摘要: 介紹了模袋混凝土的性能及用途, 以滄州地區(qū)京滬高速公路泊海連接線護坡為例, 敘述了模袋混凝土配合比設計方法。
關鍵詞: 模袋混凝土; 配合比設計; 施工
中圖分類號: TV 431 文獻標識碼:A
土工模袋(簡稱模袋) 是一種采用合成纖維機織而成的單層或雙層織物作成的袋子。模袋混凝土是在模袋內(nèi)灌注具有一定流動性的混凝土拌和物, 硬化后成為具有一定強度, 能夠承受各種外力作用的混凝土。模袋混凝土技術(shù)是交通部從日本引進的, 主要用于公路和港口護坡、土壩上下游護坡、渠道和河道岸坡等工程。
模袋混凝土護坡, 是借模袋內(nèi)灌注混凝土后的自重和模袋混凝土成型后與坡面的摩擦力使邊坡穩(wěn)定。模袋可根據(jù)施工現(xiàn)場的地形條件及主要功能, 由設計者提出各種類型, 在工廠加工生產(chǎn), 可以適應各種變化復雜的地形, 便于施工。灌注模袋的混凝土拌和物必須具有一定的流動性, 使混凝土拌和物順利地充灌到模袋的各個部位。由于模袋自身具有透水性, 加上充灌時的壓力, 使混凝土中的部分水分被擠壓而流出模袋, 從而降低混凝土的水灰比, 加速其凝結(jié)硬化, 獲得較高密實度和較高強度的混凝土。
1 工程概況
京滬高速公路泊(頭) 海(豐) 連接線, 全長105 km , 路寬12 m , 雙車道, 由滄州市交通設計院設計, 一年后建成使用。L - 2 合同段經(jīng)過1. 6 km 的鹽池, 水深1. 2 m , 選用模袋混凝土做公路護坡。模袋混凝土護坡設計強度等級為C20, 施工單位要求混凝土坍落度為180～ 220 mm。
2 原材料
1) 水泥。選用普通硅酸鹽水泥(P. 032. 5) , 各項技術(shù)指標如表1。
2) 細骨料。石家莊市新樂河砂, 細度模數(shù)M x = 2. 7, 表觀密度ρo= 2. 60 g/ cm 3, 堆積密度ρo = 1 490 kg/m 3, 孔隙率ρ= 43% , 含泥量1. 8% , 泥塊含量0. 9% , 顆粒級配見表2。
3) 粗骨料。天津市薊縣碎石, 粒徑10～ 20 mm , 表觀密度ρo = 2. 69 g/ cm 3, 堆積密度ρo = 1 510 kg/m 3, 孔隙率ρ= 44. 0% , 含泥量1. 3% , 泥塊含量0. 2% , 針片狀顆粒含量2. 4% , 壓碎指標8. 4% , 顆粒級配見表3。
4) 粉煤灰。滄州市發(fā)電廠粉煤灰, 經(jīng)試驗符合Ⅲ級灰標準。
5) 水?；炷涟韬嫌盟疄辄S驊鹽場生活區(qū)地下深井水, 水質(zhì)符合混凝土用水標準要求, 試驗結(jié)果見表4。
以上各種材料均符合有關標準規(guī)定。
3 模袋混凝土配合比設計
3. 1 模袋混凝土配合比設計與普通混凝土配合比設計的區(qū)別
1) 水泥漿量大。由于泵送和填充模袋的要求, 需要混凝土拌合物流動性大, 而不產(chǎn)生泌水和離析, 因此模袋混凝土的水泥漿量要大, 一般占混凝土總量的30% 左右。
2) 砂率大。在砂率的選擇上, 普通混凝土的砂率是根據(jù)水灰比、石子的最大粒徑和級配來決定, 而模袋混凝土的砂率是根據(jù)施工流動性和混凝土拌和物填充模袋的難易程度來決定。由于混凝土流動性大, 砂率對拌和物的和易性影響較大, 砂率不當, 容易產(chǎn)生泌水和石子離析。按一般大流動性混凝土的砂率, 雖然能滿足泵送施工的需要, 但填充模袋會出現(xiàn)困難。因此, 砂率不僅要滿足泵送的要求, 還要滿足填充模袋的要求。另外,較大的砂率會使混凝土強度下降, 所以選擇砂率時要考查混凝土強度。一般模袋混凝土的砂率在50% 左右。3) 石子粒徑小。石子最大粒徑是根據(jù)模袋混凝土的厚度來決定的, 一般150～ 250 mm 厚的混凝土, 最大粒徑選擇20 mm 為宜, 石子過大不宜充灌模袋。
4) 摻入粉煤灰。模袋混凝土拌合物需要較多的膠凝材料, 全部用水泥勢必造成浪費, 必須要摻用一定量的粉煤灰。既可以增加混凝土拌合物的流動性, 同時還可以替代一部分水泥, 節(jié)約成本, 一般采用超量取代法。
