机制砂混凝土泵送施工工法

《机制砂高强高性能混凝土泵送施工工法》中铁十二局（集团）有限企业1序言贵州省缺乏河砂，在混凝土工程施工中，如选用河砂配制混凝土，则河砂只能到四川、广西、湖南等地远运，成本非常高。为了减少混凝土施工成本，从上世纪六十年代起，贵州地区有关单位致力于机制砂拌制混凝土的研究和应用，获得了很好的效果，并于1978年制定了贵州省地方原则，1995年经重新修订后公布了《山砂混凝土技术规程》（DBJ22-16-1995），数年来使用机制砂配制混凝土获得了良好的社会、技术及经济效益。但由于机制砂粉末含量高，重要用于强度等级较低的混凝土工程，配制高强度等级的混凝土有关技术指标不能满足规定。中铁五局（集团）有限企业承建的贵阳市小关水库特大桥是贵阳市中心环北线的重点工程，其中的主桥箱梁混凝土强度等级设计为C50，最大墩高110m。在大桥的施工中，通过大量的研究和试验，通过水洗机制砂的工艺改善了机制砂的粉末含量等技术指标，最终采用水洗机制砂成功配制了C50高强混凝土，混凝土有关指标满足设计及施工规定，并成功实行了110m高泵送施工。该桥获得的科技成果于11月通过了贵州省科技成果鉴定，经总结水洗机制砂配制高强度等级混凝土的施工工艺及措施，形成本工法。2工法特点1.1运用水洗的措施可以清除砂中多出的石粉，可以扩大机制砂的应用范围，克服机制砂不能用于配制高强度等级混凝土的限制。1.2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，最高强度可达C60，其徐变性能与河砂配制的混凝土相比，没有主线性差异。1.3多种施工工艺条件与河砂配制的混凝土相比，没有特殊规定。1.4根据本工法提供的混凝土配合比设计原则及施工质量控制措施，可实现机制砂配制高强度等级混凝土并实行大高程泵送施工。3合用范围本工法合用于贵州、云南等缺乏河砂的地区公路、铁路预应力高强度等级混凝土、大高程泵送施工混凝土施工。4工艺原理机制砂的粉末含量高，且泥粉和石粉辨别不开，无单独的检测措施原则，统一以0.08mm颗粒含量为准，而强度等级不小于C30的混凝土规定0.08mm颗粒含量不不小于10%。因此，未经处理的机制砂不能满足高强度混凝土配制的技术规定，用来配制高强混凝土往往由于粉末含量高导致强度偏低并且混凝土开裂的也许性增大，难以配制出满足施工工艺性能和硬化后的力学性能、耐久性性能的混凝土。采用水洗机制砂工艺，首先将经机械破碎的坚硬碳酸盐岩石机制砂中不小于5mm颗粒筛除，让不不小于5mm颗粒进入棒磨洗砂机，洗去不不小于或等于0.08mm颗粒制得的水洗机制砂，其颗粒坚硬，棱角多、增大了与胶凝材料的机械咬合力，配制的混凝土强度更高。并且，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。因此，采用机制砂，恰当地应用减水剂技术和粉煤灰混凝土技术，合适调整混凝土配合比，在相对较低的水灰比条件下，可以配制出和易性好、坍落度损失小、泵送性好、强度高和耐久性高的混凝土，不仅能满足混凝土的强度及耐久性等设计规定，并且也能满足混凝土的大高程泵送等施工工艺规定。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图5.1-1混凝土施工工艺流程图。5.2操作要点5.2.1混凝土原材料的技术规定1水泥应选用质量稳定、旋窑生产的一般硅酸盐水泥，其强度富余系数应不小于1.15，水泥的初凝时间应不不不小于45分钟，终凝时间应不不小于10小时。若水泥刚出厂并带有一定热量，则需寄存一至二天，但寄存期不适宜超过十天，其技术指标应符合现行国标《通用硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥》（GB175－）。2机制砂采用母岩抗压强度不小于混凝土设计强度的1.15倍、比重约2.7的岩石破碎加工。细度模数控制在3.0～3.3，颗粒级配应在级配区Ⅰ区内；压碎指标不不小于10％，不不小于0.08mm颗粒含量1～2％，含泥量不不小于2％；堆积密度1.63，空隙率40％。机制砂的结实性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应≤8.0％。其他指标应符合《一般混凝土用砂、石质量及检查措施原则》（JGJ52-）和《建筑用砂》（GB/T14684－）。3粗骨料选用母岩抗压强度不小于混凝土设计强度且不小于75MPa的质地坚硬、级配良好的碳酸岩碎石，碎石粒径为10～31.5mm，含泥量不不小于0.5％，碎石的结实性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应≤8.0％。