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C50砼配合比
1 工程概况
　　矗立于长江、青弋江两江交汇处的临江桥主塔高72.5m,是桥梁的主要受力构件之一, 设计采用C50 混凝土。施工时对混凝土的质量要求是: 硬化后28d 龄期强度必须达到设计标准, 新拌混凝土和易性、粘聚性必须满足三一重工牌HBC- 90型泵车在最大垂直高度75m 时的泵送施工要求。由于较高强度等级、较低水胶比导致混凝土粘性增大, 加之桥塔的相对高度, 决定了混凝土配制和施工上具有一定难度, 同时经济性也是混凝土设计时要考虑的因素之一。
2 选材
　　原材料质量是决定混凝土质量的根本因素。要配制C50 级以上混凝土, 必须有优质的原材料作保障。胶结材的选择集料强度及级配、外加剂品种及性能等均会影响到硬化后混凝土的质量及新拌混凝土的施工性能, 我们结合市场资源, 优选出以下各种原材料。各种材料的检测试验结果见表1~ 表6 所示。
2.1 胶结材
　　采用某水泥厂海螺牌P.O42.5 级水泥, 经长期使用, 确认该品牌水泥质量较为稳定, 强度波动不大; 矿渣微粉选定某水泥公司产S95 矿粉, 细度为420m/kg;粉煤灰则使用芜湖发电厂Ⅱ级粉煤灰, 细度接近等级下限, 0.045mm 筛余量为24.2%。
2.2 集料
　　细集料采用长江Ⅱ区中砂, 细度模数2.7, 含泥量1.1%, 泥块含量0.3%; 粗集料选定繁昌某矿反击式破碎工艺石灰岩碎石, 级配为5mm~31.5mm,针片状颗粒含量4.8%, 压碎指标为9.4%。
2.3 外加剂
　　外加剂使用江苏某公司产JM- Ⅷ型缓凝、高效减水剂, 具有减水效果好、塌损小、增强显著等特点。

3 配合比设计
3.1 试配强度
　　生产控制水平按标准差σ=6MPa 计, fcu,o=fcu,k+1.64σ=50+1.645×6=60MPa
3.2 水灰比的确定
　　设计时水泥富余强度不予考虑, 取γc=1.0; C50 混凝土基准水灰比经计算为0.32; 取W/C=0.30、0.32、0.34 三个水灰比进行试拌, 以确定最佳水灰比。
3.3 用水量的确定
　　根据骨料粒径, 高效减水剂减水率和塌落度控制值180±30mm 考虑, 用水量控制在160kg/m3～165 kg/m3。
3.4 砂率
　　根据砂子粒径、胶结材用量、塌落度控制值等, 砂率选定为0.34～0.36。
3.5 砂、石用量
　　按假定密度2450kg/m3 计算。
4 试拌调整
　　根据计算配合比, 各取二个龄期的试件用料进行试拌, 观察和实测拌和物粘聚性、保水性及塌落度值, 如与设计要求不符, 相应增减水泥浆量( 水灰比不变) 进行调整, 并测定0min、30min、60min 时的塌落度值, 同时测定拌和物密度及成型强度试件。
5 确定配合比
　　按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55- 2000)相关规定, 据测定的拌和物密度与计算密度值, 需要时对配合比进行调整。配合比确定后由施工单位报监理进行平行试验, 本室据此配比再进行5 次重复验证试验, 确认其和易性、强度及施工性均能满足工程要求, 且经济上较为合理。混凝土参考配合比见表7。

　　注: 根据试配及验证情况, 试验配合比最终选为编号2, 其中粉煤灰胶凝系数取2.0, 实际胶凝材料用量为500 kg/m3 。
6 施工应用
　　自2006年10月31日至2007年7月3日, 现场进行了17 次浇注。此间最高气温32℃, 泵车最大泵压20MPa, 泵送过程均顺利稳定。施工期间, 我们注重对每批进场材料的质量控制, 确保原材料质量合格; 生产过程中加强对各环节的质量监控, 现场跟踪技术服务; 又由于施工方中铁四局二公司按规范要求浇捣和养护, 致使结构混凝土一次通过验收, 工程质量符合设计要求。经对出厂检验所取30 组试件强度数理统计, 各参数为: N=30、mfcu=64.1MPa、fcu,min=54.4MPa、σ=4.5MPa、Cv=7%, 混凝土全部处于受控状态。按现行GB107 标准评定, 生产质量合格, 结构强度可靠。
7 小结

　　①配制C50 级混凝土, 采用普通硅酸盐水泥, 28d 抗压强度不小于42.5 MPa, 质量要求匀质、稳定且与外加剂有良好的适应性。
　　②为使混凝土具有规定的强度保证率和满足泵送施工要求, 应使用足够的胶凝材料; 为尽量减少混凝土水化热、降低干缩、利于泵送, 可掺加复合矿粉、粉煤灰技术。矿物掺合料取代水泥率要符合相关规定, 并经试验确定。
　　③宜选用减水率大、缓凝、保塑、与水泥相容性好的高效减水剂, 使混凝土具有良好的流动性, 以利于粘度大、泵程高的混凝土泵送施工。
　　④粗细集料的品质是混凝土力学性能的主要影响因素之一, 尤其是细集料材质的好坏, 对C50 级混凝土拌合物的和易性的影响比粗集料大; 粗集料最大粒径不超过31.5mm 时才能提高混凝土的匀质性, 避免粗颗粒周围应力集中而导致混凝土强度下降。以上每批原材料进场时, 都要严格把关, 保证质量合格。
　　⑤要注重对混凝土生产全过程的质量控制, 试验、磅站、搅拌楼操作等人员输入配合比, 应适时对质量进行监控, 要准确测定骨料含水、增加塌落度抽测频率, 尤其是阴雨天气; 操作工要精心把握好搅拌这一关键工序, 认真观察拌和物状态, 适时调整搅拌及出料时间等参数, 以拌制出塌落度适宜的混凝土;生产调度要合理运筹, 根据现场情况妥善安排出车间隔, 避免混凝土在工地滞留时间过长造成塌落度损失, 确保入模时的混凝土塌落度; 严禁非配合比用水进入混凝土中, 运输车司机必须待罐内积水倾倒干净后装料; 泵工布管要尽量减少使用弯头, 有效降低混凝土泵送距离, 严格按相关标准规程进行操作,顺利实现混凝土稳定泵送。
