摘 要：通過(guò)對(duì)機(jī)制砂C25級(jí)泵送混凝土的試驗(yàn),結(jié)果表明：使用外摻粉煤灰和優(yōu)質(zhì)外加劑可明顯改善混凝土的可泵性，并成功地在宜萬(wàn)鐵路龍王廟特大橋106.5m高墩中應(yīng)用，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)機(jī)制砂代替天然砂的研究和應(yīng)用具有一定參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：機(jī)制砂；C25泵送混凝土；106.5米高墩
中圖分類(lèi)號(hào)：TU528.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
0 工程概況
宜(昌)萬(wàn)(州)鐵路是我國(guó)鐵路網(wǎng)"八縱八橫"主骨架之一，是滬漢蓉快速通道重要組成部分。W10標(biāo)段管段DK165+035～DK168+500，全長(zhǎng)3.465Km。控制工程之一為龍王廟特大橋，位于湖北省建始縣三里鄉(xiāng)，為高墩大跨度橋梁，全長(zhǎng)922.59m，共23個(gè)墩臺(tái)，懸澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式為(60+2)m×(100+60)m，最高的12#墩達(dá)106.5m，墩身設(shè)計(jì)為圓端形空心墩，底部外徑20.4m,內(nèi)徑5m,上部外徑14m,內(nèi)徑5m,C25級(jí)混凝土,約用了9841.7 m3,橋墩采取頂升液壓翻模施工方案,作業(yè)面積小,輸送高度大，只能采取一級(jí)泵送；工程地處巴東山區(qū)，地形起伏陡峭，沖溝深切，高墩大跨，技術(shù)復(fù)雜。由于施工地域河砂資源緊缺、價(jià)格昂貴，為解決供需矛盾，降低成本，進(jìn)行了機(jī)制砂代替天然砂C25級(jí)超高程泵送混凝土的科技攻關(guān)工作，獲得了成功。
該大橋于2005年3月開(kāi)始施工，截止到2006年10月止，下部結(jié)構(gòu)提前3個(gè)月全部完成，一次驗(yàn)收合格率100%，節(jié)約投資150萬(wàn)元，山西省科技廳對(duì)包括高墩機(jī)制砂混凝土的可泵性技術(shù)研究在內(nèi)的高墩施工技術(shù)進(jìn)行科技成果鑒定，結(jié)論表明：達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和較為廣闊的應(yīng)用前景。
1 原材料情況
(1)水泥:采用宜昌水泥有限公司華新堡壘牌P.O32.5R水泥,主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。
(2)粗集料: 采用建始縣大店子石料廠生產(chǎn)的5~31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石,表觀密度2700kg.m-3，壓碎指標(biāo)8.0%，空隙率40%。
(3)細(xì)集料:采用建始縣大店子石料廠機(jī)制砂,表觀密度2680kg.m- 3 ,堆積密度1560kg.m- 3 ,石粉含量6.0%,孔隙率42%,細(xì)度模數(shù)3.5。
(4)外摻料:采用湖北恩施利川市火電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰,其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。
(5)外加劑:采用山西萬(wàn)榮永紅外加劑有限公司生產(chǎn)的RT-B3泵送劑，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3、表4。
2 配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化
泵送混凝土宜采用級(jí)配良好的天然中砂,機(jī)制砂。由于棱角和級(jí)配不良等特點(diǎn),對(duì)混凝土和易性有顯著影響,對(duì)混凝土的可泵性損傷嚴(yán)重,在國(guó)內(nèi)泵送混凝土采用機(jī)制砂比較多的是在較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土上,由于膠凝材料用量較大,通過(guò)膠凝材料能夠比較顯著地改善混凝土的工作性能。但是C25級(jí)較低強(qiáng)度混凝土一級(jí)垂直運(yùn)輸高度106.5m難度很大,在國(guó)內(nèi)沒(méi)有同類(lèi)施工經(jīng)驗(yàn)可借鑒。我們立足于圍繞機(jī)制砂一級(jí)高泵程垂直泵送這一技術(shù)難題,確立配合比,首先滿足新拌混凝土工作性能,再保證強(qiáng)度這一逆向設(shè)計(jì)思想,從原材料選擇到混凝土中各材料的比例要減少不利泵送因素比例,選擇優(yōu)良的材料,用其它材料的泵送優(yōu)勢(shì)補(bǔ)償不利因素生成的對(duì)泵送的損害,千方百計(jì)改善混凝土的可泵性。
