4 7移动模架过孔 拆除底模 ， 使之悬挂于一侧箱梁上( 另一侧须配重 ) ， 同时 拆除两组承重箱梁间的临时连接。 在新拼好的支撑上安装好滑 移轨道 ， 同时移行卷扬就位联结。通过移行卷扬拖拉移动模架 在滑道上前行至下一梁孔位， 调整就位后进行下一循环作业。 4 8管道压浆 管道压浆在二期张拉完成 4 8 h内进行 ( 采用真空压浆方 法 ) ， 压浆顺序从下层孔道开始向上层孔道逐一进行， 压浆材料 采 用 高 性 能 无 收 缩 防 腐 灌 浆 剂 ， 并 添 加 阻 锈 剂 J H MC I 一 2 0 0 5 A 。 除具有足够的抗压强度( 压浆强度等级不低于 M4 0 ) 和粘结强度外， 还必须有 良好的稠度 ， 不离析， 硬化后孔 隙率低， 渗透性小。 5 摩阻实验 第一片梁体混凝土强度达到 9 0 后预应力张拉前应先进 行孔道摩阻试验， 以确定预应力损失值。管道摩阻常规测试方 法以主被动千斤顶法为主， 该方法主要存在测试不够准确和测 试工艺等问题。 其一： 由于千斤顶内部存在摩擦阻力， 虽然主被 动端交替测试可消除大部分影响， 但仍存在一定的影响； 其二： 千斤顶主动和被动张拉的油表读数是不同的， 需要在测试前进 行现场标定被动张拉曲线 ； 其三： 在测试工艺上， 力筋从喇叭口 到千斤顶张拉端的长度不足， 使得力筋和喇叭口有接触， 产生 一 定的摩擦阻力， 也使得测试数据包含了该部分的影响。为解 决上述问题， 保证测试数据的准确 ， 使用压力传感器测取张拉 端和被张拉端的压力，不再使用千斤顶油表读取数据的方法。 为保证所测数据准确反映管道部分的摩阻影响， 在传感器外采 用约束垫板的测试工艺， 其测试原理如图 1 所示。采用该试验 装置，由于力传感器直接作用在工具锚或千斤顶与梁体之间， 因此各种压缩变形等影响因素在张拉中予以及时补偿 ， 同时测 试的时间历程比较短， 避免了收缩与徐变等问题 ， 因而两端力 的差值即为管道的摩阻损失。 另外， 为减少测试误差 ， 采用固定端和张拉端交替张拉的 方式进行， 即测试过程中完成一端张拉后进行另一端的张拉测 试， 重复进行 3次， 每柬力筋共进行 6次张拉测试 ， 取其平均结 果。测试试验过程中应均匀连续地张拉预应力筋， 中途不宜停 止， 防止预应力筋回缩引起的误差。传感器以及千斤顶安装时 应确保其中轴线与预应力筋的中轴线重合。 6 施工要点 现浇混凝土连续梁的施工是高空作业 ，所以拼装结构是 否稳固、 滑道及拖拉装置是否牢靠是确保施工安全和顺利的关 键， 施工中必须给以充分考虑。 移动模架滑移轨道必须平顺 ，以确保施工时模架的顺 利移行。 移动模架是本施工工艺的关键， 所用和组拼件规格及 强度必须满足钢结构的标准要求。 两侧箱梁间必须设定牢固的 横向联结系， 以增加模架的刚度， 并确保模架的稳定。 每移动一次模架后施工下一联梁前 ，必须对移动模架 进行系统的检验 ， 并对滑道及拖拉设备进行核查 ， 确认一切就 序后方可进行下一循环作业。 7 认识和体会 移动模架具有自重轻、 承载大、 杆件种类少、 拼装快 、 构造 简单等特点， 所以在施工现浇混凝土箱梁时， 对降低成本 、 争取 工期有十分重要的意义。 这种方法合理的解决了桥梁桥址地表 处承载力低不能满布支架的难题， 且节省了材料， 降低了劳动 消耗， 同时减少了对桥下的影响， 加快了施工进度。实践证明， 移动模架法施工是一种切实可行的施工方法。 参考文献 1 中国铁道建筑总公司 移动模架法制梁施工技术指南【 M 】 北京： 20 o 6 2 王芳， 候晓莉 移动模架( M S S ) 在南京长江三桥中的应用【 J 】 铁道建 筑，2 0 0 7 ( 7 ) + 叶 和 + 叶 和和 扣扣 扣扣 和扣 扣和 扣扣 扣和 和+ 叶 扣 和 扣扣 扣 和扣 扣 和 扣扣 扣和 和 和 扣 和 ( 上接第 9 8页) 土的配合比， 供温度较高季节的相关月份使用。 试验得出结论 ： 掺用水泥用量 0 5 B V 4 0的外加剂， 混凝土缓凝时间能保证泵 送效果最佳， 混凝土的强度较未掺外加剂提高 6 以上。 6 试配设计混凝土配合比的科学合理性 在阿尔及利亚当前混凝土原材的条件下， 配制设计不同季 节不同月份的泵送和非泵送混凝土配合比， 该配合比混凝土在 康斯坦丁大学城项目上生产使用 2 年多时间， 其制作标准试件 试压强度值均合格较稳定 ， 在设计控制的强度范围内， 未出现 一 起不合格。 当地质监部门也对基础及主体结构的实体砼强度 经常进行超声波检测， 其检测结果与标准试件强度值相近。通 过多组当地标准试件的试压强度值统计 ， 其强度值均高于设计 值， 且最大超过设计值 1 5 内， 强度富余值较合理， 可见其配合 比成本最低。实践证明， 我们试配设计的以石粉替代砂子的混 凝土配合比具有一定的合理性， 为在阿国同条件混凝土配合比 积累了宝贵的经验。