　　⑥要认真做好与施工单位的协调、沟通及配合工作。合格的混凝土拌和物并不一定意味着成型后的混凝土质量一定合格, 混凝土泵送布料到位后, 更需要施工单位按规范要求振捣施工和养护, 以确保浇筑质量。
参考文献
［摘要］C50混凝土普通运用于高速公路桥梁的上部构造中，由于混凝土配合比设计不合理，引起混凝土的强度不合格、收缩裂缝、外观等质量缺陷的现象常有发生，同时造成生产成本的增大。本文论述了C50混凝土在原材料的选择及配合比确定时注意的要点，供C50混凝土配合比设计时参考。
［关键词］原材料的选择；配合比的确定
［中图分类号］TU528.04      ［文献标识码］B     ［文章编号］1002-3550（2004）02-0063-02
     在桥梁的上部结构中，如梁板等混凝土的设计强度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以对C50以上混凝土的原材料的选择、配合比的设计、混凝土的施工是至关重要的。下面就对C50以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、混凝土的施工需注意的事项，结合本人多年来对桥梁上预应力C50预制25m、30m组合箱梁、预制45mT型梁、现浇箱梁及悬浇箱梁配合比的设计及原材的选择注意要点作如下简述。
1、 原材料
1.1  集料
混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材。这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。
1.1.1 细集料
砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。优先选取级配良好的江砂或河砂。因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数在3.3以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。C50泵送混凝土细度模数控制在2.6~2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。含泥量不超过2%,云母含量小于1%。
1.1.2 粗集料
粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。
配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。应选取质地坚硬、洁净的碎石。其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%。一般用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求。碎石的压碎指标值水成岩（石灰岩、砂岩等）小于10%、变质岩（片麻岩、石英岩等）或深层火成岩（花岗岩等）小于12%、喷出岩火成岩（玄武岩等）小于13%。
粗集料的颗粒形状、表面特征对C50以上混凝土的粘结性能有着较大的影响。应选取近似立方体的碎石，其表面粗糙且多棱角，针片状总含量不超过8%。影响C50以上混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石、水泥石与集料之间的粘结强度，而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。由于粗集料的表面粗糙、粒径适中，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度。
集料的级配是指各粒径集料相互搭配所占的比例，其检验的方法是筛分。级配是集料的一项重要的技术指标，对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。配制C50混凝土最大粒径不超过31.5mm，因为C50混凝土一般水泥用量在440~500kg/m3，水泥浆较富余，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差，所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。如5~31.5mm连续极配采用5~16mm和16~31.5mm二种规格的碎石进行掺配。5~25mm连续级配采用5~16mm和10~25mm二种规格进行掺配。掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。如有二种掺配方案分别为30：70和20：80，其掺配结果均符合级配范围要求，测定二者的体积密度，前者大，则应选取掺配比例为30：70的使用。
集料中的泥土、石粉的含量要严格控制，其含量大，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的强度，影响混凝土的耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等。其含泥量要小于1%。
1.2 水泥
   优先选取旋窑生产其强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,旋窑生产的水泥质量稳定。水泥的质量越稳定，强度波动越小。对未用过的水泥厂要进行认真调研。
1.3 外加剂
