武广客运专线株洲西湘江特大桥C60高性能混凝土配比设计及施工质量控制 1 概述
武广客运专线株洲西湘江特大桥由北向南的孔跨布置为：2-24m+3-32m简支箱梁＋（60+5×100+60）m连续梁＋30-32m简支箱梁 中心里程：DK1606+737.75 桥全长：L＝1763.86m，主桥60m+5x100m+60m连续梁采用C60高性能混凝土。
为建设高标准客运专线、推动铁路建设技术进步,铁道部科技司等相关部门发布了若干暂行技术条件和规范、标准，确保客运专线混凝土结构的长期耐久性。客运专线预应力混凝土连续箱梁混凝土的技术性能特点有以下几点：(1)混凝土有抗裂、抗氯离子渗透性、抗冻性、耐蚀性、抗碱骨料反应性等耐久性要求。(2)矿物掺和料、聚羧酸系高性能外加剂使用纳入箱梁高性能混凝土技术标准要求。
下面就武广客运专线株洲西湘江特大桥预应力混凝土连续箱梁C60 高性能混凝土配合比设计和泵送施工中应注意的一些事项进行阐述，以给客运专线连续箱梁高性能混凝土施工提供参考。
2 C60 高性能混凝土的配合比设计
武广客运专线株洲西湘江特大桥使用年限按100年考虑，预应力混凝土箱梁C60混凝土除应满足技术要求主要有：: 56 d电通量小于1 000 C，抗冻融指标为F200，抗渗等级P20以上。
2. 1 配合比设计技术路线
基于抗裂和耐久性考虑,“掺矿物掺和料+高性能外加剂”是配制预应力混凝土箱梁高性能混凝土的主要技术路线。
对客运专线预应力混凝土箱梁混凝土来说,除预应力措施外，混凝土本体的抗裂性是首要考虑因素，基于对水化热和体积稳定性的考虑选择硅灰和磨细矿粉作为辅助胶凝材料，并选择适应箱梁施工的兼有低收缩、缓凝、早强性能的聚羧酸系高性能外加剂配制其混凝土成为关键技术措施,也符合混凝土耐久性的技术实现途径。 2. 2 原材料选择
（1）基于控制水化热和收缩的抗裂要求以及耐久性要求，选择胶凝材料主要应注意以下几点：
①水泥。配制高强度混凝土应尽可能选用与混凝土强度相适应的水泥，如无法满足时，亦可采用强度等级不低于42.5MPa的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但水泥实际活
性应大于50MPa；碱含量宜≤0 6%，应控制熟料中的C3A含量≤8%;应控制比表面积≤350 m2 /kg。
②硅粉。 活性SiO2含量≥85%；比表面积≥18000cm2/g；活性指数≥85% ③磨细矿粉。控制比表面积350～500 m2 /kg，需水量比≤100%，28天活性指数≥95%
（2）基于强度和耐久性要求，选择骨料应注意以下几点：
①粗骨料。母岩强度应达120 MPa以上;级配合理，粒形好,紧密空隙率宜≤40%，松堆密度大于1500 kg/m3，压碎值≤8%，针片状≤5%，硬质、洁净碎石;控制吸水率≤2%，非碱活性。
②细骨料。细度模数宜为2.6～3.0，含泥量≤2%，吸水率≤2% ，硬质、洁净、天然河砂，非碱活性。
（3）基于抗裂、耐久性、强度、施工性能要求,选择外加剂应注意:外加剂与胶凝材料的相容性要好，减水率宜为25%以上，并适度引气,适度缓凝。 2.3 株洲西湘江特大桥根据实际情况选取的原材料情况
（1）水泥：湖南印山台水泥有限公司P.O42.5，具体指检测指标如下：
抗折强度 (MPa) 3天 5.2 28天 9.7 抗压强度 (MPa) 3天 21.8 28天 6.8 48.3 95 150 细度（%） 凝结时间 安定性 (min) 初凝 终凝 合格 0.64 1.2 0.003 (%) (%) (%) 碱含量烧失量氯离子含量（2）粗骨料：株洲白关泉源碎石厂5－10mm、10－20mm 碎石按4：6比例混合而成，为5－20mm连续级配，其它检测指标如下：
含泥量（%） 0.2 泥块含量（%） 0.1 表观密度（kg/m3） 2720 紧密密度（kg/m3） 1650 紧密空隙率(%) 39.3 硫化及硫酸盐(%) 0.005 碱活性矿物 未见 坚固性(%) 1.0 砂浆棒膨胀率(%) 0.06 压碎值(%) 6.2 氯离子含量(%) 0.001 吸水率（%） 针片状颗粒含量（%） 0.32 4.9 饱和抗压强度(MPa) 197 （3）细骨料：株洲市芦淞区宏发砂场(细度模数2.7)，检测指标情况：
含泥量（%） 0.3 坚固性(%) 2.0 泥块含量（%） 0.2 碱活性矿物 未见 云母含量（%） 0 轻物质含量(%) 0.2 有机物含量(%) 合格 氯离子含量(%) 0.002 硫化及硫酸盐(%) 0.002 细度模数 2.7 砂浆棒膨胀率(%) 0.09 （4）矿渣粉：湖南涟钢泰基建材有限公司S95矿渣粉，具体检测指标如下：
