滑模施工工藝中混凝土的研究與應(yīng)用

王勝永

（赤峰鑄泰混凝土攪拌有限責(zé)任公司，赤峰 24000）

滑模施工工藝中混凝土的研究與應(yīng)用

王勝永

（赤峰鑄泰混凝土攪拌有限責(zé)任公司，赤峰 24000）

本文研究了適宜滑模施工工藝的混凝土配制和思路，結(jié)果表明：滑模施工與普通施工工藝混凝土最大的區(qū)別為初凝時間的控制及滑模時間點(diǎn)的強(qiáng)度控制。

滑模施工；配比設(shè)計； 滲水高度；滑模強(qiáng)度控制

0 前言

隨著各種施工設(shè)備和施工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械化程度高、施工速度快、現(xiàn)場場地占用少、安全作業(yè)有保證、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)綜合效益顯著的施工工藝越來越廣泛應(yīng)用。滑模施工就是其中一種。滑模是以液壓千斤頂為滑升動力，在成組千斤頂?shù)耐阶饔孟拢瑤?1m 多高的模板滑動。每層滑動高度一般不超過 30mm，當(dāng)模板內(nèi)最底層的混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后，模板套槽沿著混凝土表面提升。滑模施工工藝的應(yīng)用使混凝土結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)濟(jì)性和安全性大大提高，施工制作效率成倍增加[1]。

1 工程概況

本工程是尿素造粒塔項目，主體結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)。造粒塔主體直徑為 30m，是目前國內(nèi)內(nèi)徑最大的造粒塔。工程全高 110.8m，標(biāo)高 -0.00～16.9m 壁厚為600mm，標(biāo)高 16.9～85.5m 壁厚 350mm，標(biāo)高 85.5～96.7m壁厚 600mm，標(biāo)高 96.7～110.8m 壁厚 350mm。抗震設(shè)防烈度為 6 度，結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，建筑物安全等級為二級。在定期作防腐維護(hù)的正常使用條件下，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50 年。

工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用滑模施工方案。工程主體混凝土的強(qiáng)度等級為 C35、抗?jié)B等級為 P8，混凝土內(nèi)摻 UEA。

2 試驗的研究思路

利用正交設(shè)計和富余漿體量混凝土配合比設(shè)計方法確定和優(yōu)化混凝土配比；再調(diào)整混凝土凝結(jié)時間、控制滑模時的混凝土強(qiáng)度以適應(yīng)滑模施工工藝的要求。

3 試驗原材料的性質(zhì)

天然水洗中砂：呼和馬場七連生產(chǎn)的中砂，其性能見表1。

石子：三和石子廠生產(chǎn)的 5～25mm 卵石，性能見表 2。

粉煤灰：本次試驗所采用的粉煤灰是白城電廠的 II 級粉煤灰，其性能見表 3。

水泥：山水水泥廠生產(chǎn)的普通 P·O 42.5 硅酸鹽水泥，其性能見表 4。

膨脹劑：北京市新俊杰建材廠生產(chǎn)的 UEA，其性能見表5。

外加劑：成博外加劑廠生產(chǎn)的萘系緩凝高效減水劑。減水率為 26%、含氣量為 2.3%。

拌合水：地下水。

表 1 天然水洗中砂材料性能指標(biāo)

表 2 石子材料性能指標(biāo)

表 3 粉煤灰的主要物理性能

表 4 水泥的主要物理性能

表 5 膨脹劑的主要物理性能

4 試驗研究

4.1 正交試驗因素、水平選擇

正交試驗因素、水平選擇見表 6。

表 6 因素水平表

4.2 配合比設(shè)計

利用漿體富余量配合比設(shè)計方法，對表 6 中的 A、B、C 三因素，1、2、3 三水平進(jìn)行正交試驗設(shè)計[2]，配合比見表7。

表 7 配合比表 kg/m3

4.3 試驗結(jié)果及分析

4.3.1 試驗結(jié)果

試塊成型在溫度 21℃、濕度 65% 的環(huán)境下進(jìn)行。抗壓試塊成型尺寸 100mm×100mm×100mm；抗?jié)B試塊采用標(biāo)準(zhǔn)的175mm×185mm×150mm 的試模。成型后一天拆模，抗壓試塊和抗?jié)B試塊拆模后放在溫度為 (20±2)℃、濕度為 95% 以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。試驗結(jié)果見表 8。

表 8 試驗結(jié)果

4.3.2 強(qiáng)度極差分析

（1）28d 強(qiáng)度極差分析

從表 9 中可以看出，極差的大小順序為 A＞B＞C，即因素對試驗結(jié)果影響的大小順序為 A＞B＞C，因而，對混凝土強(qiáng)度影響最大的因素是水灰比，其次是粉煤灰取代率，對強(qiáng)度影響最小的是 UEA 取代率。從表 9 分析還可得出，A 因素中 A1 的考核指標(biāo)值最大，B 因素中 B2 的考核指標(biāo)值最大，C 因素中 C2 的考核指標(biāo)值最大，因為強(qiáng)度指標(biāo)越大越好，因此，最優(yōu)因素水平組合是：A1B2C2。

