重混凝土的配合比设计及工程应用实例

重混凝土的配合比设计及工程应用[摘要]：本文结合***（***）重工有限公司70m外坞门工程中重混凝土施工的工程实践，介绍了重混凝土的配合比设计、工作性调整、长距离泵送的方法及施工质量的控制要点，供同行参考。[关键词]：重混凝土容重配合比设计泵送技术0引言重混凝土又称防辐射混凝土，它能有效地屏蔽各种射线和中子的辐射，是原子能反应堆、粒子加速器及其他含放射性源装置常用的防护材料。这种混凝土容重比普通混凝土大得多，在2700-4500kg/m3间，正是利用其容重大的优点，常常在其他领域得到了应用，本文结合***（***）重工有限公司70m外坞门工程中重混凝土施工的工程实践，介绍了重混凝土的配合比设计、工作性调整、长距离泵送的方法及施工质量控制要点，供同行参考。1工程概况***（***）重工有限公司是***控股有限公司投资的外商独资企业。公司坐落于***市国家级经济技术开发区，占地面积327547平方米，长江深水岸线735米，在建大型船坞290米*68米，外坞门为70米*7.92米，该工程由*****设计研究院工程有限公司设计，***市****建筑安装工程有限公司施工，重混凝土由******部混凝土有限公司提供。70米外坞门的压载设计采用重混凝土，要求容重为4000kg/m3，重混凝土厚度为1100mm，数量约420m3，强度等级为C20，泵送混凝土，泵送水平距离约100m，泵送向下垂直距离约18m。2技术难点2.1要求容重为4000kg/m3，不能小，也不能过大。如果容重小了就达不到设计要求，坞门就有浮起的隐患；如果容重过大，首先是成本过高，其次与其他部位的压载不协调（主要是活动压载）。2.2重混凝土结构断面最小厚度达到1100mm，大于800mm，属于大体积混凝土，对重混凝土由于温度应力和收缩应力的原因可能会产生裂缝进行防范。2.3长水平距离和超长向下垂直距离泵送重混凝土，极易产生重混凝土的离析。3重混凝土的配合比设计3.1原材料水泥：根据大体积混凝土选用水泥的要求，采用***台泥水泥有限公司PⅡ52.5级硅酸盐水泥，其性能见表1，所测项目符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的技术要求。表1水泥物理性能细度安定性初凝时间终凝时间3天抗折强度28天抗折强度3天抗压强度28天抗压强度2.5%合格2h15min3h20min6.0MPa8.8MPa31.1MPaa60.1MPaa重骨料：由铁质骨料组成，包括各种小钢段、小钢块、铁砂、和切割铁屑等，混合骨料的容重在5500kg/m3左右，小钢段、小钢块的容重在7500kg/m3左右。粉煤灰：选用******粉煤灰开发有限公司Ⅱ级分选粉煤灰，其性能见表2，所测项目符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的技术要求。表2粉煤灰性能项目细度烧失量结果19%4.8%外加剂：选用江苏***新材料股份有限公司生产的JM-10缓凝高效减水剂，其性能见表3，所测项目符合GB8076-1997《砼外加剂》的技术要求。表3JM-10缓凝高效减水剂性能减水率初凝时间差泌水率比3天抗压强度比7天抗压强度比28天抗压强度比18.0%+130min25%141%135%133%3.2配合比设计确定水灰比重混凝土的抗压强度取决于水泥的强度等级、水灰比、水泥砂浆的多少、骨料的吸水程度以及混凝土的捣实程度等，可以按照JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》进行试计算，然后根据3天和7天抗压强度进行调整。确定水泥用量和用水量既要保证混凝土有足够的塌落度，又要保证混凝土不离析，且有足够的强度。在满足水灰比（强度）的前提下，经过试验确定水泥用量，然后根据水灰比确定用水量。确定掺和料的品种和掺量由于重混凝土结构断面最小厚度达到1100mm，大于800mm，属于大体积混凝土，可能会因为温度应力和收缩应力的原因产生裂缝，所以在可能的情况下尽量减少水泥用量，降低水化热，从而对产生裂缝进行预防。因此，采用掺加粉煤灰替代部分水泥来控制水化热，达到减少裂缝的目的。3.2.4确定外加剂的品种和掺量根据混凝土的拌和物的工作性、现场施工情况和物理力学性能的要求，并通过试拌，确定外加剂的品种和掺量，本工程选用江苏***新材料股份有限公司生产的JM-10缓凝高效减水剂，经试拌测定性能能满足重混凝土的各种要求。3.2.5计算重骨料的用量按照设计单位对重混凝土的容重要求，用绝对体积法根据水泥用量、用水量、粉煤灰的掺量、外加剂的掺量及其它们的表观密度和重骨料的表观密度计算出重骨料的用量。3.2.6试拌校正按上述计算的配合比进行试拌，如果所拌的重混凝土拌和物的容重不大于规定的10%，则采用此配合比作为试拌拌和物的配合比，若大于10%或小于拌和物容重规定值，则需变动重骨料的用量，再行试拌，直到满足要求为止。经过大量试验认为重骨料的掺量多少是重混凝土的容重大小的决定因素，其他材料如粉煤灰、泵送剂、水掺量的多少是重混凝土工作性（包括可泵性）的重要因素，水泥和水掺量的多少将决定重骨料混凝土抗压强度大小。确定配合比运用以上原材料，通过上述的计算方法，进行了配合比的试验，综合考虑了各种因素，最终确定了施工配合比见表4。表4重混凝土配合比原材料水泥重骨料粉煤灰水外加剂配合比160kg/mm33500kg//m3100kg/mm3315kg/mm33.4kg/mm33.3试验结果按照上述配合比配制的重混凝土的工作性能见表5、物理、力学性能见表6。表5混凝土工作性能混凝土性能塌落度/mm凝结时间/h:mmin初始30min60min初凝终凝结果20cm19cm18cm8h10min10h40minn表6物理、力学性能混凝土性能湿容重干容重3天抗压强度28天抗压强度结果4120kg//m34050kg//m36.6MPa24.3MPaa4施工质量控制要点4.1配制重混凝土时应准确控制配合比中的各种材料的掺量，材料的重量偏差不得超过规范规定的要求。4.2由于重混凝土容重较大，因此在搅拌机和运输设备里的混凝土不宜过多，应根据重混凝土容重的增大而相应减少。4.3根据重混凝土工程特点、要求的最大输送距离、最大输出量及混凝土浇筑计划等选择合适的泵车。4.4混凝土输送管的配管设计应根据工程、施工场地特点和浇筑方案进行，输送管的铺设应保证安全施工、便于清洗管道、排除故障和装拆维修。特别是重混凝土，而且水平距离达到100m、垂直高度达到了18m，配管尤为重要。4.5振捣重混凝土要密实，浇筑厚度以20-25cm为宜，分层浇筑，分层振捣，振捣时间15s左右，以表面出现浆为准。振捣时间过长会引起骨料的不均匀下沉，造成混凝土容重的不均匀分配。4.6根据重混凝土的凝结情况，应适时用木抹子磨平搓毛，必要时用铁滚筒压两遍以上，以防止产生表面的收缩裂缝。4.7重混凝土的养护也是十分关键的，加强养护可以减少由于水化热的原因产生的温度裂缝和收缩裂缝。5结束语5