加阻锈剂的C30水下灌注桩水泥混凝土配合比设计分析

郝 丽

（徐州市公路工程总公司，江苏 徐州 221000）

1 水泥混凝土配合比设计题目

临海高等级公路（启东段）工程LHQD-LJ7标协兴河桥桩基用C30水泥混凝土配合比。

2 水泥混凝土配合比设计资料：

2.1.1 已知条件

该混凝土设计强度等级为C30，无强度历史统计资料，要求混凝土拌和物坍落度为180～220mm，桥梁所在地区属无冻害潮湿地区。

2.1.2 组成材料

采用启东泰安建材有限公司生产的“太安”牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）［1］，水泥强度等级值的富余系数取用γc＝1.16。外加剂和阻锈剂均采用上海森浦建材厂生产的SP-15型高效减水剂和SP-20阻锈剂，外加剂掺量取水泥用量的0.4%，减水率取12%。阻锈剂掺量为8kg/m3。细集料采用安徽产长江砂，细度模数为2.72，属于2区中砂，其表观密度为ρs=2629kg/m3。粗集料采用南京六合产碎石，碎石最大粒径dmax＝31.5mm，其压碎值为：15.0%，针、片状颗粒含量为5.8%，表观密度ρg＝2701kg/m3。拌和用水采用饮用水［2］。

3 水泥混凝土配合比设计步骤

3.1 计算初步配合比

3.1.1 确定混凝土配制强度（fcu，o）

设计要求混凝土强度fcu，k＝30MPa，无历史统计资料，查得标准差σ＝5.0MPa，混凝土配制强度：

fcu，o≥fcu，k+1.645σ=30+1.645×5.0＝38.2（MPa）

3.1.2 计算水胶比（W/B）

3.1.2.1 按强度要求计算水胶比

计算胶凝材料28天抗压强度值

已知采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，fce，g＝42.5MPa，水泥富余系数γc＝1.16。

①计算水泥28d胶砂强度fce：

fce＝γc×fce，g=1.16×42.5＝49.3（MPa）

②计算胶凝材料28d胶砂抗压强度值

fb＝γfγsfce＝1.00×1.00×49.3=49.3（MPa）

③计算混凝土水胶比

已知该混凝土的配制强度fcu，o＝38.2MPa，采用胶凝材料28d胶砂抗压强度fb＝49.3MPa，由于所用粗集料为碎石，回归系数采用αa＝0.53，αb＝0.20。则计算水胶比：

3.1.2.2 按耐久性校核水胶比

该水泥混凝土所处环境在无冻害潮湿环境，允许最大水胶比为0.55，按强度计算水胶比为0.60，经试验后，选用水胶比0.54进行试配。

3.1.3 选定单位用水量（mw）

要求混凝土拌和物坍落度为180mm～220mm，碎石的最大粒径为31.5mm，砂的细度模数为2.72，属2区中砂，选用单位用水量为235kg/m3。

3.1.4 计算掺外加剂混凝土的单位用水量（mwa）

外加剂掺加量为水泥用量的0.4%，减水率为12%，则掺加外加剂混凝土的单位用水量为：

mwo＝235（1－β）＝235（1－0.12）＝207kg

3.1.5 计算掺外加剂混凝土的单位水泥用量（mca）

3.1.5.1 计算单位水泥用量

已知该混凝土掺外加剂的单位用水量mwa＝207kg/m3，水胶灰比W/B＝0.54，则计算掺外加剂混凝土的单位水泥量为：mco＝mwo/（W/B）＝207/0.54＝383（kg/m3）

3.1.5.2 按耐久性校核单位水泥用量

设计混凝土所处环境在无冻害潮湿地区，要求钢筋混凝土的最小胶凝材料用量为280kg/m3，该配合比设计计算单位水泥用量为383kg/m3，符合规范要求，选用水泥用量383kg/m3。

3.1.6 选定砂率（βs）

由碎石最大粒径dmax＝31.5mm，水胶比W/B＝0.54，采用5～31.5mm连续级配，砂的细度模数为2.72，属2区中砂，选定混凝土砂率βs＝42%。

3.1.7 计算砂石用量（mS、mg）

已知测得该水泥密度为ρc＝2980kg/m3，实测黄砂的表观密度ρs=2629kg/m3，碎石表观密度ρg＝2701kg/m3，阻锈剂的密度ρ阻锈剂＝3200kg/m3，采用体积法计算。

据以上：mco＝383kg/m3，mwo＝207kg/m3，βs＝42%，由下式：

mSo/ρs＋mgo/ρg＝1-mco/ρc-mwo/ρw-m阻锈剂/ρ阻锈剂-0.01α

mSo／（mSo＋mgo）＝βs

其中α＝1（非引气混凝土），解得：

砂用量 mSo＝731kg/m3，碎石用量 mgo＝1009kg/m3。

计算得初步配合比为：

mco：mwo：mSo：mgo：mao：m阻锈剂＝383：207：731：1009：1.53：8

3.2 调整工作性，提出基准配合比

分别试拌15L混凝土拌和物，混凝土拌合物测定坍落度为200mm，符合要求，粘聚性和保水性亦良好，满足施工和易性要求，即基准配合比为：

mco：mwo：mSo：mgo：mao：m阻锈剂＝383：207：731：1009：1.53：8

3.3 检验强度，确定试验室配合比

3.3.1 校正基准配合比

mco：mwo：mSo：mgo：mao：m阻锈剂＝383：207：731：1009：1.53：8

3.3.2 测定强度、确定试验室配合比

根据基准配合比分别计算水胶比增加或减少0.05，砂率亦分别增加或减少1%时的配合比为：

A：W/B＝0.59、βs＝43%时，

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻锈剂'＝351：207：761：1008：1.40：8

Tt＝205mm，ρc，c＝2334kg/m3，ρc，t＝2350kg/m3；

B：W/B＝0.54、βs＝42%时，

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻锈剂'＝383：207：731：1009：1.53：8

Tt＝200mm，ρc，c＝2340kg/m3，ρc，t＝2350kg/m3；

C：W/B＝0.49、βs＝41%时，

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻锈剂'＝422：207：702：1011：1.69：8，

Tt＝190mm，ρc，c＝2352kg/m3，ρc，t＝2370kg/m3。

分别测定其标养7天及28天后的抗压强度为：

A：f7d＝30.1MPa（7d），

f28d＝38.1MPa、37.8MPa（28d）；

B：f7d＝33.3MPa（7d），

f28d＝41.8MPa、42.2MPa（28d）

C：f7d＝36.1MPa（7d），

f28d＝46.5MPa、46.1MPa（28d）。

据试验结果建议选择B组配合比，即试验室配合比为：

mcO':mwO':mSO':mgO':mao':m阻锈剂'＝383：207：731：1009：1.53：8

3.4 换算工地配合比

设工地实测砂的含水率为Ws，碎石的含水率为W g，则各种材料用量为：

即工地施工配合比为：

mco（水泥）:mso（砂）:mgo（碎石）:mwo（水）:mao（外加剂）：

4 结语

本人在实际进行水泥混凝土配合比设计中使用了上述方法，经过优化，所拌制的混凝土坍落度符合设计要求，和易性和粘聚性良好，满足施工要求，28d立方体抗压强度满足设计要求，受到业主和监理工程师的一致认可，也为自己公司取得了好的经济效益。

［1］JGJ55-2011.普通混凝土配合比设计规程［S］.

［2］JTG/T F50-2011.公路桥涵施工技术规范［S］.