機制砂汽車泵送混凝土配合比優化設計

韋 景 宇

(中國中鐵一局集團第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

機制砂汽車泵送混凝土配合比優化設計

韋 景 宇

(中國中鐵一局集團第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

結合貴陽市環城高速公路南環線牛郎關互通立交現澆連續箱梁橋的工程實例，針對其所屬地區的地質條件特點，提出了采用機制砂汽車泵送混凝土的方案，通過不斷優化配合比設計保證了工程質量，縮短了施工周期，降低了施工成本。

機制砂混凝土，汽車泵送，配合比設計

由于地域條件和資源有限性的限制，在我國大部分地區，特別是西南地區，在無天然砂條件下，往往采用機制砂代替天然砂來配置混凝土，但采用機制砂如何配置強度高且工作性能好的混凝土對汽車泵送設備來說尤為重要，故科學、合理、可行的配合比設計往往可以提高工效，縮短施工周期，降低施工成本，同時保證了工程質量。

1 工程概況

貴陽市環城高速公路南環線牛郎關互通樞紐(K0+000～K2+000)全長2 km，其中牛郎關互通立交橋為全線五大關鍵控制性工程之一，工期緊(工期1年)，任務量大。上部構造現澆箱梁混凝土工程量如下：主線牛郎關1號大橋3聯；匝道橋8座(A，B，D，E1，E2，F，G，H)共35聯，總計38聯，總長2 751 m，現澆混凝土方量2.47萬m3。

2 機制砂汽車泵送混凝土

2.1 機制砂混凝土的特點

由于機制砂級配不良往往易導致新拌混凝土粘聚性、保水性差，易離析、泌水，并降低和易性和流動性，故往往要靠增加膠凝材料用量來改善其工作性能。

2.2 機制砂混凝土配合比設計

1)根據《公路橋涵施工技術規范》要求：泵送混凝土坍落度要求為80 mm～180 mm，砂率宜控制在40%～50%，通過0.315 mm篩孔的砂不宜少于15%，碎石顆粒為5 mm～26.5 mm，水泥最小用量280 kg/m3～300 kg/m3，最大不宜超過500 kg/m3。2)使用原材料：花溪孟關龍勝機制山砂、粗砂；碎石采用雙級配，范圍5 mm～16 mm，16 mm～26.5 mm；水泥采用烏蒙山P.O42.5；外加劑采用貴陽星恒XH聚羚酸鹽高效減水劑。3)混凝土配合比設計參數見表1。

表1 混凝土配合比設計參數表 kg

標準試件實驗數據：7 d抗壓強度42.8 MPa；28 d抗壓強度49.6 MPa；出機坍落度175 mm。該配合比設計滿足連續箱梁設計要求。

2.3 汽車泵送混凝土試驗

在混凝土設計配合比選定并得到批復后，為保證大方量混凝土可連續澆筑順利，先選用一個承臺混凝土澆筑進行試驗：混凝土由集中拌合站拌合，8 m3罐車運輸，“三一”混凝土汽車(60 m3/h)泵送入模，試驗結果發現混凝土泵送困難，極易堵管，無法達到梁體施工要求，具體分析如下：

1)本次試驗采用“三一”汽車泵為新設備，其現場測試動力系統無任何問題；2)機制砂：從拌合站料場取樣做篩分試驗發現粒徑大于9.5 mm的含量達到5%以上，與配合比設計時所用砂子級配差異較大，其原因主要是機制砂場篩網沒有及時更換；3)由于混凝土澆筑不順利，造成混凝土罐車等待時間過長，加上澆筑時氣溫較高，混凝土入泵時坍落度損失較大，不利于泵送；4)在泵送混凝土過程中有時出現離析、不均勻，表明混凝土工作性能不是很好。

2.4 施工配合比優化設計

根據混凝土泵送試驗結果及原因分析，重新對施工混凝土配合比進行優化設計，具體優化設計如下：

1)要求機制砂場定期更換篩子，保證所產機制砂級配保持平穩，符合級配要求；2)將高效減水劑的初凝時間由原來的2.5 h提高到4.5 h；3)混凝土配合比優化調整：調增水泥用量，大小碎石級配比例由原來的6∶4調整為8∶2，機制砂由原來的48%調整為50%，調增減水劑摻量。優化配合比參數如表2所示。

表2 混凝土配合比優化設計參數表 kg

標準試件實驗數據：7 d抗壓強度44.3 MPa，28 d抗壓強度52.1 MPa，坍落度196 mm，混凝土拌合站出機的坍落度為180 mm～200 mm，現場泵送入模坍落度為160 mm～180 mm(見圖1)，各項指標滿足設計及規范要求。

3 汽車泵送混凝土實施效果

1)現場泵送施工效果。通過優化混凝土配合比設計和現場施工方法及工序調整，按優化施工配合比拌合的混凝土現場泵送澆筑不但很順利，堵管現象也極少發生，滿足大方量現澆箱梁混凝土連續施工要求，現場澆筑施工見圖2。

2)混凝土質量效果。箱梁混凝土設計強度為40 MPa，所澆筑的混凝土實際強度平均值為49.6 MPa，彎折系數為0.078，其標準差為3.8 MPa，強度滿足設計及規范要求，混凝土外觀整潔美觀、色澤一致。

4 結語

由于機制砂級配自身存在缺陷，使用其配置高強汽車泵送混凝土一直是技術難題，尤其是要求必須連續澆筑的大方量混凝土工程，科學、合理、可行的配合比不僅可以保證工程質量，同時也提高工效和機械設備使用率，加快現澆支架、模板等材料周轉速度，使施工順利推進，縮短施工周期，降低施工成本。

[1] 馮乃謙.實用混凝土大全.北京：科學出版社，2001.

[2] JGJ 55—2000，普通混凝土配合比設計規程.

Optimal mixing proportion design of machine-made sand vehicle pumping concrete

Wei Jingyu

(ChinaRailway1stBureauGroup4thEngineeringCo.,Ltd,Xianyang712000,China)

Combining with cast-in-situ box girder bridge engineering of Niulangguan overpass on Nanhuan line of Guiyang city highway as an example, in light of its local geological conditions, the article puts forward machine-made sand vehicle pumping concrete scheme, and continuously optimizes its mixing proportion design. As a result, it guarantees engineering quality, shortens construction duration, and reduces construction cost.

machine-made sand concrete, vehicle pumping, mixing proportion design

2015-09-20

韋景宇(1975- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0128-02

TU528

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