C35機(jī)制砂水下混凝土灌注樁配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用

魏岳雷

(中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司金臺(tái)鐵路項(xiàng)目,河北 保定 073104)

1 工程概況

金華至臺(tái)州線鐵路項(xiàng)目中臨海特大橋，橋梁起止里程DK129+9.960～DK130+512.020，橋梁全長(zhǎng)1 502.04 m。上部結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)支T梁、連續(xù)梁、簡(jiǎn)支槽形梁；橋臺(tái)采用單線T形橋臺(tái)、橋墩采用單線圓端形實(shí)體墩；墩臺(tái)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基混凝土為酸性，二氧化碳環(huán)境，作用等級(jí)H1。為了節(jié)約成本，保證施工用混凝土質(zhì)量，并有效地控制地材質(zhì)量，項(xiàng)目部成立了碎石、機(jī)制砂廠。

2 機(jī)制砂混凝土原材料

2.1 水泥

臺(tái)州海螺水泥有限公司生產(chǎn)。P.O42.5，性能符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規(guī)定。

2.2 粉煤灰

浙江國(guó)華浙能發(fā)電公司生產(chǎn)。F類，性能符合《用于水泥和混凝土中粉煤灰》GB/T1596-2005，《鐵路混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10424-2010，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規(guī)定。

2.3 機(jī)制砂

臨海機(jī)制砂(自產(chǎn))。細(xì)度模數(shù)在3.0～3.4之間，2.36 mm和1.18 mm累計(jì)篩余超Ⅱ區(qū)規(guī)范值，粗砂；機(jī)制砂石粉含量在8%～11%之間。篩分檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 機(jī)制砂顆粒級(jí)配

其他性能符合《建設(shè)用砂》GB/T14684-2011，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規(guī)定。

2.4 碎石

臨海碎石(自產(chǎn))。粒形良好，質(zhì)地堅(jiān)固，三級(jí)配，5～10 mm(占10%)、10～16 mm(占30%)、16～25 mm(占60%)，其性能符合《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規(guī)定。

2.5 減水劑

山西鐵力建材有限公司生產(chǎn)。PCA-HN-Y-AH-Ⅰ型聚羧酸系高效減水劑，性能符合《混凝土外加劑》GB8076-2008，《鐵路混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10424-2010，《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T223-2007，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規(guī)定。

2.6 水

臨海市地下水。水的指標(biāo)符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-2006，《鐵路混凝土》TB/T3275-2011的規(guī)定。

3 配合比設(shè)計(jì)(絕對(duì)體積法)

3.1 設(shè)計(jì)文件、規(guī)范規(guī)定的參數(shù)

強(qiáng)度等級(jí)C35。水膠比≤0.5；坍落度180～220 mm。混凝土最低膠凝材料用量300 kg/m3，最高不超550 kg/m3。混凝土耐久性(56 d)：電通量≤1 200 C。混凝土入模含氣量≥2.0%。混凝土中氯離子含量不大于膠凝材料的0.1%，混凝土中減含量最大3 kg/m3，混凝土中三氧化硫含量不超過膠凝材料總量4.0%。

3.2 配合比參數(shù)

配制強(qiáng)度及水膠比：fcu，o=48.5 MPa;W/B=0.38。

砂率：機(jī)制砂配制混凝土，砂率偏低時(shí)，坍落度小，泌水、離析，不易拌和、澆筑、振搗，工作性差；砂率過大，坍落度大，工作性降低。合理砂率，能得到較大流動(dòng)度，良好粘聚性及保水性。砂率是關(guān)鍵參數(shù)，選取砂率要考慮細(xì)度模數(shù)、石粉含量對(duì)合理砂率的影響，每間隔2%選取一個(gè)砂率，進(jìn)行拌合物工作性試驗(yàn)，工作性達(dá)到最佳為合理砂率。不同砂率對(duì)混凝土工作性的影響見表2。

表2 不同的砂率對(duì)混凝土工作性影響

通過表2，44%砂率和46%砂率的混凝土工作性都能滿足要求，這種情況下選定較低砂率作為合理砂率，即選定44%砂率為合理砂率。

3.3 配合比選定

通過試驗(yàn)，選定44%砂率的配合比作為基準(zhǔn)配合比，如表3。

表3 基準(zhǔn)配合比表(kg/m3)

以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)分別增加和減少水膠比0.05，砂率可分別增加和減少1%，試拌進(jìn)行工作性驗(yàn)證，得另外兩個(gè)配合比，如表4。

表4 試拌調(diào)整后配合比(kg/m3)

試拌調(diào)整后配合比試驗(yàn)結(jié)果如表5。

通過表5拌合物工作性，硬化混凝強(qiáng)度、耐久性及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)(W/B=0.43強(qiáng)度不能滿足；W/B=0.33強(qiáng)度富裕量大，不經(jīng)濟(jì))，選定W/B=0.38的配合比作為試驗(yàn)室配合比，如表6。

粗集料，細(xì)集料含水率測(cè)定，由試驗(yàn)室配合比換算為施工配合比。

4 機(jī)制砂水下混凝土生產(chǎn)控制要點(diǎn)

石粉含量、細(xì)度模數(shù)的控制是機(jī)制砂生產(chǎn)的控制要點(diǎn)。通過水洗除粉塵，除去大部分0.075 mm顆粒、一些0.15 mm，0.3 mm顆粒、極少數(shù)0.6 mm顆粒。如細(xì)度模數(shù)很大，粗顆粒太多，小于0.3 mm顆粒太少，級(jí)配不合理，混凝土拌合物和易性差；細(xì)度模數(shù)太小，石粉太多， 用水量增加， 強(qiáng)度降低，水泥用量增加。因此，水洗除粉塵時(shí)水的流量、流速需要嚴(yán)格控制，細(xì)料量要合理，才能得到到符合要求的機(jī)制砂。

表5 測(cè)試結(jié)果

表6 試驗(yàn)室配合比(kg/m3)

加強(qiáng)機(jī)制砂級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、石粉含量、MB值經(jīng)常性檢測(cè)，不同來源的機(jī)制砂分別堆放；同一來源的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)變化范圍超過±0.2、石粉含量變化范圍超過±2.0%時(shí)，也應(yīng)分別堆放，并調(diào)整配合比中砂率后方可使用。

機(jī)制砂顆粒尖銳有棱角，表面粗糙，機(jī)制砂混凝土攪拌時(shí)間比天然砂混凝土延長(zhǎng)，控制在90～120 s為宜。

水洗機(jī)制砂含水率很大。為了保證機(jī)制砂含水率穩(wěn)定，進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)放置幾天方可使用。含水量每班抽查2次，雨天加大抽查頻次，及時(shí)調(diào)整施工配合比。

干砂堆放高度不應(yīng)過高，堆放高度以粗顆粒集料不能滑下、不影響機(jī)制砂級(jí)配及細(xì)度模數(shù)為宜。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過臨海特大橋水下混凝土配合比試配、驗(yàn)證，水下混凝土灌注樁澆筑可以使用機(jī)制砂代替天然砂配制的混凝土，只要嚴(yán)格控制機(jī)制砂品質(zhì)，機(jī)制砂水下混凝土在施工技術(shù)參數(shù)上同樣能夠達(dá)到施工要求。