C50机制砂混凝土百米高程泵送施工工法

1、C50机制砂混凝土百米高墩泵送施工工法一、前言贵州省缺河砂，从 60 年代起用碳酸盐岩石经机械破碎筛分的细颗粒作为混 凝土用砂，称为山砂。 1978 年制定了贵州地方标准山砂混凝土技术规程， 1995年重新修订颁发了山砂混凝土技术规程( DBJ22-016-95)， 40 多年来 山砂混凝土广泛应用，取得了很好的社会、技术、经济效益。随着工程建设和混凝土的技术进步， 高强度、 高性能混凝土愈来愈多， 技术 规程已难适应， 其主要特点是： 山砂的泥粉含量高且泥粉和石粉区分不开， 无检 测方法标准，统一以0.08mm颗粒含量为准，大于C30等级混凝土 0.08mm颗粒 含量不大于 10%。在高强泵

2、送混凝土施工中往往由于粉末含量高导致强度偏低和 混凝土开裂的可能性增大，故机制砂应水洗使小于 0.08mm颗粒洗除，水洗后的 机制砂满足国标要求。二、工法特点1. 普通混凝土及高强度泵送混凝土均可采用机制砂配制。2. 在严格控制原材料，严格按照配合比施工的前提下，按照本工法施工的山 砂混凝土可以保证混凝土的和易性、流动性、可泵性、强度、弹模、收缩徐变等 力学性能，同时还保证了混凝土不开裂。3. 对高强度混凝土，除机制砂要求水洗外，没有其他特殊的施工要求。4. 对清除山砂中的粉末含量提出了施工方法， 有利于在缺少河砂地区就地取 材制备高质量山砂，节约工程成本。5对高强山砂混凝土、高层泵送混凝土的

3、材料选用，配合比设计及施工质 量控制提出了具体要求。三、适用范围本工法适用于公路、铁路、预应力高强混凝土、高层混凝土的泵送施工，及其它大于 C50 的高强混凝土。四、工艺原理配制原理将机制山砂水洗后， 在普通混凝土组份的基础上， 再掺入减水型泵送剂、 粉 煤灰等外掺料，在低水灰比条件下，制得和易性好、坍落度损失小、泵送性好、 强度高和耐久性高的混凝土。2. 使用水洗砂的目的用坚硬的碳酸盐岩石经机械破碎，将大于 5mm 颗粒筛除，小于 5mm 颗粒 进入棒磨洗砂机，洗去小于或等于 0.08mm 颗粒制得的山砂，其颗粒坚硬、多棱 角、和水泥的胶结能力强， 配制的混凝土比未经筛洗的山砂混凝土单位用水

4、量小、 强度高。与河砂比较，其软弱颗粒含量小，不存在云母、贝壳和有机物等有害物 质，且可以调整颗粒级配。按高强混凝土配制法则精选碎石、泵送剂、活性掺合 料等材料， 优化混凝土配合比设计， 按常规施工工艺施工即可获得高强度、 高性 能混凝土。3. 泵送混凝土的施工原理在泵送混凝土施工中， 混凝土要在压力差作用下， 在管道中流动， 混凝土的 流动是“塞流”而非象水那样的流动。 液体水在剪切力作用下， 变形会不断发生， 其流动是分层的，每一层有自己的流速，在管截面圆心处，流速最大。而泵送混 凝土在管道中的流动是按照同一速度移动的， 没有分层相互滑动， 就象挤牙膏时 牙膏的流动一样。由于混凝土在压力泵

5、的作用下， 在管道中的流动是 “塞流”，要保证“流核” 在流动中不分散是泵送混凝土顺利施工的关键， 这就要求对混凝土原材料、 配合 比以及搅拌、 运输各个环节加强有力的控制， 特别是高强泵送混凝土施工更是如 此。4. 混凝土原材料的技术要求混凝土是一种不均匀混合体， 可以看着是层次结构， 即水泥浆包裹砂子形成 砂浆，而砂浆再包裹石子形成混凝土。包裹的好坏，是确保“核流”不分散的关 键。因此对原材料的控制， 重点是防止混凝土产生离析， 离析的混凝土包裹不好， 将对泵送施工及硬化混凝土性能产生影响。 防止混凝土的离析， 骨料的级配必须 尽量靠近最佳级配曲线。 水泥应选用质量稳定、 旋窖生产的普通硅

6、酸盐水泥， 其强度富余系数应 大于 1.15，水泥的初凝时间应不早于 45 分钟，终凝时间应不晚于 10 小时。若水 泥刚出厂并带有一定热量， 则需存放一至二天， 但存放期不宜超过十天， 其技术指标应符合现行国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-1999)。 山砂采用母岩抗压强度大于混凝土设计强度的 1.5 倍的岩石破碎加工。细度模数为3.03.6,压碎指标小于10%，小于0.08mm颗粒含量12%,含泥 量小于2%,堆积密度1.63,空隙率40%，比重2.7,颗粒级配应在级配区I区 内。山砂的坚固性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应w 8.0%。其他指标应符合普通混凝土用

