機(jī)制砂混凝土泵送施工工法

《機(jī)制砂高強(qiáng)高性能混凝土泵送施工工法》中鐵十二局（集團(tuán)）有限公司1前言貴州省缺少河砂，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(yuǎn)運(yùn)，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(jī)制砂拌制混凝土的研究和應(yīng)用，獲得了較好的效果，并于1978年制訂了貴州省地方原則，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(jī)制砂配制混凝土獲得了良好的社會(huì)、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。但由于機(jī)制砂粉末含量高，重要用于強(qiáng)度等級(jí)較低的混凝土工程，配制高強(qiáng)度等級(jí)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(tuán)）有限公司承建的貴陽(yáng)市小關(guān)水庫(kù)特大橋是貴陽(yáng)市中心環(huán)北線的重點(diǎn)工程，其中的主橋箱梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)為C50，最大墩高110m。在大橋的施工中，通過大量的研究和實(shí)驗(yàn)，通過水洗機(jī)制砂的工藝改善了機(jī)制砂的粉末含量等技術(shù)指標(biāo)，最后采用水洗機(jī)制砂成功配制了C50高強(qiáng)混凝土，混凝土有關(guān)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)定，并成功實(shí)施了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(jī)制砂配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的施工工藝及辦法，形成本工法。2工法特點(diǎn)1.1運(yùn)用水洗的辦法能夠去除砂中多出的石粉，能夠擴(kuò)大機(jī)制砂的應(yīng)用范疇，克服機(jī)制砂不能用于配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的限制。1.2按照本工法施工的山砂混凝土能夠確?；炷恋暮鸵仔浴⒘鲃?dòng)性、可泵性，最高強(qiáng)度可達(dá)C60，其徐變性能與河砂配制的混凝土相比，沒有根本性差別。1.3多個(gè)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(jì)原則及施工質(zhì)量控制方法，可實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土并實(shí)施大高程泵送施工。3合用范疇本工法合用于貴州、云南等缺少河砂的地區(qū)公路、鐵路預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度等級(jí)混凝土、大高程泵送施工混凝土施工。4工藝原理機(jī)制砂的粉末含量高，且泥粉和石粉分辨不開，無單獨(dú)的檢測(cè)辦法原則，統(tǒng)一以0.08mm顆粒含量為準(zhǔn)，而強(qiáng)度等級(jí)不不大于C30的混凝土規(guī)定0.08mm顆粒含量不不不大于10%。因此，未經(jīng)解決的機(jī)制砂不能滿足高強(qiáng)度混凝土配制的技術(shù)規(guī)定，用來配制高強(qiáng)混凝土往往由于粉末含量高造成強(qiáng)度偏低并且混凝土開裂的可能性增大，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(jī)制砂工藝，首先將經(jīng)機(jī)械破碎的堅(jiān)硬碳酸鹽巖石機(jī)制砂中不不大于5mm顆粒篩除，讓不大于5mm顆粒進(jìn)入棒磨洗砂機(jī)，洗去不大于或等于0.08mm顆粒制得的水洗機(jī)制砂，其顆粒堅(jiān)硬，棱角多、增大了與膠凝材料的機(jī)械咬合力，配制的混凝土強(qiáng)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(jī)物等有害物質(zhì)，且能夠調(diào)節(jié)顆粒級(jí)配。因此，采用機(jī)制砂，恰本地應(yīng)用減水劑技術(shù)和粉煤灰混凝土技術(shù)，適宜調(diào)節(jié)混凝土配合比，在相對(duì)較低的水灰比條件下，能夠配制出和易性好、坍落度損失小、泵送性好、強(qiáng)度高和耐久性高的混凝土，不僅能滿足混凝土的強(qiáng)度及耐久性等設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)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)的普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度充裕系數(shù)應(yīng)不不大于1.15，水泥的初凝時(shí)間應(yīng)不不大于45分鐘，終凝時(shí)間應(yīng)不不不大于10小時(shí)。若水泥剛出廠并帶有一定熱量，則需寄存一至二天，但寄存期不適宜超出十天，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《通用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175－）。2機(jī)制砂采用母巖抗壓強(qiáng)度不不大于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.15倍、比重約2.7的巖石破碎加工。細(xì)度模數(shù)控制在3.0～3.3，顆粒級(jí)配應(yīng)在級(jí)配區(qū)Ⅰ區(qū)內(nèi)；壓碎指標(biāo)不大于10％，不大于0.08mm顆粒含量1～2％，含泥量不大于2％；堆積密度1.63，空隙率40％。機(jī)制砂的結(jié)實(shí)性實(shí)驗(yàn)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％。其它指標(biāo)應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢查辦法原則》（JGJ52-）和《建筑用砂》（GB/T14684－）。3粗骨料選用母巖抗壓強(qiáng)度不不大于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度且不不大于75MPa的質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碳酸巖碎石，碎石粒徑為10～31.5mm，含泥量不大于0.5％，碎石的結(jié)實(shí)性實(shí)驗(yàn)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％。