摘 要:對水泥、粗集料、細集料、水、外加劑等原材料的技術(shù)要求進行了介紹,并從水灰比的確定、坍落度的取值、砂率的確定、配合比的選配等方面進行了配合比設(shè)計,試驗表明,采用泵送混凝土可大大加快施工進度,確保工程質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:泵送混凝土,水灰比,坍落度,配合比
中圖分類號: TU528. 31 文獻標識碼:A
泵送混凝土是以混凝土泵為動力,通過管道將攪拌好的混凝土混合料輸送到建筑物的模板中的混凝土。它與非泵送混凝土相比較,兩者的不同點在于非泵送混凝土是根據(jù)工程建設(shè)所需的強度進行配制的。石子為骨架,砂子填充石子的空隙,水泥漿填充細集料空隙,并使集料粘結(jié)在一起。在配合比設(shè)計時,施工機具不是著重考慮的問題。與此相反,泵送混凝土除了根據(jù)工程設(shè)計所需的強度外,還需要根據(jù)泵送工藝所需的流動性、不離析、少泌水的要求配制可泵性的混凝土混合料?；炷恋目杀眯员硎酒淇蓧嚎s性的大小。塑性大、和易性好的混凝土,泵送性能也好,但與可泵性還有區(qū)別?？杀眯粤己玫幕炷帘仨殱M足壓送阻力減少與防止離析這兩個條件。具體來說可以用坍落度與壓力泌水總量兩個指標表達,前者反映拌合物的流動性,后者主要反映拌合物的穩(wěn)定性與保水性。
高標號泵送混凝土,水灰比低,細顆?？偭慷?內(nèi)聚性太高,在管內(nèi)作塞形運動時,阻礙形成合適的潤滑層,導(dǎo)致流動阻力增加。因此高強混凝土提高可泵性的技術(shù)關(guān)鍵是降低混凝土內(nèi)聚性,減小流動阻力。下面根據(jù)工程示例進一步對其進行剖析:要求配制橋面鋪裝用C50 泵送混凝土,坍落度設(shè)計為16 cm～20 cm。
1 原材料的技術(shù)要求
1. 1 水泥
配制高強混凝土,應(yīng)采用礦物組成合理、細度合格的高強度水泥,但并非所有的水泥都能用于生產(chǎn)高強混凝土。一般常用規(guī)定強度較高的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,其強度不宜低于57 MPa。過去,在配制高強混凝土選用水泥時,水泥的強度往往是混凝土設(shè)計強度的0. 9 倍～1. 5 倍,也即水泥的強度一般要高于混凝土強度,或者是略低于混凝土強度。但是,隨著材料性質(zhì)及工藝方法的改進,尤其是外加劑的廣泛應(yīng)用,配制高強混凝土也就更加容易。根據(jù)項目保障部提供的各廠家水泥情況,對有供貨能力的各主要廠家的52. 5 號普遍硅酸鹽水泥進行了反復(fù)的物理力學(xué)性能試驗。最終選取華新水泥廠生產(chǎn)的“堡壘”牌52. 5 水泥。
1. 2 粗集料
根據(jù)規(guī)定,所用粗集料除進行壓碎指標試驗外,還應(yīng)進行母材巖石立方體抗壓強度試驗,其結(jié)果不應(yīng)小于混凝土抗壓強度的1. 5 倍。此外,粗集料的表面必須干凈而無粉塵,否則要影響混凝土內(nèi)部粘結(jié)力。必要時,應(yīng)對集料進行沖洗,將含泥量降到最低。通常粗集料最大粒徑應(yīng)小于31. 5 mm 時可得到最大強度。該項目采用當?shù)鼐┥较虿翰墒瘡S生產(chǎn)的4. 75 mm～19. 0 mm 碎石。
1. 3 細集料
由于混凝土拌合物含砂量較大,相應(yīng)使用中砂或粗砂,可以避免混凝土過于干硬。通常宜選用細度模數(shù)大于2. 6 的砂。
1. 4 水
混凝土拌和用水不得含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)。一般pH > 4 的水即可使用。
1. 5 外加劑
目前國內(nèi)常用的配制高強混凝土的減水劑主要有NF ,FDN ,UNF 和木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑等。其中前三種減水劑系高效減水劑,實際減水率可高達25 %左右,抗壓強度可提高10 MPa～20 MPa ,同時也能提高混凝土的抗拉強度和彈性模量,減少徐變,對鋼筋和混凝土的耐久性也無不利影響。本項目外加劑選用平頂山FDN2800 型高效緩凝減水劑。
2 配合比設(shè)計
2. 1 水灰比的確定
混凝土強度是由膠空比J/ K 和密實度決定的, 以膠空比討論混凝土水泥漿體的強度, 可以直接說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形成狀態(tài)。但是在實際配合比設(shè)計過程中, 應(yīng)用水灰比W/ C 更為方便實用。水灰比、強度指標和混凝土可泵性對泵送混凝土來說存在著互相制約的因素。因此,泵送高強混凝土配合比設(shè)計最重要的是根據(jù)強度和可泵性來考慮水灰比值。綜合考慮,擬選用0. 34 ,0. 35 ,0. 36 ,0. 37 ,0. 38 五個配合比來進行設(shè)計。
