客运专线高性能混凝土配合比优化设计1

前言

现代混凝土技术正朝着高强度、高耐久、高韧性、高阻裂、高体积稳定的方向发展。客专线高性能混凝土要求和易性好、塌落度损失小、无离析泌水、强度高。

由于影响高性能混凝土流变性能的因素多而复杂，本项目利用客运专线工程中使用的水泥、粉煤灰、高性能混凝土外加剂、砂石集料等混凝土原材料进行C30高性能混凝土配合比研究，用对比试验的方法对高性能混凝土新拌混凝土工作性、硬化混凝土强度等性能的影响，并寻找高性能混凝土配合比的优化设计。

一 试验研究

利用粉煤灰、海螺水泥，高性能混凝土用外加剂等材料，以及性能良好的北江砂和清远清连石子试验。以研究水泥品种规格、用水量、水胶比、粉煤灰掺量、外加剂掺量和砂率等各种因素对高性能混凝土性能的影响并寻找优化的因素组合使高性能混凝土达到良好的性能。 1.1 原材料

水泥：海螺P.O42.5 粉煤灰：乌石Ⅱ级、台山Ⅱ级

外加剂：河北铁园TY-6A高效缓凝减水剂、上海诚城LEX-9H高效缓凝减水剂 石子：清远清连(5～16mm,16～31.5mm) 1.2混凝土配合比设计

1.2.1 C30：设计部位：承台、墩身

由于实际情况中原材的待选种类比较多，故根据不同原材的搭配设计了如下几组配合比：

表一：C30 承台、墩身 序 号 粉煤灰-外加剂 水 胶比 胶材 量 砂率(%) 外加剂 掺量（%） 0.8 277 92 / 671 1194 163 2.95 水 泥 粉煤矿 砂 石 子 水 外 加 剂 灰 粉 1 乌石Ⅱ级-0.44 河北铁园 乌石Ⅱ级-0.45 上海诚城 台山Ⅱ级-0.44 上海诚城 382 35 0.7 267 115 / 630 1170 168 3.056 360 36 0.7 270 90 / 688 1172 162 2.52 369 36 2 3 三组配合比的技术指标：塌落度、扩展度、含气量、塌落度损失值、7天、28天、56天抗压强度列为下表：

表二：C30承台、墩身的试验结果

序号 1 粉煤灰-外加剂 乌石Ⅱ级-塌落度（mm） 160 塌损 (mm) 30 扩展度（mm） 440 含气量（%） 2.6 7天抗压强28天抗压强56天抗压强度(Mpa) 42.5 度（Mpa） 度（Mpa） 27.4 37.3 河北铁园 2 乌石Ⅱ级-165 上海诚城 3 台山Ⅱ级-上海诚城 185 15 430 2.8 31.7 42.7 48.5 15 465 2.8 37.0 47.8 56.5 表三：C30承台、墩身混凝土成本比较

混凝土/(元/ 编号 配比及价格 配合比/(Kg/ m3 ) 1 材料价格/(元/t) 配合比/(Kg/ m3 ) 2 材料价格/(元/t) 配合比/(Kg/ m3 ) 3 材料价格/(元/t) 300 140 55 65 300 267 140 115 55 630 65 1170 / 7500 300 270 140 90 55 688 65 1172 / 7500 3.056 189．8 水泥 277 粉煤灰 92 砂 671 石 1194 / 7600 2.52 185．3 水 外加剂 2.95 191．5 m3) 附表：恒运Ⅱ级-上海格雷斯经济分析

粉煤编号 配比及价格 水泥 灰 恒运Ⅱ级-上海格雷斯 配合比/(Kg/ m3 ) 材料价格/(元/t) 252 300 108 140 732 55 1146 / 65 9000 砂 石 水 剂 3.06 191．6 外加混凝土/(元/ m3) 1.2.2 C30：设计部位：钻孔桩水下混凝土