其他技术指标应符合《一般混凝土用砂、石质量及检查措施原则》（JGJ52-4粉煤灰的重要成分为活性氧化硅、活性氧化铝等，能在混凝土中发生“二次反应”（水泥水化后生成的氢氧化钙与粉煤灰反应），从而填充混凝土的空隙，增大了混凝土的密实性、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。粉煤灰质量指标应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）中Ⅰ、Ⅱ级灰规定，掺量由试验确定。5泵送剂是减水型与缓凝剂和引气剂复合而成的，其中的缓凝成分应视气温高下而定，冬季不适宜加入缓凝成分，而夏季宜保证混凝土在施工现场的实际初凝时间为10小时左右，不适宜太大，太大时难以控制，稍有不慎则会导致混凝土不凝结硬化。泵送剂的技术指标应符合《混凝土泵送剂》（JC473-92）和《混凝土减水剂质量原则和试验措施》（JGJ56-84）。在采购泵送剂时应与生产厂家详细洽商技术指标，专题配制。水洗山砂水洗山砂虑水储存装载机送料电子称计量混凝土运送至施工现场水泥、粉煤灰、砂、碎石混合干拌30s水泥、粉煤灰、砂、碎石混合物和水搅拌30s水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、减水剂搅拌60～90s输入混凝土运送搅拌车混凝土检查出厂检查混凝土坍落度、和易性混凝土输送泵泵送入模混凝土捣固混凝土养护碎石储存装载机送料电子称计量螺旋输送机送料水泥、粉煤灰储存电子称计量供水设备给水高效减水剂一般机制山砂振动筛棒磨洗砂机水源供应粗颗粒堆料场打砂机三级沉淀池泥浆沉淀后清水图5.1-1混凝土施工工艺流程图5.2.2水洗筛选机制砂1水洗机制砂采用母岩强度满足规定的筛分碎石为原材料，经加工成七眼砂筛分后用净水淘洗而成。2机制砂通过棒磨水洗过程中，水流量要恰当，既要将≤0.08mm颗粒和粉尘淘洗洁净，又要保证水洗机制砂的级配持续和细度模数，使其到达河砂的原则。3水洗机制砂过程中，试验人员每天至少取样一次，检测砂的细度模数及粉泥含量，每洗完同一批机制砂，均要检测砂的压碎指标和结实性试验。5.2.31混凝土配合比设计应符合《一般混凝土配合比设计规程》（JGJ55－）。2混凝土配制强度按照下式计算fcu0≥fcu.k+1.645δ式中fcu0－混凝土配制强度（MPa）fcu.k－混凝土立方体抗压强度原则值（MPa）δ－混凝土强度原则差（MPa），应以同配合比试件不少于30组记录资料为准；若无精确记录原则差时可尝试选择6.0的原则差。3混凝土水胶比不适宜不小于0.38，一般在0.33～0.35之间；用水量不不小于190Kg/m3；胶凝材料总量不不小于550Kg/m3。4大高程泵送混凝土入泵时的坍落度宜为18±2cm。5大高层程泵送混凝土砂率应根据试配确定，保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则。5.2.4混凝土配1混凝土搅拌站必须储备足够的材料数量。2拌制混凝土前，试验人员必须实测砂、石的含水率，按照实测的数据将理论配合比换算为施工配合比，混凝土搅拌站必须严格按照试验室配合比按规定的投料次序投料，配制混凝土；在混凝土拌制过程中，试验人员不定期检测砂石的含水率，以便及时调整混凝土配合比。5.2.51混凝土采用搅拌运送车运送，在装料前要检查清洗洁净搅拌筒。2混凝土泵送采用两台高压泵，每台输送泵配置混凝土搅拌运送车2～3台，以保证混凝土的持续泵送。3混凝土搅拌运送车在运送途中，拌筒以1～3转/min速度不停地进行搅动，运到现场卸料前应使拌筒搅拌1～2min后再卸料。5.2.61混凝土输送管铺设要直、短、平，输送泵出口水平管不少于5m，输送管每隔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；夏季施工时，输送管必须采用麻袋覆盖并浇水降温。2混凝土输送泵每次在泵送混凝土前，泵机先试运行，保证正常后在泵送清水湿润管壁，再泵送水泥砂浆润滑管壁，水泥砂浆不得泵入浇注混凝土仓面，最终泵送拌制的混凝土。3混凝土的泵送初始时，应慢速泵送，待泵送顺利时，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均匀持续，必要时可减少混凝土的泵送速度，若停泵时间过长，应每隔15min反泵一次，防止料斗内的混凝土沉淀离析，若估计等待时间过长，应将管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送。