远距离高泵程机制砂混凝土泵送施工技术

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1 工程概况
　 　老煤洞特大桥位于贵州省威宁县境内，桥址海拔高度超过2100 m。该桥是内昆线重点工程之一，全长768.16 m，墩身为园端形实体墩和圆端形薄壁空心墩2种，7～14号墩墩高均超过50 m，其中9号墩最高，为82.65 m。该桥桥墩采用机制砂施工，为此开展了配制机制砂泵送混凝土的研究，经过大量的对比试验，测试多项指标，取得大量试验数据，优选配合比，并在施工现场进 行泵送试验研究，终于获得成功。采用机制砂泵送混凝土，节省了远距离外购河砂的费用，大大降低了成本，取得了显著的经济效益。
　　2 机制砂混凝土的配制
　 　使用机制砂配制C28混凝土能否达到技术指标，没有详细的资料可查；能否用输送泵远距离高泵程顺利泵送混凝土，也没有足够的经验借鉴。C28级以上混凝 土用机制砂配制，除强度合格外，还应做混凝土弹性模量试验，弹性模量应符合规范要求。而且要使混凝土泵送施工能顺利进行，混凝土还必须具有一定的可泵性， 即应具有一定的流动性、和易性、保水性，不易分离，这样才能保证泵送过程中不发生离析，不出现堵塞现象，顺利浇筑入模。
　　2.1 机制砂配制混凝土室内试验情况
　　2.1.1 机制砂不同于河砂的特性
　   （1）机制砂经机械破碎制得，加工中有较尖锐的棱角，针片状及软弱颗粒含量多，硬度比河砂硬度小。
　　（2）机制砂颗粒级配较集中，1.25 mm以上颗粒一般占总量的45％左右（河砂一般占20％～30％），而0.315～0.16 mm颗粒仅占10％左右（河砂约占20％）。
　　（3）机制砂空隙率在40％左右，略小于河砂。
　　2.1.2 机制砂的质量标准
　　（1）与河砂相同之处：筛分级配累计筛余量应符合区域砂级配要求，云母含量不大于1％，SO3含量不大于0.5％，轻物质含量不大于1％。
　　（2）与河砂不同之处：石粉含量（小于0.08mm颗粒）不大于10％。
　　2.1.3 现场机制砂的试验结果
　　（1）机制砂试验根据现场多次取样检验，机制砂的石粉含量为5.8％～8.4％，细度模数2.8～3.4，属于中粗砂，其他试验项目均满足试验规程要求。
　 　（2）机制砂中大于5 mm颗粒含量不超过10％，如果5 mm以上颗粒含量过多，会影响粗骨料级配，拌制的混凝土容易出现泌水、离析现象，影响混凝土施工质量，造成混凝土强度不均匀，偏差大，其弹性模量、徐变、 收缩和线膨胀系数也受到影响。在泵送混凝土中较明显的是，如果5 mm以上颗粒含量多，则很容易出现堵管阻塞现象。
　　（3）混凝土用砂率。合理 选用砂率，能使拌和物具有较大的流动性，且能保持良好的粘聚性、保水性和可泵性，砂率对混凝土强度影响较大，在混凝土配制中应准确选择最佳砂率、机制砂经 试验一般为粗砂，且现场加工的机制砂，砂石含量占比例较高，在混凝土配合比设计中应增加用砂率，泵送混凝土砂率应控制在45%～55%之间，根据现场实际 情况C28级混凝土砂率应取50%～55%为宜。砂率偏小，会造成配制的混凝土粗糙，不易搅拌，振捣，坍落度低，产生泌水、离析，不易输送，灌溉的混凝土 易出现蜂窝，表面气泡多，不光；砂率偏大，又会造成坍落度大，水泥过剩，混凝土强度质量差且强度不均匀，收缩性大，混凝土表面易出现裂缝，弹性模量低。
　 　（4）混凝土的和易性。机制砂对混凝土拌和物的和易性影响明显，在配合比设计及施工中应特别注意控制混凝土的和易性、保水性、稳定性和可泵性。通过试验 得出，在混凝土标号相同、水泥用量相等、水灰比及砂率相同的情况下，机制砂比河砂拌制的混凝土和易性差，坍落度低，不易拌和，振捣不易密实，离析现象严 重。根据施工实际情况，为了使混凝土具有良好的和易性及可泵性，必须掺入外加剂和外掺料，水泥用量比同等河砂增加8%左右。
　　（5）石粉含量。 在实际应用中经反复试验得出的结论是：石粉含量适当，不影响混凝土的强度，且对拌和物的和易性、粘聚性、流动性、保水性有利，可改善混凝土拌和物的工作 性，容易捣实，减少气泡，提高混凝土表面光滑，但要控制含量，若石粉含量过高，会造成混凝土收缩性大，易产生裂缝，强度低，抗拉、轴压、弹性模量等均受影 响。石粉含量按试验规程要求，不大于10%，施工中取6%～10%。

