重混凝土的配合比設計及工程應用實例

重混凝土的配合比設計及工程應用[摘要]：本文結合***（***）重工有限公司70m外塢門工程中重混凝土施工的工程實踐，介紹了重混凝土的配合比設計、工作性調(diào)整、長距離泵送的方法及施工質(zhì)量的控制要點，供同行參考。[關鍵詞]：重混凝土容重配合比設計泵送技術0引言重混凝土又稱防輻射混凝土，它能有效地屏蔽各種射線和中子的輻射，是原子能反應堆、粒子加速器及其他含放射性源裝置常用的防護材料。這種混凝土容重比普通混凝土大得多，在2700-4500kg/m3間，正是利用其容重大的優(yōu)點，常常在其他領域得到了應用，本文結合***（***）重工有限公司70m外塢門工程中重混凝土施工的工程實踐，介紹了重混凝土的配合比設計、工作性調(diào)整、長距離泵送的方法及施工質(zhì)量控制要點，供同行參考。1工程概況***（***）重工有限公司是***控股有限公司投資的外商獨資企業(yè)。公司坐落于***市國家級經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，占地面積327547平方米，長江深水岸線735米，在建大型船塢290米*68米，外塢門為70米*7.92米，該工程由*****設計研究院工程有限公司設計，***市****建筑安裝工程有限公司施工，重混凝土由******部混凝土有限公司提供。70米外塢門的壓載設計采用重混凝土，要求容重為4000kg/m3，重混凝土厚度為1100mm，數(shù)量約420m3，強度等級為C20，泵送混凝土，泵送水平距離約100m，泵送向下垂直距離約18m。2技術難點2.1要求容重為4000kg/m3，不能小，也不能過大。如果容重小了就達不到設計要求，塢門就有浮起的隱患；如果容重過大，首先是成本過高，其次與其他部位的壓載不協(xié)調(diào)（主要是活動壓載）。2.2重混凝土結構斷面最小厚度達到1100mm，大于800mm，屬于大體積混凝土，對重混凝土由于溫度應力和收縮應力的原因可能會產(chǎn)生裂縫進行防范。2.3長水平距離和超長向下垂直距離泵送重混凝土，極易產(chǎn)生重混凝土的離析。3重混凝土的配合比設計3.1原材料水泥：根據(jù)大體積混凝土選用水泥的要求，采用***臺泥水泥有限公司PⅡ52.5級硅酸鹽水泥，其性能見表1，所測項目符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的技術要求。表1水泥物理性能細度安定性初凝時間終凝時間3天抗折強度28天抗折強度3天抗壓強度28天抗壓強度2.5%合格2h15min3h20min6.0MPa8.8MPa31.1MPaa60.1MPaa重骨料：由鐵質(zhì)骨料組成，包括各種小鋼段、小鋼塊、鐵砂、和切割鐵屑等，混合骨料的容重在5500kg/m3左右，小鋼段、小鋼塊的容重在7500kg/m3左右。粉煤灰：選用******粉煤灰開發(fā)有限公司Ⅱ級分選粉煤灰，其性能見表2，所測項目符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的技術要求。表2粉煤灰性能項目細度燒失量結果19%4.8%外加劑：選用江蘇***新材料股份有限公司生產(chǎn)的JM-10緩凝高效減水劑，其性能見表3，所測項目符合GB8076-1997《砼外加劑》的技術要求。表3JM-10緩凝高效減水劑性能減水率初凝時間差泌水率比3天抗壓強度比7天抗壓強度比28天抗壓強度比18.0%+130min25%141%135%133%3.2配合比設計確定水灰比重混凝土的抗壓強度取決于水泥的強度等級、水灰比、水泥砂漿的多少、骨料的吸水程度以及混凝土的搗實程度等，可以按照JGJ55-2000《普通混凝土配合比設計規(guī)程》進行試計算，然后根據(jù)3天和7天抗壓強度進行調(diào)整。