7、砂质量标准及检验方法(JGJ52-92)和建筑用 砂( GB/T14684-2001)。 粗骨料选用母岩抗压强度大于混凝土设计强度且大于 75MPa 的质地坚 硬、级配良好的碳酸岩碎石，碎石粒径为 1031.5mm,含泥量小于0.5%，针片 状颗粒含量不大于 5%,碎石的坚固性试验经硫酸钠溶液浸泡循环 5次后总重量 损失率应w 8.0%。其他技术指标应符合普通混凝土用碎石质量标准及检验方 法 ( JGJ53-92)。 混凝土的用水量不宜过多, 若用水过多会使水泥颗粒过余分散, 不易形 成砂浆,进而不能包裹粗骨料,也会造成混凝土的离析,使“塞流”不能顺利进 行,造成堵管。 粉煤灰的主要成分为活性

8、氧化硅、 活性氧化铝等, 当有水存在时, 它能 在常温下与水泥进行水化反应生成新的难溶于的硅酸钙凝胶, 吸收水泥中的游离 CaO,填充水泥石内部空隙，提高混凝土的密实性、抗渗能力和耐久性，故混凝 土尤其是高强混凝土应加入粉煤灰。 粉煤灰的掺量不宜大于 10%,其质量指标应 符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB1596-91)中I、U级灰要求。 泵送剂采用减水型泵送剂, 夏天能够缓凝和早强, 冬天在缓凝和早强基 础上具有保温效果。 泵送剂的减水率不宜小于 16%,其缓凝时间以满足设计和现 场施工要求为准。泵送剂配制的混凝土坍落度损失 1h内不大于2cm。其他技术 指标应混凝土泵送剂(JC473-

9、92)和混凝土减水剂质量标准和试验方法(JGJ56-84。在采购泵送剂时应与生产厂具体洽商技术指标，专项配制。5. 混凝土配合比设计原则 混凝土配合比设计应符合普通混凝土配合比设计规程 (JTJ55-2000)。 混凝土配制强度按照下式计算fcu,feu, k+ 1.645 c式中feu,旷混凝土配制强度（MPa）feu, k混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）叶混凝土强度标准差（MPa）,应以同配合比标准试件不少于 30组统 计资料为准；若无准确统计标准差时宜增加富裕强度11.5MPa。 混凝土水胶比不大于0.38, 一般在0.30.35之间；需水量小于190/m3;3胶凝材料总量小于550

10、kg/ m。 高层泵送混凝土坍落度宜为18 2cm,以泵管出口检测为准。高层泵送混凝土砂率应稍偏大，根据山砂的粗细程度和胶结料总量多少，通过试配确定，以保证可泵性为原则，一般在4548%之间。五、施工工艺1.混凝土拌制工艺流程（见图1）图1 混凝土拌制工艺流程图2. 施工要点水洗山砂 水洗山砂采用母岩强度大于混凝土设计强度的1.5倍的筛分碎石为原材料。 山砂在棒磨水洗过程中，水流量要恰当，既要将w 0.08mm颗粒和粉尘淘 洗干净，又要保证水洗山砂的级配连续和细度模量，使其达到标准要求。 水洗山砂过程中，当每批生产小于 400m3时，试验人员每批检测一次， 大于400m3时，每400m3检测一

11、次。检测砂的细度模数、粉泥含量及压碎指标 和坚固性试验。混凝土拌制 混凝土搅拌站必须储备足够的材料数量， 保证水泥出厂后存放二至三天， 但存放期不宜超过十天，避免水泥温度过高引起坍落度损失较大。 拌制混凝土前，试验人员必须实测砂及碎石的含水率，按照实测的数据 发出混凝土施工配合比通知单，混凝土搅拌站控制室严格按照试验室发出的配料 单及配料工艺顺序进行配料；在混凝土拌制过程中，试验人员随时注意检测砂石 的含水率，以便及时调整混凝土配合比。混凝土的运输 混凝土采用搅拌运输车运输，根据运距长短配置适量的混凝土运输车， 在装料前要检查清洗干净搅拌筒。 混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒以 13转/min

12、速度不停地进行搅 动，运到现场卸料前应使拌筒搅拌 12min后再卸料。混凝土的泵送混凝土输送管铺设要直、短、平，输送泵入口水平管至少15m，输送管每隔3m应固定；夏季施工时，输送管必须采用麻袋覆盖并浇水降温。 输送泵每次在泵送混凝土前，泵机先试运行。保证正常后泵送清水湿润 管壁，并检查是否有渗漏，有渗漏时应及时处理。无渗漏再泵送与混凝土同标号 的水泥砂浆润滑管壁，水泥砂浆不得泵入浇注混凝土仓面， 最后泵送拌制的混凝 土。 混凝土泵送初始时，应慢速泵送，待泵送顺利后，再用正常速度泵送。混凝土泵送速度要均匀连续，必要时可降低混凝土的泵送速度。若停泵时间过长， 应每隔35min开泵一次，防止料斗内的

