分析關(guān)于混凝土配比對橋梁質(zhì)量的影響

　　摘要：由于混凝土配合比設(shè)計不合理，引起混凝土的強度不合格、收縮裂縫、外觀等質(zhì)量缺陷的現(xiàn)象常有發(fā)生，同時造成生產(chǎn)成本的增大。為了促進高強輕質(zhì)混凝土（HSLC）在公路橋梁上的理論研究和實際應(yīng)用，文章在總結(jié)有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對HSLC配制方法進行了全面系統(tǒng)的介紹和分析。針對預(yù)應(yīng)力HSLC梁橋在施工配合比方面存在的一些實際問題進行了初步討論，提出了幾點改進措施。

　　關(guān)鍵詞：高強  輕質(zhì)  混凝土  配比

　　1 概述

　　混凝土是一種優(yōu)質(zhì)量建筑材料，被廣泛地應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。它能復合多種材料，得到各種特性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如鋼筋混凝土、纖維增強混凝土、聚合物混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等?，F(xiàn)代混凝土作為人造建筑材料已有170多年的歷史。在生產(chǎn)實踐過程中，隨著技術(shù)水平的提高，為了解決普通混凝土質(zhì)量大的缺點，人們逐漸開發(fā)出了混凝土的新品種——輕質(zhì)混凝土。1913年美國首先用回旋窯燒制了頁巖陶粒，為輕質(zhì)混凝土的發(fā)展邁出了可喜的第一步。由于輕質(zhì)混凝土是一種比強度高，保溫耐火，抗震性能好，無堿集料反應(yīng)等新型混凝土，可廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)與民用建筑等構(gòu)筑物上，具有很好的技術(shù)經(jīng)濟價值，所以自上世紀60年代以來在世界各國獲得了長足的發(fā)展和應(yīng)用，成為建筑材料工業(yè)中發(fā)展最快的輕質(zhì)高強的新型建筑材料之一。

　　在輕質(zhì)混凝土的發(fā)展初期，由于其強度較低且人們對其力學性質(zhì)研究較少，使其應(yīng)用的范圍有所局限。隨著研究的深入、高強輕集料即高強陶粒的問世。人們利用高強陶粒配制出了密度等級為1600～1900，強度等級在LC30以上的，廣泛用于結(jié)構(gòu)的高強輕集料混凝土。它以優(yōu)良的力學性能和潛在的好處，達到了使結(jié)構(gòu)強度高、剛度大、耐久性好的要求，同時能滿足工業(yè)化預(yù)拌生產(chǎn)和機械化泵送施工，在世界范圍內(nèi)是一項比較成熟的技術(shù)。在世界各國，特別是在北歐等國被廣泛地應(yīng)用于高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)，大跨度橋梁和城市立交橋及海洋工程中。而在我國，由于對輕質(zhì)高強混凝土的研究還不十分系統(tǒng)，其用于承重結(jié)構(gòu)的還不多。

　　2 高強輕質(zhì)混凝土的特點

　　2.1 高強輕質(zhì)混凝土的定義 高強輕質(zhì)混凝土（High-Strength Light Weight Concrete，以下簡稱HSLC）是指利用高強輕粗集料（在我國通常稱它為高強陶粒）、普通砂、水泥和水配制而成的干表觀密度不大于1950kg/m3，強度等級為LC30以上的結(jié)構(gòu)用輕質(zhì)混凝土。從HSLC的定義我們可以看出，它除了和普通混凝土一樣牽涉到粗、細集料、水泥和水以外，所不同的是還涉及到表觀密度（原稱容重）的最大限值和最小的強度等級限值。

　　2.2 高強輕質(zhì)混凝土的特點 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，橋梁逐漸向大跨度發(fā)展，這也使混凝土自重大的缺點更加突出，限制了橋梁跨度的進一步提高。HSLC以其高強、輕質(zhì)的特點，顯然能夠克服普通混凝土無法克服的自重過大的缺陷，實現(xiàn)橋梁跨度的進一步提高。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)向大跨、重載、輕質(zhì)、耐久方向發(fā)展的今天，HSLC當是今后橋梁建設(shè)上主要使用的材料之一。HSLC在橋梁工程中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①減輕梁體自重，增大橋梁的跨越能力；②減低梁高；③提高橋梁的耐久性，延長橋梁的使用壽命；④抗震能力好；⑤降低工程造價。

