機制砂混凝土泵送施工工法

《機制砂高強高性能混凝土泵送施工工法》中鐵十二局（集團）有限企業(yè)1序言貴州省缺乏河砂，在混凝土工程施工中，如選用河砂配制混凝土，則河砂只能到四川、廣西、湖南等地遠運，成本非常高。為了減少混凝土施工成本，從上世紀(jì)六十年代起，貴州地區(qū)有關(guān)單位致力于機制砂拌制混凝土的研究和應(yīng)用，獲得了很好的效果，并于1978年制定了貴州省地方原則，1995年經(jīng)重新修訂后公布了《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》（DBJ22-16-1995），數(shù)年來使用機制砂配制混凝土獲得了良好的社會、技術(shù)及經(jīng)濟效益。但由于機制砂粉末含量高，重要用于強度等級較低的混凝土工程，配制高強度等級的混凝土有關(guān)技術(shù)指標(biāo)不能滿足規(guī)定。中鐵五局（集團）有限企業(yè)承建的貴陽市小關(guān)水庫特大橋是貴陽市中心環(huán)北線的重點工程，其中的主橋箱梁混凝土強度等級設(shè)計為C50，最大墩高110m。在大橋的施工中，通過大量的研究和試驗，通過水洗機制砂的工藝改善了機制砂的粉末含量等技術(shù)指標(biāo)，最終采用水洗機制砂成功配制了C50高強混凝土，混凝土有關(guān)指標(biāo)滿足設(shè)計及施工規(guī)定，并成功實行了110m高泵送施工。該橋獲得的科技成果于11月通過了貴州省科技成果鑒定，經(jīng)總結(jié)水洗機制砂配制高強度等級混凝土的施工工藝及措施，形成本工法。2工法特點1.1運用水洗的措施可以清除砂中多出的石粉，可以擴大機制砂的應(yīng)用范圍，克服機制砂不能用于配制高強度等級混凝土的限制。1.2按照本工法施工的山砂混凝土可以保證混凝土的和易性、流動性、可泵性，最高強度可達C60，其徐變性能與河砂配制的混凝土相比，沒有主線性差異。1.3多種施工工藝條件與河砂配制的混凝土相比，沒有特殊規(guī)定。1.4根據(jù)本工法提供的混凝土配合比設(shè)計原則及施工質(zhì)量控制措施，可實現(xiàn)機制砂配制高強度等級混凝土并實行大高程泵送施工。3合用范圍本工法合用于貴州、云南等缺乏河砂的地區(qū)公路、鐵路預(yù)應(yīng)力高強度等級混凝土、大高程泵送施工混凝土施工。4工藝原理機制砂的粉末含量高，且泥粉和石粉辨別不開，無單獨的檢測措施原則，統(tǒng)一以0.08mm顆粒含量為準(zhǔn)，而強度等級不小于C30的混凝土規(guī)定0.08mm顆粒含量不不小于10%。因此，未經(jīng)處理的機制砂不能滿足高強度混凝土配制的技術(shù)規(guī)定，用來配制高強混凝土往往由于粉末含量高導(dǎo)致強度偏低并且混凝土開裂的也許性增大，難以配制出滿足施工工藝性能和硬化后的力學(xué)性能、耐久性性能的混凝土。采用水洗機制砂工藝，首先將經(jīng)機械破碎的堅硬碳酸鹽巖石機制砂中不小于5mm顆粒篩除，讓不不小于5mm顆粒進入棒磨洗砂機，洗去不不小于或等于0.08mm顆粒制得的水洗機制砂，其顆粒堅硬，棱角多、增大了與膠凝材料的機械咬合力，配制的混凝土強度更高。并且，與河砂比較，其軟弱顆粒含量小，不存在云母、貝殼和有機物等有害物質(zhì)，且可以調(diào)整顆粒級配。因此，采用機制砂，恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用減水劑技術(shù)和粉煤灰混凝土技術(shù)，合適調(diào)整混凝土配合比，在相對較低的水灰比條件下，可以配制出和易性好、坍落度損失小、泵送性好、強度高和耐久性高的混凝土，不僅能滿足混凝土的強度及耐久性等設(shè)計規(guī)定，并且也能滿足混凝土的大高程泵送等施工工藝規(guī)定。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程施工工藝流程見圖5.1-1混凝土施工工藝流程圖。5.2操作要點5.2.1混凝土原材料的技術(shù)規(guī)定1水泥應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、旋窯生產(chǎn)的一般硅酸鹽水泥，其強度富余系數(shù)應(yīng)不小于1.15，水泥的初凝時間應(yīng)不不不小于45分鐘，終凝時間應(yīng)不不小于10小時。