其它技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢查辦法原則》（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“二次反映”（水泥水化后生成的氫氧化鈣與粉煤灰反映），從而填充混凝土的空隙，增大了混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B能力和耐久性，故混凝土特別是高強(qiáng)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(jí)灰規(guī)定，摻量由實(shí)驗(yàn)擬定。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)視氣溫高低而定，冬季不適宜加入緩凝成分，而夏季宜確保混凝土在施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際初凝時(shí)間為10小時(shí)左右，不適宜太大，太大時(shí)難以控制，稍有不慎則會(huì)造成混凝土不凝結(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)量原則和實(shí)驗(yàn)辦法》（JGJ56-84）。在采購(gòu)泵送劑時(shí)應(yīng)與生產(chǎn)廠家具體洽商技術(shù)指標(biāo)，專項(xiàng)配制。水洗山砂水洗山砂慮水儲(chǔ)存裝載機(jī)送料電子稱計(jì)量混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)輸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模混凝土搗固混凝土養(yǎng)護(hù)碎石儲(chǔ)存裝載機(jī)送料電子稱計(jì)量螺旋輸送機(jī)送料水泥、粉煤灰儲(chǔ)存電子稱計(jì)量供水設(shè)備給水高效減水劑普通機(jī)制山砂振動(dòng)篩棒磨洗砂機(jī)水源供應(yīng)粗顆粒堆料場(chǎng)打砂機(jī)三級(jí)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(jī)制砂1水洗機(jī)制砂采用母巖強(qiáng)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(jī)制砂通過棒磨水洗過程中，水流量要恰當(dāng)，既要將≤0.08mm顆粒和粉塵淘洗干凈，又要確保水洗機(jī)制砂的級(jí)配持續(xù)和細(xì)度模數(shù)，使其達(dá)成河砂的原則。3水洗機(jī)制砂過程中，實(shí)驗(yàn)人員每天最少取樣一次，檢測(cè)砂的細(xì)度模數(shù)及粉泥含量，每洗完同一批機(jī)制砂，均要檢測(cè)砂的壓碎指標(biāo)和結(jié)實(shí)性實(shí)驗(yàn)。5.2.31混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)符合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55－）。2混凝土配制強(qiáng)度按照下式計(jì)算fcu0≥fcu.k+1.645δ式中fcu0－混凝土配制強(qiáng)度（MPa）fcu.k－混凝土立方體抗壓強(qiáng)度原則值（MPa）δ－混凝土強(qiáng)度原則差（MPa），應(yīng)以同配合比試件不少于30組統(tǒng)計(jì)資料為準(zhǔn)；若無精確統(tǒng)計(jì)原則差時(shí)可嘗試選擇6.0的原則差。3混凝土水膠比不適宜不不大于0.38，普通在0.33～0.35之間；用水量不大于190Kg/m3；膠凝材料總量不大于550Kg/m3。4大高程泵送混凝土入泵時(shí)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)試配擬定，確保混凝土不離析、不泌水，含有可泵性為原則。5.2.4混凝土配1混凝土攪拌站必須儲(chǔ)藏足夠的材料數(shù)量。2拌制混凝土前，實(shí)驗(yàn)人員必須實(shí)測(cè)砂、石的含水率，按照實(shí)測(cè)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)格按照實(shí)驗(yàn)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，實(shí)驗(yàn)人員不定時(shí)檢測(cè)砂石的含水率，方便及時(shí)調(diào)節(jié)混凝土配合比。5.2.51混凝土采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，在裝料前要檢查清洗干凈攪拌筒。2混凝土泵送采用兩臺(tái)高壓泵，每臺(tái)輸送泵配備混凝土攪拌運(yùn)輸車2～3臺(tái)，以確?；炷恋某掷m(xù)泵送。3混凝土攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)輸途中，拌筒以1～3轉(zhuǎn)/min速度不停地進(jìn)行攪動(dòng)，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)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，避免泵送混凝土致使模板跑位；夏季施工時(shí)，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(jī)先試運(yùn)行，確保正常后在泵送清水濕潤(rùn)管壁，再泵送水泥砂漿潤(rùn)滑管壁，水泥砂漿不得泵入澆注混凝土倉(cāng)面，最后泵送拌制的混凝土。3混凝土的泵送初始時(shí)，應(yīng)慢速泵送，待泵送順利時(shí)，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均勻持續(xù)，必要時(shí)可減少混凝土的泵送速度，若停泵時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)每隔15min反泵一次，避免料斗內(nèi)的混凝土沉淀離析，若預(yù)計(jì)等待時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)將管中混凝土去除，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(shí)成型完畢。5混凝土泵送施工完畢后，要及時(shí)清洗攪拌車、輸送泵機(jī)、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(hào)材料名稱規(guī)格重要技術(shù)指標(biāo)1水泥52.5級(jí)詳見本工法5.2.12水洗機(jī)制砂3粗骨料4粉煤灰5泵送劑6水6.2施工所用機(jī)具設(shè)備表見表6.2-1。