后张法有粘接预应力工程C50混凝土配合比设计

摘要：本文通过工程实例，介绍了后张法有粘接预应力工程C50混凝土配合比的设计过程，并提出了相应的施工质量控制措施，通过实际工程应用认为，所配置C50混凝土完全满足施工要求。

　　关键词：预应力 C50混凝土 配合比设计

　　1 工程概况

　　晋江S.M.国际广场占地65亩，建筑平面为“品”字形，其中地下一层，地上四层，建筑层高多为4.7m，总高度为正负零以上25.67m，建筑面积达166642m2，单层达34000m2。建筑物采用现浇后张法有粘接双向预应力钢筋混凝土框架结构，预应力施加于主次梁。其中每层104根内柱，62根外柱、主次梁构成，柱网尺寸为20m×20m，相应柱截面为Ф1.1m，钢筋为63Ф36和60Ф32，梁、柱的混凝土设计强度等级为C50，该工程于1993年开始施工，1995年完成。

　　2 混凝土原材料选择与配合比设计

　　2.1原材料

　　（1）水泥：采用江苏巨龙P.O.525R水泥，fce3d =37.5MPa，fce28d =61.0MPa。其技术指标符合GB175-92标准规定要求；

　　（2）砂：中砂，细度模数Mx≥2.6，其技术指标符合JGJ52-92标准规定；

　　（3）石：碎石，粒径5mm～20mm连续级配，其技术指标符合JGJ53-92标准规定；

　　（4） 外加剂：TW-4缓凝高效减水剂，福建省建筑科学研究院研制，掺量为水泥用量的2.0%； 

　　（5）水：生活用自来水。

　　2.2配合比设计

　　2.2.1配合比计算

　　（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,o=fcu,k+1.645σ
式中：fcu,o－混凝土的施工配制强度，MPa；
fcu,k－混凝土的设计强度，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强度的统计资料σ取6MPa。

　　（2）水灰比的确定　

　　根据普通混凝土配合比设计规程，采用全国参用的A、B值，计算出基准配合比的水灰比为0.32，然后再设计3个配合比，其水灰比在基准配合比基础上分别增加或减少0.02～0.03，用水量与基准配合比相同。

　　（3）用水量的确定　

　　根据粗骨料的粒径，高效减水剂的减水率及掺量来确定。一般坍落度为70mm~90mm时，用水量宜控制在145kg/m3～160kg/m3，坍落度在170mm～200mm时，用水量控制在160kg/m3～170kg/m3。该C50混凝土为预应力梁柱，结构断面较好，钢筋较密集，采用现场机械搅拌，选混凝土坍落度100～120mm较合适。

　　（4）砂率

　　由于选用砂子的细度模数为2.6，选用配合比砂率在普通混凝土配合比设计规程表4.0.2的说明，并根据以往C50混凝土配合比的设计经验，确定为0.34，其余3个配合比其砂率分别增加或减少0.01。

　　（5）砂、石用量　

　　按绝对体积法计算。

　　（6）外加剂的选用　

　　根据GBJ146-90《粉煤灰混凝土应用技术规范》要求，预应力混凝土跨度≥6m，不能掺加粉煤灰。本工程预应力混凝土单跨>6m，故不掺加粉煤灰，因此给C50流动性混凝土配制带来一定难度。由于不能掺入粉煤灰，单方混凝土水泥用量太大，所拌制的混凝土粘度很大，不宜施工，同时，水泥用量过大，水泥水化热大，容易使混凝土产生裂缝，此外，水灰比过大，混凝土干缩量大，也容易产生干缩裂缝，这都给预应力张拉带来相当大困难，必须掺加缓凝高效减水剂，来降低水灰比，并延缓水泥水化热出现，从而降低预应力混凝土粘性，减少混凝土收缩，从而避免预应力混凝土的裂缝产生，提高预应力混凝土强度和静弹性模量，而满足预应力张拉的要求。

　　2.2.2配合比试拌、确定

　　依据上述配合比原材料的确定和配合比的计算原则，进行4组配合比试验，其结果见表1所示。

　　根据上述4组配合比绘制灰水比与混凝土强度关系曲线如图1所示，并确定混凝土强度为58.5MPa。由图1得强度为58.5MPa时，其灰水比为3.13，即水灰比为0.32，混凝土配合比为：水泥∶砂∶石子∶水∶外加剂=494∶592∶1144∶160∶9.9=1∶1.20∶2.32∶0.32∶0.02。采用此组配合比再次进行试拌，检查结果为：工作性符合要求，3d抗压强度为42.3MPa, 28d抗压强度为58.8MPa，满足要求。最终确定试验室配合比为水泥∶砂∶石子∶水∶外加剂=494∶592∶1144∶160∶9.9=1∶1.20∶2.32∶0.32∶0.02。

　　3 混凝土施工质量控制

　　（1）原材料控制

　　针对砂石料质量波动大的特点，加大现场抽检频率。对每一车每一船砂石料都要抽样检验，符合标准要求方可进场。

　　（2）混凝土拌和质量控制

　　必须依据实验室的出具的配合比要求，严格控制混凝土的水灰比，准确掺入TW-4缓凝高效减水剂，并经常检测混凝土的坍落度，以保证混凝土具有良好的和易性。此外，混凝土拌和时间控制在2min，不能过短，也不能过长。搅拌时间短混合料不均匀，时间过长，会破坏材料的结构。

　　（3）混凝土浇注质量控制

　　混凝土浇注应选择一天中温度较低的时候进行，采用插入式振捣器振捣时，移动间距不应超过振捣器作用半径的1.5倍，对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉，不在冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆，边振动边徐徐提出振动棒，避免过振，造成混凝土离析。此外，应尽量避免振动棒直接触动波纹管，确保不损坏波纹管，确保预应力筋锚垫板周围混凝土密实、不漏浆。混凝土浇筑过程中，应派出专人进行跟班监控，以便及时发现问题并做出处理。

　（4）混凝土养护质量控制

　　混凝土浇注收浆完成后，尽快进行草帘覆盖和洒水养护，使混凝土表面始终保持在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热，以免由于温度过高，混凝土体积膨胀过大，再冷却后体积收缩过大产生裂缝。养护时间不少于两周。

　　（5）预应力端部混凝土质量控制

　　当预应力筋端部的混凝土质量不好，出现蜂窝时，必须按以下情况进行处理：凿掉该部分混凝土，先清洗干净，再浇筑上不低于构件混凝土强度等级的细石混凝土，并作好养护，达到张拉要求后，方可进行预应力张拉。    

　　4 结语

　　本工程C50级预应力混凝土施工制作检查试件100多组， 3d抗压强度41.0～43.5MPa，静弹性模量达到3.6~3.8（104MPa）；28d抗压强度58.2～61.0MPa，完全达到了预应力张拉要求。实际中预应力混凝土的施工质量和外观均良好。所设计的C50混凝土在晋江S.M.广场后张法有粘接预应力工程的成功应用，说明采用TW-4缓凝高效减水剂，通过优选原材料配制，一定能取得了满意的效果。通过现场施工，完全满足了设计及施工要求。