若水泥剛出廠并帶有一定熱量，則需寄存一至二天，但寄存期不適宜超過十天，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國標(biāo)《通用硅酸鹽水泥、一般硅酸鹽水泥》（GB175－）。2機制砂采用母巖抗壓強度不小于混凝土設(shè)計強度的1.15倍、比重約2.7的巖石破碎加工。細度模數(shù)控制在3.0～3.3，顆粒級配應(yīng)在級配區(qū)Ⅰ區(qū)內(nèi)；壓碎指標(biāo)不不小于10％，不不小于0.08mm顆粒含量1～2％，含泥量不不小于2％；堆積密度1.63，空隙率40％。機制砂的結(jié)實性試驗經(jīng)硫酸鈉溶液浸泡循環(huán)5次后總重量損失率應(yīng)≤8.0％。其他指標(biāo)應(yīng)符合《一般混凝土用砂、石質(zhì)量及檢查措施原則》（JGJ52-）和《建筑用砂》（GB/T14684－）。3粗骨料選用母巖抗壓強度不小于混凝土設(shè)計強度且不小于75MPa的質(zhì)地堅硬、級配良好的碳酸巖碎石，碎石粒徑為10～31.5mm，含泥量不不小于0.5％，碎石的結(jié)實性試驗經(jīng)硫酸鈉溶液浸泡循環(huán)5次后總重量損失率應(yīng)≤8.0％。其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《一般混凝土用砂、石質(zhì)量及檢查措施原則》（JGJ52-4粉煤灰的重要成分為活性氧化硅、活性氧化鋁等，能在混凝土中發(fā)生“二次反應(yīng)”（水泥水化后生成的氫氧化鈣與粉煤灰反應(yīng)），從而填充混凝土的空隙，增大了混凝土的密實性、抗?jié)B能力和耐久性，故混凝土尤其是高強混凝土應(yīng)加入粉煤灰。粉煤灰質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）中Ⅰ、Ⅱ級灰規(guī)定，摻量由試驗確定。5泵送劑是減水型與緩凝劑和引氣劑復(fù)合而成的，其中的緩凝成分應(yīng)視氣溫高下而定，冬季不適宜加入緩凝成分，而夏季宜保證混凝土在施工現(xiàn)場的實際初凝時間為10小時左右，不適宜太大，太大時難以控制，稍有不慎則會導(dǎo)致混凝土不凝結(jié)硬化。泵送劑的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土泵送劑》（JC473-92）和《混凝土減水劑質(zhì)量原則和試驗措施》（JGJ56-84）。在采購泵送劑時應(yīng)與生產(chǎn)廠家詳細洽商技術(shù)指標(biāo)，專題配制。水洗山砂水洗山砂慮水儲存裝載機送料電子稱計量混凝土運送至施工現(xiàn)場水泥、粉煤灰、砂、碎石混合干拌30s水泥、粉煤灰、砂、碎石混合物和水?dāng)嚢?0s水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、減水劑攪拌60～90s輸入混凝土運送攪拌車混凝土檢查出廠檢查混凝土坍落度、和易性混凝土輸送泵泵送入?；炷翐v固混凝土養(yǎng)護碎石儲存裝載機送料電子稱計量螺旋輸送機送料水泥、粉煤灰儲存電子稱計量供水設(shè)備給水高效減水劑一般機制山砂振動篩棒磨洗砂機水源供應(yīng)粗顆粒堆料場打砂機三級沉淀池泥漿沉淀后清水圖5.1-1混凝土施工工藝流程圖5.2.2水洗篩選機制砂1水洗機制砂采用母巖強度滿足規(guī)定的篩分碎石為原材料，經(jīng)加工成七眼砂篩分后用凈水淘洗而成。2機制砂通過棒磨水洗過程中，水流量要恰當(dāng)，既要將≤0.08mm顆粒和粉塵淘洗潔凈，又要保證水洗機制砂的級配持續(xù)和細度模數(shù)，使其到達河砂的原則。3水洗機制砂過程中，試驗人員每天至少取樣一次，檢測砂的細度模數(shù)及粉泥含量，每洗完同一批機制砂，均要檢測砂的壓碎指標(biāo)和結(jié)實性試驗。5.2.31混凝土配合比設(shè)計應(yīng)符合《一般混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55－）。