首先改善機(jī)制砂的級(jí)配,盡可能降低砂的細(xì)度模數(shù)。粒徑在0.315mm以下的細(xì)集料所占的比例不應(yīng)小于15%，最好達(dá)到20%，這對(duì)改善可泵性非常重要。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)篩分,級(jí)配相對(duì)較好，孔隙率42%,細(xì)度模數(shù)3.5。粗集料的種類(lèi)、形狀、粒徑和級(jí)配對(duì)泵送混凝土的性能有很大影響，必須予以嚴(yán)格控制。粗集料的最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比宜為1：3，空隙率小,壓碎值高。二是選擇適當(dāng)?shù)乃嘤昧?。水泥砂漿起到潤(rùn)滑管道和傳遞壓力的作用，水泥用量要適中，這對(duì)可泵性也很重要。結(jié)合實(shí)際泵送高度，最后采取302kg.m-3。三是增加外摻料粉煤灰,提高混凝土的可泵性。四是選擇優(yōu)質(zhì)外加劑,調(diào)節(jié)混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)以滿足技術(shù)要求。外加劑選擇要考慮不單具有減水效果,還要對(duì)混凝土的坍落度損失、含氣量、壓力泌水以及擴(kuò)展度、流動(dòng)度都有顯著改善。
通過(guò)多次試驗(yàn)摸索，選擇四組水膠比的配合比。再在滿足工作性能的前提下，確定要使用的配合比的水膠比為0.59，粉煤灰摻量20%，超量取代系數(shù)1.2。理論配合比確定為：水泥: 粉煤灰:機(jī)制砂：碎石：水：減水劑＝302:90.６:1030:178:3.775。驗(yàn)證此配合比，工作性能指標(biāo)見(jiàn)表5、表6。
3 工程應(yīng)用
在宜萬(wàn)鐵路龍王廟特大橋106.5m12號(hào)墩施工中，采用自動(dòng)計(jì)量拌合站集中攪拌,混凝土罐車(chē)水平運(yùn)輸500m至12號(hào)墩下,墩身72m以下用HBT60C輸送泵,72m至106.5m處加強(qiáng)泵壓改用HBT100C輸送泵,一次泵送到澆筑面,泵管隨自升式液壓翻模系統(tǒng)一起往上接長(zhǎng)。為確?；炷帘盟唾|(zhì)量，采取下系列施工控制措施：
(1)嚴(yán)格控制原材料。機(jī)制砂控制是關(guān)鍵，細(xì)度模數(shù)嚴(yán)禁大于3.6，石粉含量宜在3%~7%范圍內(nèi),這樣拌出的混凝土和易性較好,泌水較少；對(duì)碎石的粒形、空隙率要嚴(yán)格控制。
(2)嚴(yán)格控制混凝土的攪拌和輸送。每盤(pán)混凝土攪拌時(shí)間比用天然砂混凝土多30s至60s,以改善新拌混凝土工作性能,提高保水和粘聚性,減小泌水率；混凝土生產(chǎn)、罐車(chē)運(yùn)輸以不積壓混凝土、不停泵為目標(biāo)設(shè)專(zhuān)人調(diào)度生產(chǎn)節(jié)奏，水平運(yùn)輸時(shí)間控制在45min內(nèi)，泵送間歇時(shí)間超過(guò)45min或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即用壓力或其他方法沖洗管內(nèi)殘留混凝土，另外在泵送間歇期間要不間斷的進(jìn)行正反泵一兩次，防止壓力下混凝土泌水離析。
(3)加強(qiáng)施工工藝控制。作業(yè)面上，振搗工人分區(qū)負(fù)責(zé)，在墩身外模、內(nèi)模設(shè)振動(dòng)器配合振搗棒人工振搗，保證密實(shí)，不留死角，分層澆筑成型，混凝土澆筑時(shí)間控制在10h以內(nèi)。
(4)重視墩身養(yǎng)護(hù)和強(qiáng)度發(fā)展?？刂贫丈韽?qiáng)度發(fā)展與預(yù)期目標(biāo)一致。拆模后及時(shí)灑水，保持表面濕潤(rùn)7d以上。
4 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定
12號(hào)墩身0~72m段內(nèi),共制作80組28d試件,72~106.5m
段內(nèi),共制作33組28d試件,采用TB10425-94標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表7、表8。
5 結(jié)論
(1)采用機(jī)制砂配制較低強(qiáng)度等級(jí)的泵送混凝土，對(duì)機(jī)制砂的質(zhì)量控制是關(guān)鍵，采用外摻料和優(yōu)質(zhì)外加劑來(lái)改善新拌混凝土的和易性是必不可少的措施。
(2)較低強(qiáng)度等級(jí)的機(jī)制砂泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)，在泵送高度較大的情況下，首先滿足工作性能，再保證強(qiáng)度的配合比逆向設(shè)計(jì)思想是正確的。
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