5) 摻入混凝土高效減水劑或泵送劑。摻入外加劑后可減少用水量, 節(jié)約部分水泥, 同時增加和易性。此工程由于甲方原因而沒有使用。
3. 2 泊海連接線公路護坡模袋混凝土配合比設計
1) 計算試配強度。依據(jù)《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ 5522000) 的規(guī)定, 混凝土試配強度f cu, o= f cu, k+ 1. 645R, 標準差依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》(GB50204) R 取5. 0M Pa, 經(jīng)計算試配強度f cu, o=28. 2M Pa。
2) 計算水膠比。由于做混凝土配合比設計時, 水泥28 d 強度還沒有檢測結(jié)果, 根據(jù)以往的經(jīng)驗此水泥富余系數(shù)取1. 05。W /C + F = A f ce/(f cu, o+ A B f ce) = 0. 53, 符合JGJ 55- 2000 規(guī)程中最大水灰比之規(guī)定。
3) 確定初步用水量。根據(jù)設計坍落度的要求及粗骨料的最大粒徑, 選擇初步用水量W 0= 230 kg/m 3。
4) 計算水泥初步用量。C= 434 kg/m 3。
5) 計算粉煤灰用量。根據(jù)《粉煤灰混凝土應用技術(shù)規(guī)程》(GBJ 146- 90) , 選定粉煤灰取代水泥率為10% ,超量系數(shù)1. 5, 取代后的水泥用量C0= C × (1- 10% ) = 391 kg/m 3, 粉煤灰用量F 0= 1. 5× (434- 391) =65 kg/m 3。
6) 選擇砂率SP。砂率的大小對模袋混凝土的流動性、粘聚性、保水性, 特別是對模袋的填充性, 起著至關重要的作用。模袋混凝土的砂率比普通泵送混凝土的砂率要大得多, 較大的砂率使混凝土強度下降。分別考查了不同水灰比下砂率對坍落度、擴展度(填充性) 及強度的影響。優(yōu)化試驗的結(jié)果砂率確定為49%。
7) 計算砂、石用量(表觀密度法)。按混凝土表觀密度ρ0 = 2 430 kg/m 3, 計算出砂子S 0= 826 kg, 石子G0= 918 kg。
8) 模袋混凝土各種材料用量: C0= 391 kg/m 3,W 0= 2 430 kg/m 3, S 0= 826 kg/m 3, G0= 918 kg/m 3, F 0=65 kg/m 3。
9) 試驗調(diào)整。經(jīng)試驗測得混凝土拌和物坍落度為220 mm , 擴展度為640 mm , 粘聚性、保水性均良好; 測得混凝土表觀密度Ρ0= 2 415 kg/m 3, 與計算值2 430 kg/m 3 之差的絕對值不超過計算值的2% , 故各種材料可不做調(diào)整; 以W /C = 0. 53 為中間值增減0. 05 制作三組標準試件, 經(jīng)過標準養(yǎng)護28 d, 測得抗壓強度為23. 8M Pa、29. 5M Pa、34. 3M Pa。選擇了W /C = 0. 53 這一組。
10) 試驗室配合比。經(jīng)過計算、試驗調(diào)整得出C20 模袋混凝土的試驗室配合比, 見表5。
4 結(jié)論
使用以上配合比施工, 和易性、可泵性均良好, 實測坍落度210 mm , 28 d 抗壓強度達到24. 8M Pa, 滿足設計要求。
參 考 文 獻
[1 ] JGJ55- 2000, 普通混凝土配合比設計規(guī)程[S ].
[2 ] GBJ146- 90, 粉煤灰混凝土應用技術(shù)規(guī)程[S ].
[3 ] 陶同康.土工合成材料與堤壩滲流控制[M ]. 北京: 中國水利水電出版社, 1998.
[4 ] 土工合成材料應用技術(shù)規(guī)范匯編編委會.土工合成材料應用技術(shù)規(guī)范匯編[M ]. 北京: 中國標準出版社, 1999.