2.1.4 机制砂混凝土的强度（见表1）

注：碎石5～31.5 mm，外加剂掺量为1%。

2.1.5 机制砂混凝土的物理力学性能及混凝土拌和物性能（见表2、3）

由上述可见，室内成型的机制砂混凝土试件的强度、物理力学性能、抗渗性等均能够达到设计要求。

2.2 施工现场应用情况
　　2.2.1 使用材料
　　（1）水泥：采用贵州水城水泥厂生产的525R型普通硅酸盐水泥
　　（2）砂：采用经人工加工片石而成机制砂，砂为粗砂，石粉含量为3%～9%。
　　（3）碎石：采用碎石场加工成颗粒5～31.5 mm的碎石，级配各项指标符合规范要求。
　　（4）水：采用工地饮用水。
　　（5）外加剂：采用TS-2型泵送剂。
　　2.2.2 混凝土配合比
　 　在现场搅拌站向墩高82.65 m的9号墩泵送混凝土，配有强制式搅拌机2台（均配有电子自动计量装置），混凝土输送泵1台（HBT60），采用试验室提供的混凝土配合比，开泵试机，按 程序送料，但混凝土泵送不出，经反复调整配合比和水灰比均不理想，后将机制砂清筛到最佳级配，又加入泵送剂，反复调试，最后泵送C28级机制砂混凝土全部 达到了预期目的。
　　这样，结合老煤洞特大桥工地的原材料和施工条件等实际情况，经过试验室及现场施工工艺试验和结果分析，确定了混凝土配合比，如表4所示。

注：外加剂掺量为1%。

另外，根据输送管道长度240 m，弯道个数3个，以及外加剂TS-2泵送剂，确定坍落度为18～22 cm，现场取样试验情况见表5。

3 施工技术
　　3.1 泵送混凝土的工艺流程
　　按配合比计算出原材料重量→供料给自动配料机→进入搅拌机充分搅拌→经溜槽进入混凝土输送泵→（通过混凝土输送泵的水平和垂直运输）浇筑入墩身模板
　　3.2 作业过程及要点
　　3.2.1 原材料
　　水泥进场时，抽样测定，粗、细骨料严格按室内试验试配的要求选料。原材料采用重量计，容许施工偏差如下：水泥容许偏差为2%，骨料容许偏差为5%。
　　3.2.2 混凝土的运输
　　混凝土拌和物随用随拌，尽可能缩短混凝土的运输、停留时间，缩短运距，迅速浇筑入模。
　　混凝土输送泵操作顺序如下：
　　开机→加温液压油→试泵→泵送清水→泵送水泥砂浆→泵送混凝土→清洗管道
　　施工中应加入适量的减水剂、泵送剂，改善混凝土的可泵性，而且泵送机械操作程序要合理、方法正确，以尽可能地减少输送管堵塞现象，保障施工顺利开展。
　　4 机具设备
　　该桥混凝土施工中采用JS-500型双卧轴强制式搅拌机4台，HP1200型自动配料机4台，HBT60型混凝土输送泵2台。
　　5 工程效果
　 　老煤洞特大桥在机制砂混凝土的浇筑过程中，由于严格按施工规范进行施工以及在施工中采取了得当的措施，使得混凝土质量有保证，且缩短了工期，降低了费 用，顺利完成了施工任务。最大水平泵送距离超过200 m，垂直高度82.6 m，这一远距离高泵程机制砂混凝土泵送的成功，解决了西南地区混凝土用砂缺乏的难题，为河砂缺乏地区的工程建设开辟了新的料源。

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