表6.2-1序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量用途1洗砂機(jī)1套水洗機(jī)制砂2振動(dòng)篩1套3皮帶機(jī)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(chǔ)存罐200t1套儲(chǔ)存原材料9粉煤灰儲(chǔ)存罐50t1套10碎石堆料場(chǎng)800m1套11外加劑儲(chǔ)存設(shè)施1套12裝載機(jī)ZL401臺(tái)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(tái)運(yùn)輸混凝土16通訊聯(lián)系設(shè)施1套17塔吊1000KN.m1臺(tái)吊運(yùn)機(jī)具18電梯1臺(tái)人員垂直運(yùn)輸19插入式振搗器Φ50插入式12臺(tái)混凝土搗固20抽水機(jī)揚(yáng)程11臺(tái)供水養(yǎng)護(hù)21裝載機(jī)1臺(tái)裝運(yùn)砂石料7質(zhì)量控制7.1原材料質(zhì)量控制1水、粗細(xì)骨料必須有實(shí)驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，經(jīng)檢測(cè)滿足規(guī)范原則規(guī)定后才干進(jìn)場(chǎng)使用。2水泥、粉煤灰、外加劑必須有出廠合格證，進(jìn)場(chǎng)后實(shí)驗(yàn)人員要復(fù)檢，滿足規(guī)范規(guī)定后才干使用。3水泥在出廠前，要進(jìn)行水泥與外加劑的相容性實(shí)驗(yàn)，只有相容性實(shí)驗(yàn)合格的水泥才干出廠。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(dòng)計(jì)量系統(tǒng)要定時(shí)進(jìn)行標(biāo)定，每班在使用前要檢查一次，確保計(jì)量精確，計(jì)量最大偏差不得超出：水泥、粉煤灰、水為±1%，粗細(xì)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，檢查合格后才干簽發(fā)出站，并且攪拌站隨機(jī)取樣5組試件，分別檢測(cè)混凝土的3天、7天、14天、28天的抗壓強(qiáng)度，其中1組試件備用。3混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)卸料前，必須檢測(cè)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?cái)嚢枵?。攪拌站能夠通過加入同水膠比的凈將或加入一定量的減水劑，調(diào)節(jié)混凝土達(dá)成設(shè)計(jì)規(guī)定后方可出站；若通過調(diào)節(jié)仍然達(dá)不到規(guī)定，則應(yīng)當(dāng)將該車混凝土報(bào)廢；嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場(chǎng)或混凝土的運(yùn)輸過程中加水。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)量原則和實(shí)驗(yàn)辦法》（JGJ56-84）4、《建筑用砂》（GB/T14684－）5、《建筑用碎石、卵石》（GB/T14685-）6、《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢查辦法原則》（JGJ52-）7、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）8、《通用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175－）。9、《公路工程水泥及水泥混凝土實(shí)驗(yàn)規(guī)程》(JTGE30-)10、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-》11、《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-）12、混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程（JGJ10-95）8安全方法8.1本工法執(zhí)行國(guó)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(chǎng)的安全設(shè)施、施工人員的安全培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)安全技術(shù)交底均應(yīng)恪守《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確保體系，加強(qiáng)施工過程中的安全檢查和控制，確保安全生產(chǎn)。8.4拌合設(shè)備、泵送設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備在使用前均應(yīng)檢查其性能與否可靠，確保設(shè)備運(yùn)行安全。8.5施工現(xiàn)場(chǎng)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(hù)開關(guān)。8.6拌合設(shè)備、泵送設(shè)備、運(yùn)輸設(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)保方法9.1機(jī)制砂加工場(chǎng)地應(yīng)遠(yuǎn)離城鄉(xiāng)人口密集區(qū)，選擇在居民稀少的城郊或農(nóng)村，減少機(jī)制砂加工的噪音對(duì)周邊居民的影響。9.2機(jī)制砂加工時(shí)，接一根小直徑的水管至碎石機(jī)進(jìn)料口，加工過程中始終保持小流量的進(jìn)水，確保砂石處在濕潤(rùn)狀態(tài)，避免加工場(chǎng)內(nèi)空氣中產(chǎn)生較大的粉塵而造成環(huán)境污染。9.3水洗機(jī)制砂時(shí)，設(shè)立三級(jí)沉淀池，從棒磨洗砂機(jī)出來的污水通過三級(jí)沉淀池沉淀，將清水回收循環(huán)運(yùn)用，留下的泥漿運(yùn)至棄土場(chǎng)集中解決，避免造成環(huán)境污染。10資源節(jié)省由于貴州省嚴(yán)重缺少河砂資源，以往省內(nèi)工程配制高強(qiáng)混凝土采用的河砂，需通過汽車、火車的多次轉(zhuǎn)運(yùn)，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中需耗費(fèi)大量的能源。采用本工法后，配制高強(qiáng)混凝土采用水洗機(jī)制