因C50混凝土的水泥用量比较大,水灰比低,强度要求高,混凝土拌和物较粘稠,这样给混凝土的施工提出了更高的要求,为了满足混凝土的性能及施工要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同时降低水泥用量,减少工程成本,外加剂的选择尤为重要。选用外加剂因着重从以下几个方面考虑：延缓混凝土的初凝时间，提高混凝土的早期强度，增加后期强度，减少混凝土坍落度的损失，与水泥的相容性，外加剂的稳定性。通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂，高效早强减水剂。如NF、UNF、JC等。
高效减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性。掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，最好施工时采用后掺法，这样可使高效减水剂的减水作用增高，使混凝土的流动性增加。在温度低于8~10℃时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低。所以高效减水剂宜在春秋季节使用。
高效缓凝减水剂有利于控制早期水化，混凝土拌和物坍落度损失小。一般来说，掺量大时凝结时间相应增长，但掺量过大时会降低早期强度。根据施工季节来调节掺量。宜在夏季或，结构复杂配筋密集的构件中使用，这样可避免形成冷缝，方便施工的安排。
高效早强减水剂一般不用，除非对早期强度有特殊要求。一般在冬季使用，来提高混凝土的早期强度，使用时要慎重，因为高效早强减水剂能加快早期强度的发展，但一般会降低混凝土的后期强度。在试配时要认真做好验证工作。
2 、 配合比的设计
2.1配合比的计算
   1）试配强度的确定   通常C50混凝土施工配制强度要求≥60MPa，其计算式如下：
                   fcu，0 =fcu，k+1.645 
式中   fcu，0——混凝土的施工配制强度，MPa
       fcu，k——混凝土的设计配制强度，MPa
σ——施工单位的混凝土强度标准差，如无近期同一品种混凝土的统计资料取6 MPa
2）水灰比的确定    C50混凝土宜采用以下0.30 、0.32、0.34、0.36、0.38五个水灰比进行试拌，来确定最佳水灰比。通常采用0.34作为基准水灰比。
3）用水量的确定    根据石料的粒径，高效减水剂的减水率及掺量来确定，一般坍落度为75~90mm时，用水量宜控制在145 ~160Kg/m3，坍落度在170 ~200 mm时，用水量宜控制在160 ~170Kg/m3。
4）砂率   坍落度在75~90mm时，宜取0.28—0.33。坍落度在170~200mm时，宜取0.37~0.40。
5）砂、石用量    按绝对体积法计算。
2.2  试拌调整
使用试拌机前，应用与试配时混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛，以免正式试拌时水泥砂浆粘附桶壁。试拌量应不小于试拌机额定量的1/4，混凝土的搅拌方式及加料，宜与生产时使用的方法相同，特别是外加剂的掺法，是同时掺还是后掺。
试拌得出的拌和物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时，应保证水灰比不变的条件下，相应的调整水量和外加剂的掺量或砂率，用水量调整的幅度不能过大，因C50混凝土的水灰比低，增加用水量相应水泥用量的增大幅度较大。如通过以上调整，混凝土拌和物仍不能满足混凝土运输、泵送等施工工艺的要求或混凝土的性能要求，则要考虑重新选择水泥或外加剂，或联系减水剂生产厂家调整好减水剂与水泥的适应性。
混凝土拌和物坍落度的检验，应测定0min、30min、60min、90min的坍落度。因拌出的混凝土要经过运输才入模，如果混凝土的坍落度损失过大，导致运至现场的混凝土无法入模浇注。因此配合比设计时要认真考虑，混凝土在运输、泵送等施工工艺过程中的坍落度的损失，确保混凝土入模时的坍落度。
2.3 配合比的确定
当拌和物实测密度与计算值之差的绝对值不超过计算值2%时，可不调整。大于2%时按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000规定进行相应的调整。
C50混凝土配合比确定后，应对配合比进行6~8次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳定性，因有些因素对普通混凝土（C40以下）影响不大，但对C50混凝土（C50以上）的影响往往比较显著。
2.4 C50混凝土配合比参考(表1)
①碎石粒径(mm) ；②水灰比 ；③水(Kg/m3)；④水泥(Kg/m3) ；⑤黄砂(Kg/m3) ；⑥石子(Kg/m3) ；⑦减水剂(Kg/m3) ；⑧坍落度(mm) ；⑨强度(MPa) ；⑩备注
5~16  0.34  165  485   4.1225  65  普通混凝土
5~16  0.34  175  515   5.150  150  泵送混凝土
5~25 0.34 158 465   3.9525 85 62.5 普通混凝土
5~25 0.34 168 494   4.94 170  泵送混凝土
5~31.5 0.34 158 465 579 1230 3.72 100 60.4 普通混凝土
5~31.5 0.34  168  494   4.693  190  泵送混凝土
3、 结语
配制C50桥梁混凝土应选用优质原材料，水泥要求42.5级以上的旋窑水泥；粗集料要求最大粒径31.5mm、堆积密度大、含泥量少、针片状少;细集料要求细度模数2.6以上、含泥量低；外加剂应根据季节要求优选高效减水剂或缓凝高效减水剂，以满足施工需要和强度要求。以上仅为本人在实际施工中的点滴经验，供同行们参考。