確定水泥用量和用水量既要保證混凝土有足夠的塌落度，又要保證混凝土不離析，且有足夠的強度。在滿足水灰比（強度）的前提下，經(jīng)過試驗確定水泥用量，然后根據(jù)水灰比確定用水量。確定摻和料的品種和摻量由于重混凝土結構斷面最小厚度達到1100mm，大于800mm，屬于大體積混凝土，可能會因為溫度應力和收縮應力的原因產(chǎn)生裂縫，所以在可能的情況下盡量減少水泥用量，降低水化熱，從而對產(chǎn)生裂縫進行預防。因此，采用摻加粉煤灰替代部分水泥來控制水化熱，達到減少裂縫的目的。3.2.4確定外加劑的品種和摻量根據(jù)混凝土的拌和物的工作性、現(xiàn)場施工情況和物理力學性能的要求，并通過試拌，確定外加劑的品種和摻量，本工程選用江蘇***新材料股份有限公司生產(chǎn)的JM-10緩凝高效減水劑，經(jīng)試拌測定性能能滿足重混凝土的各種要求。3.2.5計算重骨料的用量按照設計單位對重混凝土的容重要求，用絕對體積法根據(jù)水泥用量、用水量、粉煤灰的摻量、外加劑的摻量及其它們的表觀密度和重骨料的表觀密度計算出重骨料的用量。3.2.6試拌校正按上述計算的配合比進行試拌，如果所拌的重混凝土拌和物的容重不大于規(guī)定的10%，則采用此配合比作為試拌拌和物的配合比，若大于10%或小于拌和物容重規(guī)定值，則需變動重骨料的用量，再行試拌，直到滿足要求為止。經(jīng)過大量試驗認為重骨料的摻量多少是重混凝土的容重大小的決定因素，其他材料如粉煤灰、泵送劑、水摻量的多少是重混凝土工作性（包括可泵性）的重要因素，水泥和水摻量的多少將決定重骨料混凝土抗壓強度大小。確定配合比運用以上原材料，通過上述的計算方法，進行了配合比的試驗，綜合考慮了各種因素，最終確定了施工配合比見表4。表4重混凝土配合比原材料水泥重骨料粉煤灰水外加劑配合比160kg/mm33500kg//m3100kg/mm3315kg/mm33.4kg/mm33.3試驗結果按照上述配合比配制的重混凝土的工作性能見表5、物理、力學性能見表6。表5混凝土工作性能混凝土性能塌落度/mm凝結時間/h:mmin初始30min60min初凝終凝結果20cm19cm18cm8h10min10h40minn表6物理、力學性能混凝土性能濕容重干容重3天抗壓強度28天抗壓強度結果4120kg//m34050kg//m36.6MPa24.3MPaa4施工質(zhì)量控制要點4.1配制重混凝土時應準確控制配合比中的各種材料的摻量，材料的重量偏差不得超過規(guī)范規(guī)定的要求。4.2由于重混凝土容重較大，因此在攪拌機和運輸設備里的混凝土不宜過多，應根據(jù)重混凝土容重的增大而相應減少。4.3根據(jù)重混凝土工程特點、要求的最大輸送距離、最大輸出量及混凝土澆筑計劃等選擇合適的泵車。4.4混凝土輸送管的配管設計應根據(jù)工程、施工場地特點和澆筑方案進行，輸送管的鋪設應保證安全施工、便于清洗管道、排除故障和裝拆維修。特別是重混凝土，而且水平距離達到100m、垂直高度達到了18m，配管尤為重要。4.5振搗重混凝土要密實，澆筑厚度以20-25cm為宜，分層澆筑，分層振搗，振搗時間15s左右，以表面出現(xiàn)漿為準。振搗時間過長會引起骨料的不均勻下沉，造成混凝土容重的不均勻分配。4.6根據(jù)重混凝土的凝結情況，應適時用木抹子磨平搓毛，必要時用鐵滾筒壓兩遍以上，以防止產(chǎn)生表面的收縮裂縫。4.7重混凝土的養(yǎng)護也是十分關鍵的，加強養(yǎng)護可以減少由于水化熱的原因產(chǎn)生的溫度裂縫和收縮裂縫。5結束語5