4混凝土必须在初凝之前泵送并密实成型完毕。5混凝土泵送施工完毕后，要及时清洗搅拌车、输送泵机、输送泵管、串筒等。6材料及设备6.1施工所用重要材料见表6.1-1。表6.1-1序号材料名称规格重要技术指标1水泥52.5级详见本工法5.2.12水洗机制砂3粗骨料4粉煤灰5泵送剂6水6.2施工所用机具设备表见表6.2-1。表6.2-1序号名称型号数量用途1洗砂机1套水洗机制砂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800m1套11外加剂储存设施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SANY60C2套泵送混凝土15混凝土输送搅拌车4台运送混凝土16通讯联络设施1套17塔吊1000KN.m1台吊运机具18电梯1台人员垂直运送19插入式振捣器Φ50插入式12台混凝土捣固20抽水机扬程11台供水养护21装载机1台装运砂石料7质量控制7.1原材料质量控制1水、粗细骨料必须有试验检测汇报，经检测满足规范原则规定后才能进场使用。2水泥、粉煤灰、外加剂必须有出厂合格证，进场后试验人员要复检，满足规范规定后才能使用。3水泥在出厂前，要进行水泥与外加剂的相容性试验，只有相容性试验合格的水泥才能出厂。7.2混凝土质量控制1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，保证计量精确，计量最大偏差不得超过：水泥、粉煤灰、水为±1%，粗细骨料±2%，减水剂±0.5%。2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。3混凝土运送到施工现场卸料前，必须检测混凝土的和易性和坍落度与否满足规定，若不能满足规定，则该车混凝土退回搅拌站。搅拌站可以通过加入同水胶比的净将或加入一定量的减水剂，调整混凝土到达设计规定后方可出站；若通过调整仍然达不到规定，则应当将该车混凝土报废；严禁在施工现场或混凝土的运送过程中加水。7.3引用原则1、《山砂混凝土技术规程》（DBJ22-16-1995）2、《混凝土泵送剂》（JC473-92）3、《混凝土减水剂质量原则和试验措施》（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、石质量及检查措施原则》（JGJ52-）7、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）8、《通用硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥》（GB175－）。9、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30-)10、《公路桥涵施工技术规范JTJ041-》11、《一般混凝土配合比设计规程》（JGJ55-）12、混凝土泵送施工技术规程（JGJ10-95）8安全措施8.1本工法执行国家、行业及地方有关安全技术规范、规程。8.2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》。8.3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制，保证安全生产。8.4拌合设备、泵送设备、运送设备在使用前均应检查其性能与否可靠，保证设备运行安全。8.5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。8.6拌合设备、泵送设备、运送设备、起重设备的操作人员必须通过培训考核，持证上岗。9环境保护措施9.1机制砂加工场地应远离城镇人口密集区，选择在居民稀少的城郊或农村，减少机制砂加工的噪音对周围居民的影响。9.2机制砂加工时，接一根小直径的水管至碎石机进料口，加工过程中一直保持小流量的进水，保证砂石处在湿润状态，防止加工场内空气中产生较大的粉尘而导致环境污染。9.3水洗机制砂时，设置三级沉淀池，从棒磨洗砂机出来的污水通过三级沉淀池沉淀，将清水回收循环运用，留下的泥浆运至弃土场集中处理，防止导致环境污染。10资源节省由于贵州省严重缺乏河砂资源，以往省内工程配制高强混凝土采用的河砂，需通过汽车、火车的多次转运，在转运过程中需花费大量的能源。采用本工法后，配制高强混凝土采用水洗机