28天活性指数(%) 103 比表面积 (m2/kg) 436 含水率 (%) 0.2 需水量比 (%) 91 三氧化硫 (%) 0.2 氧化镁(%) 6.97 碱含量 (%) 0.48 烧失量(%) 0 氯离子含量(%) 0.006
（5）硅粉：埃肯国际贸易(上海)有限公司920U，具体检测指标如下：
28天活性指数 (%) 108 比表面积 (m2/kg) 18027.6 含水率 (%) 0.53 需水量比 (%) 105 碱含量 (%) 0.32 烧失量 (%) 1.8 氯离子含量 (%) 0.004
（6）外加剂：山东华伟NOF-AS聚羧酸盐高效减水剂，具体检测指标如下： 抗压强度比 (%) 3天 159 7天 196 28天 175 坍落度保留值(mm) 30min 196 60min 175 泌水率比(%) 121 水泥净浆流动度(mm) 300 收缩率比(%) 121 总碱量(%) 1.88 减水率(%) 27 含气量（%） 4.8 离子氯含量(%) 硫酸钠含量（%） 相对耐久性指标（%） 对钢筋锈蚀作用 硫酸钠含量(%) 0.01 1.08 86 1.08 1.08
2. 4 配合比设计方法
预应力混凝土连续箱梁C60混凝土配合比是基于抗裂、抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、抗冻融、抗碳化等耐久性的早强高性能混凝土配合比设计，因此应遵循高性能混凝土配合比设计方法，即选择水胶比、矿物掺和料掺量、含气量、浆集比、砂率等参数进行配合比设计，既可科学地指导混凝土的实际施工和过程调整,又便于分析施工中产生问题的原因。
2. 5 配合比参数选择
2. 5. 1 C60高性能混凝土各参数的选择 （1）水胶比
从以往成功实践来看，C60高性能混凝土水胶比通常选择0.27～0.31，较适应现有原材料现状的预应力混凝土连续箱梁C60高性能混凝土的施工。
（2）矿物掺合料掺量
考虑预应力混凝土连续箱梁施工特点兼顾早强、降低水化热的要求以及原料来源的限制，因掺合料单掺使用在不同施工季节难以协调混凝土强度、水化热、耐久性、施工性能之间的矛盾，连续箱梁混凝土施工硅灰与磨细矿粉二者双掺较为适宜。因此我们在混凝土配合比中参加硅粉的4% ～8%，磨细矿粉15%～30%。
（3）浆集比
采用适宜的集料时,浆集体积比0. 35∶0. 65可以解决强度、工作性和尺寸稳定性(弹性模量、干缩和徐变)之间的矛盾。很多的混凝土施工实践表明,按此参数设计施工,可以得到理想的高性能混凝土。
客运专线预应力混凝土连续箱梁C60高性能混凝土采用聚羧酸外加剂和掺矿物掺合料通常可使单位用水量降低至135～145kg/m3 ，按照水胶比0. 27～0. 31计算，浆集比通常为( 0. 33 ～0. 37 )∶(0. 67～0. 63)，保证适宜的含气量( 2% ～4% )，可使浆集比参数与泵送施工工艺相协调，获得施工性能优良的混凝土拌和物。 （4）含气量
保证适宜的含气量,可以提高混凝土的抗冻性能、抗硫酸盐腐蚀性能,改善混凝土的拌和物性能和施工性能，保证适宜的浆体体积量，改善骨料性能缺陷,提高混凝土的匀质性和稳定性。
从施工性能和冻融耐久性两方面考虑，客运专线预应力混凝土连续箱梁C60混凝土通常应保证混凝土含气量2% ～4% (抗冻F200以上)，如进行混凝土配合比设计时因胶凝材料原因导致混凝土单位用水量较低时，为保证适宜的泵送施工性能，应按含气量上限进行设计。 （5）砂率
确定砂率应考虑粗骨料密实堆积下的空隙率，如粗骨料粒形不好、级配差、空隙率大会造成填充空隙的胶凝材料浆体和细骨料用量过大、粗骨料用量过少，造成填充空隙和包裹骨料的胶凝材料用量增加，影响混凝土的弹性模量和体积稳定性。
砂的细度模数通常不能完全反映颗粒组成差异，砂率还应根据砂自身的颗粒组成进行调整：细颗粒含量过多时则应适当降低砂率，以防止过多的细颗粒含量引起骨料裹浆量不足，引起管道润滑层摩擦阻力增大，细颗粒含量过少时则应适度增加砂率，增强浆体保水性能,降低离析倾向。
2. 5 2 通过不同参数的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺和料掺量、外加剂掺量、砂率的不同配合比混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，从中优选出了的拌合物性能、抗裂性优良和抗压强度适宜的C60高性能混凝土配合比设计参数为：
选定C60混凝土配合比主要参数表 配合比 特征参数
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