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止于至善

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学校外硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员,中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术  

2015-05-11 08:03:33|  分类: 骨料砂石 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1 工程概况
   老煤洞特大桥位于贵州省威宁县境内,桥址海拔高度超过2100 m。该桥是内昆线重点工程之一,全长768.16 m,墩身为园端形实体墩和圆端形薄壁空心墩2种,7~14号墩墩高均超过50 m,其中9号墩最高,为82.65 m。该桥桥墩采用机制砂施工,为此开展了配制机制砂泵送混凝土的研究,经过大量的对比试验,测试多项指标,取得大量试验数据,优选配合比,并在施工现场进 行泵送试验研究,终于获得成功。采用机制砂泵送混凝土,节省了远距离外购河砂的费用,大大降低了成本,取得了显著的经济效益。
  2 机制砂混凝土的配制
   使用机制砂配制C28混凝土能否达到技术指标,没有详细的资料可查;能否用输送泵远距离高泵程顺利泵送混凝土,也没有足够的经验借鉴。C28级以上混凝 土用机制砂配制,除强度合格外,还应做混凝土弹性模量试验,弹性模量应符合规范要求。而且要使混凝土泵送施工能顺利进行,混凝土还必须具有一定的可泵性, 即应具有一定的流动性、和易性、保水性,不易分离,这样才能保证泵送过程中不发生离析,不出现堵塞现象,顺利浇筑入模。
  2.1 机制砂配制混凝土室内试验情况
  2.1.1 机制砂不同于河砂的特性

    (1)机制砂经机械破碎制得,加工中有较尖锐的棱角,针片状及软弱颗粒含量多,硬度比河砂硬度小。
  (2)机制砂颗粒级配较集中,1.25 mm以上颗粒一般占总量的45%左右(河砂一般占20%~30%),而0.315~0.16 mm颗粒仅占10%左右(河砂约占20%)。
  (3)机制砂空隙率在40%左右,略小于河砂。
  2.1.2 机制砂的质量标准
  (1)与河砂相同之处:筛分级配累计筛余量应符合区域砂级配要求,云母含量不大于1%,SO3含量不大于0.5%,轻物质含量不大于1%。
  (2)与河砂不同之处:石粉含量(小于0.08mm颗粒)不大于10%。
  2.1.3 现场机制砂的试验结果
  (1)机制砂试验根据现场多次取样检验,机制砂的石粉含量为5.8%~8.4%,细度模数2.8~3.4,属于中粗砂,其他试验项目均满足试验规程要求。
   (2)机制砂中大于5 mm颗粒含量不超过10%,如果5 mm以上颗粒含量过多,会影响粗骨料级配,拌制的混凝土容易出现泌水、离析现象,影响混凝土施工质量,造成混凝土强度不均匀,偏差大,其弹性模量、徐变、 收缩和线膨胀系数也受到影响。在泵送混凝土中较明显的是,如果5 mm以上颗粒含量多,则很容易出现堵管阻塞现象。
  (3)混凝土用砂率。合理 选用砂率,能使拌和物具有较大的流动性,且能保持良好的粘聚性、保水性和可泵性,砂率对混凝土强度影响较大,在混凝土配制中应准确选择最佳砂率、机制砂经 试验一般为粗砂,且现场加工的机制砂,砂石含量占比例较高,在混凝土配合比设计中应增加用砂率,泵送混凝土砂率应控制在45%~55%之间,根据现场实际 情况C28级混凝土砂率应取50%~55%为宜。砂率偏小,会造成配制的混凝土粗糙,不易搅拌,振捣,坍落度低,产生泌水、离析,不易输送,灌溉的混凝土 易出现蜂窝,表面气泡多,不光;砂率偏大,又会造成坍落度大,水泥过剩,混凝土强度质量差且强度不均匀,收缩性大,混凝土表面易出现裂缝,弹性模量低。
   (4)混凝土的和易性。机制砂对混凝土拌和物的和易性影响明显,在配合比设计及施工中应特别注意控制混凝土的和易性、保水性、稳定性和可泵性。通过试验 得出,在混凝土标号相同、水泥用量相等、水灰比及砂率相同的情况下,机制砂比河砂拌制的混凝土和易性差,坍落度低,不易拌和,振捣不易密实,离析现象严 重。根据施工实际情况,为了使混凝土具有良好的和易性及可泵性,必须掺入外加剂和外掺料,水泥用量比同等河砂增加8%左右。
  (5)石粉含量。 在实际应用中经反复试验得出的结论是:石粉含量适当,不影响混凝土的强度,且对拌和物的和易性、粘聚性、流动性、保水性有利,可改善混凝土拌和物的工作 性,容易捣实,减少气泡,提高混凝土表面光滑,但要控制含量,若石粉含量过高,会造成混凝土收缩性大,易产生裂缝,强度低,抗拉、轴压、弹性模量等均受影 响。石粉含量按试验规程要求,不大于10%,施工中取6%~10%。