（2）滲水高度極差分析

從表 10 中可以看出，極差的大小順序為 C＞B＞A，即因素對試驗結(jié)果影響的大小順序為 C＞B＞A，因而，對混凝土強(qiáng)度影響最大的因素是 UEA 取代率，其次是粉煤灰取代率，對強(qiáng)度影響最小的是水灰比。從表 10 分析還可得出，A因素中 A1 的考核指標(biāo)值最小，B 因素中 B2 的考核指標(biāo)值最小，C 因素中 C2 的考核指標(biāo)值最小，因為滲水高度指標(biāo)越小越好，因此，最優(yōu)因素水平組合是：A1B2C2。

表 9 28d 強(qiáng)度的極差分析

表 10 滲水高度的極差分析

通過表 9 和表 10 分析，得到的最優(yōu)因素水平組合相同，對試驗結(jié)果相互印證。

4.3.3 配比確定

由以上分析確定 C35P8 混凝土的最佳配比見表 11。4.3.4 調(diào)整外加劑

表 11 C35P8 混凝土最佳配比

本工程采用 1.2m 高的滑模模板，每層澆筑高度為30cm，整個模板澆筑完畢需要 4 次，根據(jù)混凝土澆筑速度和鋼筋綁扎速度，每層需要 2h 完成，混凝土從澆筑計時到滑出模板的時間為 8～10 個小時，因此，需要控制混凝土滑出模板時的強(qiáng)度值在 0.2～0.4MPa[3]。按照施工進(jìn)度每天的滑模高度在 3m 左右，3m 左右的筒體自重加上施工平臺、各種外加荷載，重量也非常大，要求混凝土 24h 的強(qiáng)度也應(yīng)達(dá)到5MPa。根據(jù)要求調(diào)整外加劑配方，達(dá)到以上要求并制作 24h強(qiáng)度增長曲線圖，見圖 1。

圖 1 24h 滑模強(qiáng)度增長曲線

4.3.4 結(jié)果分析

圖 2 水灰比相同時 UEA 比例對強(qiáng)度的影響

圖 3 粉煤灰摻量相同時 UEA 比例對滲水高度的影響

由圖 2 知：水灰比小于 0.4 時，UEA 存在最佳摻量為8%，當(dāng)水泥比大于 0.4 時規(guī)律發(fā)生改變。由此，得出結(jié)論，不同水灰比區(qū)間存在最佳 UEA 摻量。UEA 摻量相同時，基本上是水灰比越小強(qiáng)度越高。

由圖 3 知：UEA 摻量在 8% 時，滲水高度最低。UEA 存在最佳摻量，不是越多越好。粉煤灰摻量在 20% 時，滲水高度最低。粉煤灰摻量存在最佳比例，不是越少越好。

5 結(jié)論

（1）滑模施工存在最佳的混凝土滑模強(qiáng)度，此時滑出混凝土表面狀態(tài)最好。

（2）不同水灰比區(qū)間存在最佳 UEA 摻量。

（3）UEA 摻量相同時，基本上是水灰比越小強(qiáng)度越高。

（4）UEA 和粉煤灰存在最佳摻量，在最佳摻量時，滲水高度最低。

[1] 張夫．筒倉滑模技術(shù)的研究應(yīng)用[J]．西安建筑科技大學(xué)，2011(7)：1-61．

[2] 石程華．滑模混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計[J]．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002：616-618．

[3]劉任興．鋼筋混凝土尿素造粒塔無井架液壓滑模通用施工方案[J]．中國化學(xué)第十三建設(shè)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1997,7,15.

［通訊地址］赤峰鑄泰混凝土攪拌有限責(zé)任公司（024000）

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近日，安徽海螺集團(tuán)與市經(jīng)委、忠縣政府正式簽訂4×5000 t/d 新型干法水泥項目合作協(xié)議。據(jù)協(xié)議，安徽海螺集團(tuán)將在忠縣投資建設(shè) 4 條日產(chǎn) 5000 噸新型干法水泥熟料生產(chǎn)線、年產(chǎn) 220 萬噸水泥粉磨站、18MW 純低溫余熱發(fā)電站，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。該項目總投資 45 億元，建成后可實現(xiàn)年產(chǎn)值 25 億元，利稅 4 億元，可提供就業(yè)崗位 2000 個。

來源：中國建材信息總網(wǎng)

王勝永（1980—），高級工程師，赤峰鑄泰混凝土攪拌有限責(zé)任公司總工程師。長期以來一直從事商品混凝土的技術(shù)研究、技術(shù)管理工作。