2混凝土配制強度按照下式計算fcu0≥fcu.k+1.645δ式中fcu0－混凝土配制強度（MPa）fcu.k－混凝土立方體抗壓強度原則值（MPa）δ－混凝土強度原則差（MPa），應(yīng)以同配合比試件不少于30組記錄資料為準(zhǔn)；若無精確記錄原則差時可嘗試選擇6.0的原則差。3混凝土水膠比不適宜不小于0.38，一般在0.33～0.35之間；用水量不不小于190Kg/m3；膠凝材料總量不不小于550Kg/m3。4大高程泵送混凝土入泵時的坍落度宜為18±2cm。5大高層程泵送混凝土砂率應(yīng)根據(jù)試配確定，保證混凝土不離析、不泌水，具有可泵性為原則。5.2.4混凝土配1混凝土攪拌站必須儲備足夠的材料數(shù)量。2拌制混凝土前，試驗人員必須實測砂、石的含水率，按照實測的數(shù)據(jù)將理論配合比換算為施工配合比，混凝土攪拌站必須嚴(yán)格按照試驗室配合比按規(guī)定的投料次序投料，配制混凝土；在混凝土拌制過程中，試驗人員不定期檢測砂石的含水率，以便及時調(diào)整混凝土配合比。5.2.51混凝土采用攪拌運送車運送，在裝料前要檢查清洗潔凈攪拌筒。2混凝土泵送采用兩臺高壓泵，每臺輸送泵配置混凝土攪拌運送車2～3臺，以保證混凝土的持續(xù)泵送。3混凝土攪拌運送車在運送途中，拌筒以1～3轉(zhuǎn)/min速度不停地進行攪動，運到現(xiàn)場卸料前應(yīng)使拌筒攪拌1～2min后再卸料。5.2.61混凝土輸送管鋪設(shè)要直、短、平，輸送泵出口水平管不少于5m，輸送管每隔3m采用支架或抱箍固定，但不得固定在模板上，防止泵送混凝土致使模板跑位；夏季施工時，輸送管必須采用麻袋覆蓋并澆水降溫。2混凝土輸送泵每次在泵送混凝土前，泵機先試運行，保證正常后在泵送清水濕潤管壁，再泵送水泥砂漿潤滑管壁，水泥砂漿不得泵入澆注混凝土倉面，最終泵送拌制的混凝土。3混凝土的泵送初始時，應(yīng)慢速泵送，待泵送順利時，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均勻持續(xù)，必要時可減少混凝土的泵送速度，若停泵時間過長，應(yīng)每隔15min反泵一次，防止料斗內(nèi)的混凝土沉淀離析，若估計等待時間過長，應(yīng)將管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送。4混凝土必須在初凝之前泵送并密實成型完畢。5混凝土泵送施工完畢后，要及時清洗攪拌車、輸送泵機、輸送泵管、串筒等。6材料及設(shè)備6.1施工所用重要材料見表6.1-1。表6.1-1序號材料名稱規(guī)格重要技術(shù)指標(biāo)1水泥52.5級詳見本工法5.2.12水洗機制砂3粗骨料4粉煤灰5泵送劑6水6.2施工所用機具設(shè)備表見表6.2-1。表6.2-1序號名稱型號數(shù)量用途1洗砂機1套水洗機制砂2振動篩1套3皮帶機1套4水源用水泵1套5循環(huán)水用水泵1套6泥漿泵1套7洗砂及堆料設(shè)施1套8水泥儲存罐200t1套儲存原材料9粉煤灰儲存罐50t1套10碎石堆料場800m1套11外加劑儲存設(shè)施1套12裝載機ZL401臺混凝土攪拌13攪拌站500L1套14混凝土輸送泵及泵管SANY60C2套泵送混凝土15混凝土輸送攪拌車4臺運送混凝土16通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)施1套17塔吊1000KN.m1臺吊運機具18電梯1臺人員垂直運送19插入式振搗器Φ50插入式12臺混凝土搗固20抽水機揚程11臺供水養(yǎng)護21裝載機1臺裝運砂石料7質(zhì)量控制7.1原材料質(zhì)量控制1水、粗細骨料必須有試驗檢測匯報，經(jīng)檢測滿足規(guī)范原則規(guī)定后才能進場使用。2水泥、粉煤灰、外加劑必須有出廠合格證，進場后試驗人員要復(fù)檢，滿足規(guī)范規(guī)定后才能使用。3水泥在出廠前，要進行水泥與外加劑的相容性試驗，只有相容性試驗合格的水泥才能出廠。