　　3 配合比設(shè)計分析

　　HSLC配合比設(shè)計的任務(wù)在于確定能獲得預(yù)期性能而又最經(jīng)濟的混凝土各組成材料的用量，它和普通混凝土配合比設(shè)計的目的是相同的，即在保證結(jié)構(gòu)安全使用的前提下，力求達到便于施工和經(jīng)濟節(jié)約的要求。由于HSLC所使用高強陶粒的特性，它還不能像普通混凝土那樣，用一個較公認的強度公式作為混凝土配合比設(shè)計的基礎(chǔ)。雖然，國內(nèi)外都有不少研究者提出了各種各樣的強度公式，但都存在很大局限性，離實際應(yīng)用還有很大差距。所以，現(xiàn)階段，主要還是通過參數(shù)的選擇和簡單經(jīng)驗公式的計算，最終經(jīng)過試驗的方法來確定各組分材料的用量。[Page]

　　3.1 確定試配強度 根據(jù)我國《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ51-90）的規(guī)定，HSLC的試配強度可由公式確定。

　　其中，

　　——試配強度，MPa；

　　——設(shè)計強度，MPa；

　　—— HSLC強度的總體標準差，MPa.

　　3.2 選擇水泥品種和標號 一般為325以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

　　3.3 選擇水泥用量 水泥用量是影響棍凝土強度及其它性能最主要的參數(shù)之一，對HSLC來說，水泥用量的選擇尤為重要，增加水泥用量固然可以使HSLC的強度提高，但也會使其密度增加?？偟膩碇v，HSLC的最大水泥用量不宜超過550kg/m3，當采用泵送施工時，最小水泥用量不宜少于350kg/m3。

　　3.4 選擇高強陶粒 HSLC一般要選擇密度等級>700、筒壓強度>5.0MPa、強度標號>30MPa的圓球型高強陶粒，且其各項指標應(yīng)滿足《輕骨料》GB/T17431.1有關(guān)要求的人造高強輕集料。

　　3.5 選擇用水量和水灰比 HSLC的用水量和水灰比，分凈用水量和凈水灰比及總用水量和總水灰比，所謂凈用水量系指不包括高強陶粒1h吸水率在內(nèi)的混凝土用水量，其相應(yīng)的水灰比則為凈水灰比，在HSLC配合比設(shè)計中，一般用凈用水量和凈水灰比表示。HSLC的用水量（或水灰比）不僅對硬化混凝土的性能有很大影響，而且還直接影響拌合物的和易性。

　　3.6 砂率的選擇 HSLC的砂率是以體積比來表示的，即以砂的體積與粗細集料總體積的百分比來表示的。砂率的提高，是HSLC文獻認為在一定的砂率范圍內(nèi)：18%～60%強度提高的一個主要因素（但有關(guān)。砂率對HSLC的強度影響不大），且其彈性模量也有所提高。但隨著砂率的提高，HSLC的表觀密度也逐漸增加。當HSLC的強度等級為LC40-LC60，砂率為40%左右時，混凝土拌合物的和易性最好。

　　3.7 粗細集料用量 它是指配制1m3HSLC所需的高強陶粒和普通砂的密實體積，可參考《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ51-90），用絕對體積法求出。

　　3.8 摻和料等外加劑 由于HSLC的水泥用量與同強度等級的普通混凝土偏多，實踐證明，為減少水泥用量，改善和易性和其他一系列的物理力學性能，在HSLC中加入適量的摻和劑，如硅灰、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細高爐礦碴、F礦粉等，可獲得很好的技術(shù)經(jīng)濟效益。一般在配制LC50及以下的HSLC時，摻加粉煤灰即可，當配制LC50以上的HSLC則需摻加硅粉等。在使用摻合料的同時，必須使用高效減水劑，以減小用水量，降低水灰比。粉煤灰的摻加采用“超量取代法”，且在預(yù)應(yīng)力HSLC中其取代水泥率不宜大于10%～15%，而對于硅粉的最大摻加量，根據(jù)ACI213委員會報告《硅粉用于混凝土》的觀點，“1kg硅粉可取代3～4kg水泥而不導致強度的降低?！?/FONT>