泵送混凝土配合比设计施工控制要点及施工裂缝的防治.doc
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1、泵送混凝土配合比设计、施工控制要点及施工裂缝的防治姓名:涂彬 苏静敏 单位:公路二分公司关键词:泵送混凝土;坍落度;水灰比;砂率;外加剂;坍落度损失;制拌和;运输和泵送;浇筑和养护;施工裂缝;入模温度;水化热;施工要点;摘要:混凝土输送泵在边坡衬护、硐室衬砌、桥梁架设等工程施工中,具有经济效益显著、施工方便的特点。结合工程实践,从坍落度、水灰比、砂率的选择,水泥、外加剂用量等几方面对泵送混凝土配合比设计时各参数的取值进行了阐述。前言:近年来,预拌泵送混凝土在高层建筑施工中广泛应用,收到了提高工效、节约施工成本的良好效果,但是,由于预拌泵送混凝土有固有的收缩特性,且属于大流态性的混凝土,具有坍落
2、度大、水泥用量大、含砂率高等特点,因此,在施工中产生裂缝的概率较高。如何防治是施工企业值得关注的课题? 第一章、泵送防水混凝土配合比设计泵送混凝土配合比设计主要是根据结构设计所规定的混凝土强度及特殊条件下混凝土耐久性、和易性等技术要求,合理选用原材料及其用量间的比例关系,并设计出经济、质量好、泵送效率高的混凝土。泵送混凝土配合比设计方法,是在普通方法施工的混凝土配合比设计方法的基础上结合混凝土可泵性要求进行确定。根据结构物特点、混凝土运输时间及气候条件、泵的性能和泵送距离,并考虑原材料质量情况确定合理的水灰比、水泥用量、混凝土的坍落度、砂率及外加剂与粉细料的用量。泵送混凝土所使用的原材料除水泥
3、、砂石、水外,一般应掺入外加剂和粉细料,以使混凝土便于泵送。1.1泵送混凝土坍落度的选择泵送混凝土的坍落度根据构筑物的特点(如浇筑部位、截面大小、钢筋疏密、泵送高度),使用泵的性能,混凝土捣实方式和耐久性要求等进行选择,确保混凝土可泵性和浇灌振动后里实外光不出现蜂窝、麻面甚至空洞等缺陷以及强度等级的要求。在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下,原则上尽可能采用较小的坍落度,以降低工程造价,并获得质量较高的混凝土。一般来说,在一定范围内随着坍落度的提高,泵送效率随之提高,泵送压力损失减小,因此,随着输送高度的增加,混凝土的坍落度相应提高。根据以往工程的施工经验,参考有关资料,选用混凝土的坍落度
4、与泵送高度之间的关系,一般而言,泵送高度越高,坍落度要求越大,集料最大粒径要求越小。但是定量指标还没有,我的见解如下:泵送高度坍落度集料最大粒径与管径之比30m以下100-1401/330m60m150-1701/31/460m以上180-2001/41/5混凝土泵经过一定使用期,由于泵老化,泵的性能下降,泵送压力相应提高,输送管及液压泵的磨损增加,混凝土坍落度下限值应相应提高12 cm。泵送混凝土的坍落度上限为23 cm,但一般不宜超过20 cm,坍落度过大进入料斗的混凝土易产生离析,大量石子积聚在料斗底部而使搅拌轴停止搅拌,压力骤然升高形成阻塞,因此单纯加大坍落度对泵送混凝土是不可取的。混
5、凝土在运输过程中,受输送距离、气温、时间、外加剂等因素的影响,坍落度产生一定程度的损失。在郑石项目上的桥面铺装防水混凝土施工中,加入了江苏博特JM-缓凝减水剂,并在混凝土入泵前用混凝土搅拌车运输,促使混凝土在拌筒内慢速转动,对减小坍落度损失效果明显。当水泥用量与坍落度等发生矛盾时,采取适当增大坍落度指标调整水泥用量;泵送有抗渗要求的混凝土还必须控制好坍落度的大小。采用集中搅拌站拌合混凝土,在混凝土配合比设计时所考虑的坍落度应为泵送要求的坍落度与运输过程中混凝土坍落度损失值之和。江苏博特JM-缓凝减水剂能使混凝土的凝结时间延缓13h,对泵送大体积混凝土夏季施工有利。其掺量越多,在一定范围内减水效
6、果越明显;但若掺量过多,会使混凝土硬化进程变慢,甚至长时间不硬化,降低混凝土的强度,因此,须严格控制掺量。JM-缓凝减水剂掺量为水泥用量的0.60.8,减水率在20%以上,夏季温度较高,混凝土坍落度损失大,掺量取大值;冬季施工,掺量取小值。1.2泵送混凝土水灰比的确定泵送混凝土的水灰比除对混凝土强度和耐久性有明显影响外,对泵送粘性阻力也有影响。试验表明:当水灰比小于045时,混凝土的流动阻力很大,泵送极为困难。随着水灰比增大粘性阻力系数()逐渐降低,当水灰比达到052后,对混凝土影响不大,当水灰比超过06时,会使混凝土保水性、粘聚性下降而产生离析易引起堵泵。因此,泵送混凝土水灰比选择在0450