2. 2 坍落度的取值
對于混凝土可泵性的評定和檢驗?zāi)壳斑€沒有一個統(tǒng)一的標準,一般是石子粒徑適宜,流動性和內(nèi)聚性比較好的塑性混凝土,其泵送性能基本上也是好的。因此,評定混凝土可泵性現(xiàn)在仍然以坍落度或稠度來表示。以往泵送混凝土的施工經(jīng)驗表明,坍落度在90 mm～130 mm 的情況下均可順利進行泵送施工。但在實際施工中考慮到當?shù)叵募練鉁爻掷m(xù)偏高,坍落度的損失較大,還有輸送距離、輸送高度、時間、骨料級配差異等因素,因此坍落度按160 mm～200 mm 控制。但坍落度過大對可泵性不一定有利,反而會引起集料沉淀,使結(jié)構(gòu)物上下部位的質(zhì)量不勻,也同樣影響其使用性能。因此在施工過程中應(yīng)對坍落度進行嚴格控制,以保證混凝土質(zhì)量和混凝土澆筑的順利進行。
2. 3 砂率的確定
砂率對泵送混凝土也有一定影響,水泥砂漿在泵送過程中使輸送管道內(nèi)壁形成砂漿潤滑層,所以混凝土拌合物能夠在管道中被壓送。當混凝土拌合物通過非直管或軟管時,粗集料顆粒間相對位置將產(chǎn)生變化。此時,如果水泥砂漿量不足,則混凝土拌合物變形不夠,便會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。一般情況下砂率過大,集料的總表面積和空隙率都增大,混合料顯得干稠,流動性較小。如砂率較小,則砂漿量不足,也將降低混合物的流動性,對于泵送混凝土,坍落度較大,砂率過小會引起混凝土的離析及泌水。因此,合理砂率值應(yīng)為粘聚性及保水性保持良好,且混合物坍落度值為最大時所對應(yīng)的砂率值。此外,砂率對混凝土強度的影響在一定范圍內(nèi)并不明顯。因此,合理的砂率值主要應(yīng)根據(jù)混合物的坍落度及粘聚性、保水性等特性來確定。各組強度試驗結(jié)果作為分析時參考之用。根據(jù)具體情況選取了0. 38 ,0. 39 ,0. 40 ,0. 41 四個砂率值進行試拌。
2. 4 配合比的選配
泵送混凝土配合比的選配是試驗工作中的最后一項工作
通過試配檢測強度和流動性,以水灰比為0. 34 ,0. 35 ,0. 36 ,0. 37 ,0. 38 拌制混凝土,加入適量高效減水劑,控制坍落度在18. 5 cm 左右,抗壓強度與水灰比的關(guān)系見圖1 。從表1 可知,水灰比為0. 36 的配合比滿足C50 混凝土的強度要求,可初步確定其為試驗室配合比的水灰比。根據(jù)此水灰比, 按砂率分別為0. 38 ,0. 39 ,0. 40 ,0. 41 分別進行試配,得出坍落度與砂率的關(guān)系如圖2 所示。發(fā)現(xiàn)采用0. 38 和0. 39 的混合料粘聚性較差,且底部有泌水,有離析現(xiàn)象。采用0. 41 的混合料雖然粘聚性及保水性良好,但流動性較差,不利于混凝土的泵送。
通過對混凝土坍落度與泵送效果的關(guān)系作了實測,結(jié)果是:混凝土坍落度在12 cm～15 cm 時,泵的工作壓力大,泵機、泵的輸送管工作振動大,并容易堵管。坍落度在18 cm～20 cm 時,泵的工作壓力小,且比較平穩(wěn),泵送效果好。
通過綜合試驗分析,對8 組不同混凝土配合比進行了優(yōu)選,最后選定最佳混凝土配合比(即表6 中第3 組) 為水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑= 1∶1. 48∶2. 23∶0. 36∶0. 011 ;水泥用量為483 kg/ m3 。
3 結(jié)語
通過本配合比在漢江二橋橋面鋪裝施工中的實際應(yīng)用,其強度及和易性均滿足設(shè)計要求,泵送效果良好。以漢江二橋224 號～228 號聯(lián)左幅橋面鋪裝試驗段為例,共制作試件8 組,其28 d 抗壓強度平均值為58. 6 MPa ,大于設(shè)計強度的1. 15 倍(即57. 5 MPa) ,最小值為55. 3 MPa ,大于設(shè)計強度的0. 95 倍(即47. 5 MPa) ,試驗結(jié)果滿足非統(tǒng)計方法的評定。其他各項實測指標均滿足質(zhì)量檢驗評定標準。
綜上所述,采用泵送混凝土不但能保證工程質(zhì)量,而且能大大加快施工進度。此次泵送混凝土施工的成功為今后承建各類大型現(xiàn)澆混凝土工程取得了經(jīng)驗。