2.1.4 机制砂混凝土的强度(见表1)

远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术 - 独上高楼 - 止于至善

注:碎石5~31.5 mm,外加剂掺量为1%。

2.1.5 机制砂混凝土的物理力学性能及混凝土拌和物性能(见表2、3)

远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术 - 独上高楼 - 止于至善远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术 - 独上高楼 - 止于至善由上述可见,室内成型的机制砂混凝土试件的强度、物理力学性能、抗渗性等均能够达到设计要求。

2.2 施工现场应用情况
  2.2.1 使用材料
  (1)水泥:采用贵州水城水泥厂生产的525R型普通硅酸盐水泥
  (2)砂:采用经人工加工片石而成机制砂,砂为粗砂,石粉含量为3%~9%。
  (3)碎石:采用碎石场加工成颗粒5~31.5 mm的碎石,级配各项指标符合规范要求。
  (4)水:采用工地饮用水。
  (5)外加剂:采用TS-2型泵送剂。
  2.2.2 混凝土配合比
   在现场搅拌站向墩高82.65 m的9号墩泵送混凝土,配有强制式搅拌机2台(均配有电子自动计量装置),混凝土输送泵1台(HBT60),采用试验室提供的混凝土配合比,开泵试机,按 程序送料,但混凝土泵送不出,经反复调整配合比和水灰比均不理想,后将机制砂清筛到最佳级配,又加入泵送剂,反复调试,最后泵送C28级机制砂混凝土全部 达到了预期目的。
  这样,结合老煤洞特大桥工地的原材料和施工条件等实际情况,经过试验室及现场施工工艺试验和结果分析,确定了混凝土配合比,如表4所示。

远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术 - 独上高楼 - 止于至善注:外加剂掺量为1%。

另外,根据输送管道长度240 m,弯道个数3个,以及外加剂TS-2泵送剂,确定坍落度为18~22 cm,现场取样试验情况见表5。

远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术 - 独上高楼 - 止于至善3 施工技术
  3.1 泵送混凝土的工艺流程
  按配合比计算出原材料重量→供料给自动配料机→进入搅拌机充分搅拌→经溜槽进入混凝土输送泵→(通过混凝土输送泵的水平和垂直运输)浇筑入墩身模板
  3.2 作业过程及要点
  3.2.1 原材料

  水泥进场时,抽样测定,粗、细骨料严格按室内试验试配的要求选料。原材料采用重量计,容许施工偏差如下:水泥容许偏差为2%,骨料容许偏差为5%。
  3.2.2 混凝土的运输
  混凝土拌和物随用随拌,尽可能缩短混凝土的运输、停留时间,缩短运距,迅速浇筑入模。
  混凝土输送泵操作顺序如下:
  开机→加温液压油→试泵→泵送清水→泵送水泥砂浆→泵送混凝土→清洗管道
  施工中应加入适量的减水剂、泵送剂,改善混凝土的可泵性,而且泵送机械操作程序要合理、方法正确,以尽可能地减少输送管堵塞现象,保障施工顺利开展。
  4 机具设备
  该桥混凝土施工中采用JS-500型双卧轴强制式搅拌机4台,HP1200型自动配料机4台,HBT60型混凝土输送泵2台。
  5 工程效果
   老煤洞特大桥在机制砂混凝土的浇筑过程中,由于严格按施工规范进行施工以及在施工中采取了得当的措施,使得混凝土质量有保证,且缩短了工期,降低了费 用,顺利完成了施工任务。最大水平泵送距离超过200 m,垂直高度82.6 m,这一远距离高泵程机制砂混凝土泵送的成功,解决了西南地区混凝土用砂缺乏的难题,为河砂缺乏地区的工程建设开辟了新的料源。

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