7、6之间,混凝土流动阻力较小,可泵性较好。在桥面铺装施工中,泵送混凝土水灰比为048。1.3泵送混凝土水泥品种的选择和水泥、粉细料用量的确定普通硅酸盐水泥同其它品种水泥相比,具有需水量小、保水性能较好等特点。因此,泵送混凝土一般宜选择普通硅酸盐水泥,尤其对早期强度要求较高的冬季施工以及重要结构的高强混凝土。对于大体积混凝土,应优先采用水化热低的矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥,并适当降低坍落度防止混凝土离析。在冬季施工中,加入早强剂增加混凝土抗冻能力。泵送混凝土的水泥用量,除了满足混凝土强度及耐久性要求外还要考虑输送管道的要求。因为泵送混凝土是用灰浆来润滑管壁的,为了克服管道内的摩擦阻力,必须有足
8、够水泥浆量包裹骨料表面和润滑管壁。按钢筋混凝土工程施工及验收规范(GBJ20483)规定:泵送混凝土的最小水泥用量为300kgm3。同时,水泥用量也有一个限度,水泥用量过大后,混凝土空隙率增大,保水性能有所减弱,混凝土泵送时粘聚阻力增大。泵送混凝土中每m3混凝土水泥用量多在300350kg之间。对于大体积泵送混凝土,可以用部分粉细料(沸腾炉煤渣磨细料)代替部分水泥使用,以改善混凝土的和易性,有利于施工;同时对降低混凝土的水化热具有良好的作用,也有明显的经济价值,粉细料掺量以1520为宜。1.4粗细骨料、砂率的选择粗细骨料的选择除了有害杂质含量、自身强度满足要求外,其最大粒径选择主要满足以下3个
9、条件:不超过最小结构面边长的14;不超过钢筋最小净距的34;)最大粒径选择还要考虑输送管道的内径,防止阻塞,保证泵送顺利进行。泵送混凝土骨料最大粒径一般不超过泵管内径的13。砂石级配好,空隙率小,有利于混凝土在管道中顺利流动、节省水泥砂浆用量;要求适当含量的细粒组分以确保混凝土的稳定性,避免在泵送过程中发生泌水。砂的细度模数要求在2.32.8之间。在泵送混凝土中,砂浆不仅填满石子之间的空隙,而且在石子之间起润滑作用。合适的砂率,减小了骨料内摩擦,降低了塑性粘度,提高了保水性能,并且空隙率低,混凝土可泵性好。影响泵送混凝土砂率的主要因素是石子最大粒径、种类、砂石的颗粒级配、水灰比等。笔者认为在砂
10、石颗粒级配良好、掺用粉细料时,砂率范围选择在4045之间,混凝土可泵性较好。在相同水泥用量情况下,砂率的大小直接影响砼的抗渗性能,与普通砼相比,防水砼采用富砂率,因为水泥砂浆不仅起粘结填充作用,还要形成一定厚度的砂浆保护层,这层砂浆保护层包裹在粗骨料的表面并使这些粗骨料颗粒相互离开一定距离,这样,一方面使砼达到了最大密实度,另一方面又能切断砼内部的毛细管道,从而提高了抗渗性。粗细骨料要有良好的级配,各组粒径要在筛分曲线范围内,砂率选择要得当,当砂率过大时,由于砂用量过多,水泥浆不能包裹砂表面,结构不密实,降低了砼的抗渗性和抗压强度。同时,砂率过大也必然要增加水泥用量和用水量,由此又导致砼的流动
11、性增大,砼在施工振捣时,粗细骨料产生不均匀下沉,砼各组分离析,导致硬化后砼匀质性变差,结构上产生收缩裂缝,下部稀疏空洞,同样降低结构的抗渗性和强度。所以,在设计防水砼配合比时,选择最佳砂率对提高抗渗性至关重要,在满足规范要求条件下,砂率一般在0.36左右较为理想。1.5.选择量佳灰砂比灰砂比表明了水泥砂浆中的水泥的浓度以及水泥砂浆包裹砂粒的情况,这与砂率所表明的概念不同,前者表明水泥砂浆的数量,后者表明水泥砂浆的质量,灰砂经对于砼的结构形成和砼的各项指标起着重要作用。灰砂比选择得当,就能得到密实度较高,符合设计要求的砼,当灰砂比偏大时,水泥和水的用量偏大,容易发生不密、不均匀和收缩大等现象,使