7.2混凝土質(zhì)量控制1混凝土攪拌站控制系統(tǒng)即自動計量系統(tǒng)要定期進行標(biāo)定，每班在使用前要檢查一次，保證計量精確，計量最大偏差不得超過：水泥、粉煤灰、水為±1%，粗細骨料±2%，減水劑±0.5%。2混凝土在出站前，必須檢查混凝土的和易性和坍落度，檢查合格后才能簽發(fā)出站，并且攪拌站隨機取樣5組試件，分別檢測混凝土的3天、7天、14天、28天的抗壓強度，其中1組試件備用。3混凝土運送到施工現(xiàn)場卸料前，必須檢測混凝土的和易性和坍落度與否滿足規(guī)定，若不能滿足規(guī)定，則該車混凝土退回攪拌站。攪拌站可以通過加入同水膠比的凈將或加入一定量的減水劑，調(diào)整混凝土到達設(shè)計規(guī)定后方可出站；若通過調(diào)整仍然達不到規(guī)定，則應(yīng)當(dāng)將該車混凝土報廢；嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場或混凝土的運送過程中加水。7.3引用原則1、《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》（DBJ22-16-1995）2、《混凝土泵送劑》（JC473-92）3、《混凝土減水劑質(zhì)量原則和試驗措施》（JGJ56-84）4、《建筑用砂》（GB/T14684－）5、《建筑用碎石、卵石》（GB/T14685-）6、《一般混凝土用砂、石質(zhì)量及檢查措施原則》（JGJ52-）7、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）8、《通用硅酸鹽水泥、一般硅酸鹽水泥》（GB175－）。9、《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》(JTGE30-)10、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-》11、《一般混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-）12、混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程（JGJ10-95）8安全措施8.1本工法執(zhí)行國家、行業(yè)及地方有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范、規(guī)程。8.2施工現(xiàn)場的安全設(shè)施、施工人員的安全培訓(xùn)和現(xiàn)場安全技術(shù)交底均應(yīng)遵守《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程》。8.3建立完善的施工安全保證體系，加強施工過程中的安全檢查和控制，保證安全生產(chǎn)。8.4拌合設(shè)備、泵送設(shè)備、運送設(shè)備在使用前均應(yīng)檢查其性能與否可靠，保證設(shè)備運行安全。8.5施工現(xiàn)場內(nèi)的一切電源、電線路的安裝與拆除，必須由專職持證電工作業(yè)，電器嚴(yán)格接地、接零和使用漏電保護開關(guān)。8.6拌合設(shè)備、泵送設(shè)備、運送設(shè)備、起重設(shè)備的操作人員必須通過培訓(xùn)考核，持證上崗。9環(huán)境保護措施9.1機制砂加工場地應(yīng)遠離城鎮(zhèn)人口密集區(qū)，選擇在居民稀少的城郊或農(nóng)村，減少機制砂加工的噪音對周圍居民的影響。9.2機制砂加工時，接一根小直徑的水管至碎石機進料口，加工過程中一直保持小流量的進水，保證砂石處在濕潤狀態(tài)，防止加工場內(nèi)空氣中產(chǎn)生較大的粉塵而導(dǎo)致環(huán)境污染。9.3水洗機制砂時，設(shè)置三級沉淀池，從棒磨洗砂機出來的污水通過三級沉淀池沉淀，將清水回收循環(huán)運用，留下的泥漿運至棄土場集中處理，防止導(dǎo)致環(huán)境污染。10資源節(jié)省由于貴州省嚴(yán)重缺乏河砂資源，以往省內(nèi)工程配制高強混凝土采用的河砂，需通過汽車、火車的多次轉(zhuǎn)運，在轉(zhuǎn)運過程中需花費大量的能源。采用本工法后，配制高強混凝土采用水洗機