由于实际情况中原材的待选种类比较多，故根据不同原材的搭配设计了如下几组配合比：

表四：C30 水下混凝土 序 号 粉煤灰-外加剂 水 胶比 胶材 量 砂率(%) 外加剂 掺量（%） 0.8 280 120 / 730 1094 176 3.2 水 泥 粉煤矿 砂 石 水 外 加 剂 灰 粉 子 1 乌石Ⅱ级-0.44 河北铁园 乌石Ⅱ级-400 40 2 0.43 上海诚城 391 39 0.7 235 156 / 718 1123 168 2.74 3 台山Ⅱ级-0.44 上海诚城 398 39 0.8 239 159 / 693 1089 175 3.184 三组配合比的技术指标：塌落度、扩展度、含气量、塌落度损失值、7天、28天、56天抗压强度列为下表： 表五：C30水下桩的试验结果

序号 1 粉煤灰-外加剂 乌石Ⅱ级-河北铁园 2 乌石Ⅱ级-上海诚城 3 台山Ⅱ级-上海诚城 210 10 500 2.6 25.5 36.7 42.8 220 10 550 2.7 22.4 38.4 46.3 塌落度（mm） 220 塌损 (mm) 15 扩展度（mm） 540 含气量（%） 2.4 7天抗压强28天抗压强56天抗压强度(Mpa) 43.7 度（Mpa） 度（Mpa） 27.6 37.7 表六：C30水下桩混凝土成本比较

混凝土/(元/ 编号 配比及价格 配合比/(Kg/ m3 ) 1 材料价格/(元/t) 配合比/(Kg/ m3 ) 2 材料价格/(元/t) 配合比/(Kg/ m3 ) 3 材料价格/(元/t) 300 140 55 65 300 239 140 159 55 693 65 1089 / 7500 300 235 140 156 55 718 65 1123 / 7500 3.184 187.5 水泥 280 粉煤灰 120 砂 730 石 1094 / 7600 2.74 184.8 水 外加剂 3.2 196.6 m3) 附表：恒运Ⅱ级-上海格雷斯经济分析

粉煤编号 配比及价格 水泥 灰 恒运Ⅱ级-上海格雷斯 配合比/(Kg/ m3 ) 材料价格/(元/t) 300 300 100 140 730 55 1094 / 65 9000 砂 石 水 剂 3.60 207．6 外加混凝土/(元/ m3) 二、总结

通过对C30承台（墩身）、C30水下桩配合比的设计试验经验，乌石Ⅱ级粉煤灰和

上海诚城外加剂的相容性最好。通过试验研究，用具体结果证明了三种强度等级相同、价格相同的水泥、粉煤灰、砂石等原材在配制相同性能的混凝土时，材料成本上存在明显的差异：不同的粉煤灰和外加剂的搭配，在首先满足强度的基础上，价格方面乌石Ⅱ级-上海诚城成本最低，与先前恒运Ⅱ级-上海格雷斯配合比比较（每方价格为191.6元/m3）节约了6.3元

/ m3；在工作性方面(塌落度、塌落度损失、扩展度)和强度方面乌石Ⅱ级-上海诚城都比较优越。故在节约成本并获得高性能混凝土的前提下，第二组配合比（乌石Ⅱ级-上海诚城）最好。

综合经济方面效益、混凝土工作性能和抗压强度等性能方面比较，可以得出最优化的配合比：

1． C30承台（墩身）： 序 号 粉煤灰-外加剂 水 胶比 胶材 量 砂率(%) 外加剂 掺量（%） 0.7 270 90 / 688 1172 162 2.52 水 泥 粉煤矿 砂 石 子 水 外 加 剂 灰 粉 2 乌石Ⅱ级-0.45 上海诚城 360 36 2． C30水下桩： 序 号 粉煤灰-外加剂 水 胶比 胶材 量 砂率(%) 外加剂 掺量（%） 0.7 235 156 / 718 1123 168 2.74 水 泥 粉煤矿 砂 石 水 外 加 剂 灰 粉 子 2

乌石Ⅱ级-0.43 上海诚城 391 39