12、砼抗渗性能下降,当灰砂比偏小时,水泥和水用量偏少,砼拌合物易出现干涩和粘结力不好等现象,使施工和易性变差,降低了密实度,导致抗渗性能下降,经实践证明,抗渗效果较为理想的灰砂比为1:20l:25。 .1.6.泵送混凝土外加剂及其掺量外加剂是一种表面活性剂。它对水泥有着强烈的分散作用,能够大大提高混凝土拌合物的坍落度流动性.于是我们配制出了免振捣自密实的大坍落度流动性好混凝土。同时,我们也可以配制出坍落度较小流动性差的条形基础混凝土。砼在搅拌过程中所使用的水远远超过水泥水化所需要的水,多余的水使砼的抗渗性能下降,所以减水是抗渗的重要影响因素,因此合理是选择外加剂,从而改善砼某些预期性能是防水砼配合
13、比设计的重要内容之一。这一类外加剂品种很多,如作为引气使用的松香酸纳和松香热聚物,微沫剂,有能加快水泥水化作用并使结晶致密的三乙醇胺,有能与水泥水化生成物反应而生成胶体的氯化铁等,在设计抗渗标号要求不高时,也可采用普通减少剂。松香酸纳和松香热聚物属于引气型外加剂,加入砼中以后,砼内将产生大量微小而均匀的气泡,使砼粘滞性增大,不易松散离开,抑制沉降和泌水作用,这些气泡是非开放性的,由于它们的存在,使毛细管性质发生了改变,有效地提高了抗渗性,抗冻性也有所提高,但使用时应严格控制用量. 则将降低强度,在试配时应适当提高试配标号以弥补强度损失。水泥在水化过程中生成氢氧化钙,加入氯化铁防水剂后,则生成难
14、溶于水的氢氧化铁胶体,这种胶体充满砼或砂浆中的毛细孔道,从而堵塞渗水通路,增加了密实性,提高了抗渗性,达到防水目标,掺量为水泥重量的3%为宜。三乙醇胺防水剂对水泥水化有加强作用,因而作用常温下的早强剂,另外三乙醇胺还能使水泥水化生成物增多,水泥石结晶变细,因而砼更趋密实,提高了结构的抗渗性能。三乙醇胺的掺量,在常温下可掺入水泥用量的0.05%,三乙醇胺防水剂掺量少、施工工艺简单,应用中不损伤机具,一般都使用此方法。各种因素对防水砼质量的影响是互相牵制的,不能孤立地强调某一因素而忽视另一因素,如坍落度的大小与用水量有关,而用水量的确定又与所使用的粗骨料的最大粒径和水泥用量有关。郑石高速在桥面铺装
15、过程中,用于泵送混凝土的外加剂,防水剂选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-(C),掺量为6.0%,缓凝减水剂选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-,掺量为0.7%。混凝土中加入外加剂,增大混凝土拌合物的流动性,减少水或水泥用量,提高混凝土强度及耐久性,降低大体积混凝土水化热,同时有利于泵送和夏季施工。试验结果表明,掺人引气剂及普通减水剂后混凝土的强度及变形特征主要表现为以下几个方面。(1)掺人与不掺人外加剂的混凝土强度关系基本相同;随着抗压强度相应提高,抗拉、劈裂抗拉、抗弯、轴心抗压强度也相应提高;但其抗拉与抗压强度之比及抗弯与抗压强度之比降低,轴心抗压与抗压强度之比提高。(2)混凝土弹性模
16、量与骨料品质、灰骨比、混凝土强度及含气量的关系较大。在坍落度和水泥用量均相同的条件下,掺用高效减水剂可以提高混凝土强度及弹性模量;在水灰比和坍落度不变时,掺用高效减水剂,可降低水泥用量,弹性模量也相应提高;在混凝土水泥用量及用水量不变时,掺用高效减水剂,可增大混凝土流动性,其弹性模量的变化较小。 (3)掺人高效减水剂的高强混凝土的泊桑比与空白混凝土基本相近,约为0.20一0.25。(4)掺人混合材料(尤其是粉煤灰)的水泥,在外加剂加人时,其引气量及减水率低于不掺混合材料的硅酸盐水泥。低温硬化或蒸汽养护时,其合理掺量要低于常温硬化时的掺量,它不能适用于实际施工的一切条件。1.7配合比试配与调整在
17、郑石项目上我们采用了江苏博特JM-缓凝减水剂,它对不同水泥有不同的适应性,当使用的水泥品种或水泥的矿物成分含碱量及细度不同时,减水剂的掺用效果不同,其最佳适宜掺量也不同,因此,在使用JM-缓凝减水剂时对不同的水泥要做适应性试验。泵送混凝土初步配合比确定后,都要进行实验室试配,检定混凝土和易性、强度、耐久性和容重,如不符合设计要求应进行适当调整,施工中根据砂石含水率值调整用水量。另外,泵送混凝土的坍落度受运输时间、气温的影响有所波动,因此应根据施工情况对配比设计估算的混凝土坍落度损失值进行修正;同时观察混凝土可泵性能,若发现泵送效率低甚至泵送困难时,应查找原因,及时反馈,以利于集中搅拌站及时调整
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