13、混凝土沉淀离析。若停泵时间超过 2h， 则拆除混凝土输送管，清除管内混凝土后再重新泵送。 混凝土必须在初凝之前泵送并捣固完毕，为了防止混凝土输送泵在泵送 过程中出现故障致使结构混凝土出现工作缝， 每次浇注悬灌箱梁混凝土前，必须 铺设两条输送管路，配置两台输送泵。 混凝土泵送施工完毕后，及时清洗搅拌车、输送泵机、输送泵管、串筒 等。六、机具设备（见表1）表1机具设备序号名称型号数量用途1洗砂机1套水洗山砂2振动筛1套3皮带机1套4水源用水泵1套5循环水用水泵1套6泥浆泵1套7洗砂及堆料设施1套8水泥储存罐200t1套储存原材料9粉煤灰储存罐50t1套10碎石堆料场3800m1套11外加剂储存设施

14、1套12装载机ZL401台混凝土搅拌13搅拌站500L1套14混凝土输送泵及泵管SANY 60C2套泵送混凝土15混凝土输送搅拌车数台运输混凝土16通信联络设施1套17装载机1台装运砂石料七、劳动组织（见表2）劳动组织序号职务人数分工1洗砂场负责人1洗砂场组织和协调2混凝土施工负责人1混凝土拌制、运输及泵送施工的组织和协调3搅拌站操作员2搅拌站控制室操作4装载机司机2砂石料的装运5试验员3混凝土原材料及混凝土的取样和检测6管理人员4现场指挥、技术、质量、安全等工作管理监督7泵机操作工2输送泵操作和保养8混凝土输送搅拌车司机数人运输混凝土9质检员1现场质量检查10安全员1现场安全检查11电工2电

15、器的安装管理及维修12混凝土工20布管、拆管等工作八、质量控制1.原材料质量控制 水、粗细骨料必须有试验检测报告，经检测满足规范标准要求后才能进 场使用。 水泥、粉煤灰、外加剂必须有出厂合格证，进场后要经过复检，满足规 范要求后才能使用。水泥在进场前要复检，并同泵送剂进行相容性试验，只有相容性试验合 格的水泥才能出厂。 混凝土生产前，要按照理论配合比作配合比试拌校正2.混凝土质量控制 混凝土搅拌站控制系统即自动计量系统要定期进行标定，每班在使用前 要检查一次，确保计量准确，计量最大偏差不得超过：水泥、粉煤灰、水为土 1% 粗细骨料%，减水剂0.5%。浇注混凝土取样要按照分批混凝土的方量和各施工

16、环节的要求共同确定。 混凝土在出站前，必须检查混凝土的和易性和坍落度，检查合格后才能 签发出站，并且搅拌站随机取样 5组试件，分别检测混凝土的 3天、7天、14 天、28天的抗压强度，其中1组试件备用。混凝土运输到施工现场放入混凝土输送泵前，必须检测混凝土的和易性 和坍落度是否满足要求，若不能满足要求，应将该车混凝土退回，严禁在施工现 场或混凝土的运输过程中加水。九、安全措施1. 本工法执行国家、贵州省、贵阳市有关安全技术规范、规程。2. 施工现场的安全设施、施工人员的安全培训和现场安全技术交底均应遵 守建筑安装工程安全技术规程 。3. 建立完善的施工安全保证体系，加强施工过程中的安全检查和控

17、制，确 保安全生产。4. 拌合设备、泵送设备、运输设备在使用前均应检查其性能是否可靠，确 保设备运行安全。5. 施工现场内的一切电源、电线路的安装与拆除，必须由专职持证电工作 业，电器严格接地、接零和使用漏电保护开关。6. 拌合设备、泵送设备、运输设备、起重设备的操作人员必须经过培训考 核，持证上岗。十、效益分析普通机制山砂由于泥粉含量高， 混凝土的后期收缩徐变大， 可能引起混凝土 结构的耐久性。若采用河砂，缺河砂地区往往需从外地运进，成本较高。采用水 洗山砂，既保证了混凝土结构施工的质量，又节约了施工成本，效益十分显著。 从技术角度讲， 棒磨水洗山砂无论在原材料技术性能方面， 还是在混凝土力学性 能方面与河砂相比都无多大差异，同时也解决了高层泵送混凝土的施工。贵阳市小关水库特大桥主桥箱梁 C50混凝土设计为17724m3，需用砂约 9000m3。若从四川简阳运河砂平均330元/m3,广西河砂平均310元/m3，混凝土 的施工成本过高，而采用棒磨水洗山砂平均130元/m3,平均每方砂节约200元, 全桥共节约成本约 180万元。十一、应用实例 中铁五局三公司承建的贵阳市小关水库特大桥主桥设计为五跨三向预应力 混凝土连续刚构(69m+125m+2 250m+112m),最大墩高110m。箱梁C