高墩泵送机制砂混凝土施工工法

来源：职称驿站所属分类：机械论文发布时间：2012-09-24 09:01:45浏览：次

　　1. 前言
　　
　　摘要：随着工程建设和混凝土的技术进步，高强度、高性能混凝土应用日益广泛，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O．075mm颗粒含量为准，大于C30等级混凝土O．075mm颗粒含量不大于10％。在高墩泵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，但粉末含量多可泵性好，因此要求机制砂小于O．075mm颗粒须适量，故机制砂要除尘（水洗或风吹）减少粉尘含量，处理后的机制砂满足国标要求。
　　关键词：工法，混凝土，机制砂，高墩泵送
　　一、工程概况
　　我公司承建的厦蓉高速格都段BT10标排调河1#特大桥，最大桥高182m，主桥最大墩高132m。大桥全长653.9m。主桥上部结构为（105+200+105）米预应力砼连续刚构，引桥上部结构为30米预应力砼T型梁，下部结构为空心墩及柱式墩、桩基础。排调河1#特大桥工程共有C30级砼1.15万方,C40级砼2.37万方,C50级砼2.34万方,采用高墩泵送工艺。该工程自2008年5月起施工，预计2010年4月竣工。从现阶段施工情况看，该施工工艺满足各项设计要求，各结构物砼强度及性能良好。
　　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，按照本工法施工的机制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，除机制砂要求水洗或风吹处理外，还可使用高效减水剂（聚羧酸），没有其他特殊的施工要求。
　　4对碎石加工机制砂，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、高墩泵送混凝土的原材料、外加剂选用，配合比设计及施工质量控制提出了具体要求。
　　三、本工法的适用范围
　　本工法适用于公路铁路建设中的预应力高强混凝土、高层混凝土的泵送施工，及其它民用建筑等混凝土施工。
　　四、施工工艺原理
　　1配制原理
　　将机制山砂除尘后，在普通混凝土组份的基础上，再掺入缓凝高效聚羧酸减水剂、粉煤灰等外掺料，在低水灰比条件下，制得坍落度损失小、泵送性好、和易性好、强度高和耐久性高的混凝土。
　　2机制砂加工要求
　　机制砂要求使用坚硬的非活性碳酸盐岩石做原料，经机械破碎，小于5mm颗粒就是机制砂，要求母料不得含泥土或杂质（真正石粉可增加混凝土可泵性，对强度影响很小；泥土对强度和坍损影响较大），因此为确保质量，用制砂机将40-60mm碎石直接破碎，杂质含量有控制，级配好，且颗粒圆滑，棱角偏小，配制的混凝土可泵性好。
　　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、外加剂、配合比以及搅拌、运输各个环节加强有力的控制，保证混凝土工作性和良好可泵性，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，可以看成是层次结构，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（主要机制砂级配、石粉含量控制），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。
　　（1）水泥应选用质量稳定、旋窑生产的普通硅酸盐水泥，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。水泥刚出厂时若有一定热量，则需存放一至两天，但存放期不宜超过十天，其技术指标应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GBl75-2007)。
　　（2）机制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2.6-3.6，压碎指标小于35％，小于0.075mm颗粒含量8～10％，含泥量小于2％，堆积密度1.63g/cm3左右，空隙率40％，比重2.7g/cm3左右，颗粒级配应在级配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≤8.0％。其他指标应符合《普通混凝±用砂质量及检验方法标准》(JGJ52-2006)和《建筑用砂》(GB／T14684-2001)。
　　（3）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4.75～31.5mm，含泥量小于1％，针片状颗粒含量不大于8％，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≤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标准》(JGJ52-2006)。
　　（4）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。
　　（5）粉煤灰的主要成分为活性氢化硅、活性氢化铝等，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》(GBl596-91)中Ⅰ、Ⅱ级灰要求。
　　（6）减水剂采用高效聚羧酸减水剂，夏天能够缓凝和早强，冬天在缓凝和早强基础上具有保温保水效果。外加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。外加剂配制的混凝土坍落度损失1h内不大于2cm。其他技术指标应参考《混凝土减水剂质量标准和试验方法》(JGJ56-84)。在采购外加剂时应与生产厂具体恰商技术指标，专项配制。
　　5混凝土配合比设计原则
　　（1）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)。
　　（2）混凝土配制强度按照下式计算
　　fcu.o≥fcu.k+1.645δ
　　式中:fcu.o一混凝土配制强度(MPa)
　　fcu.k一混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)
　　δ一混凝土强度标准差(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，配制强度宜取设计值的1.15倍。
　　（3）混凝土水胶比不大于0.5，一般在0.3～0.5之间；需水量小于190／m3；胶凝材料总量小于550Kg／m3。
　　（4）高层泵送混凝土坍落度宜为18±2cm，以泵管出口检测为准。
　　（5）高层泵送混凝土砂率应稍偏大，根据机制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42～46％之间。
　　五、工法施工工艺
　　1混凝土拌制工艺流程(见图5.1)
　　
　　
　　图5.1混凝土拌制工艺流程图
　　
　　2施工要点
　　（1）机制砂
　　1．机制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。
　　2．机制砂在加工过程中，要经常检查筛网是否破损，及时更换，粉尘含量调整控制除尘，要将≤O．075mm颗粒和粉尘控制在10%以内，又要保证机制砂的级配连续和细度模数，使其达到标准要求。
　　3．机制砂在生产过程中，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检测一次。检测砂的细度模数、粉泥含量及压碎指标和坚固性试验。
　　（2）混凝土拌制
　　1．混凝土搅拌站必须储备足够的材料数量，保证水泥出厂前存放二至三天，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。
　　2．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。
　　（3）混凝土的运输
　　1．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。
　　2．混凝土搅拌运输车在运输途中，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。
　　（4）混凝土的泵送
　　1．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。
　　2．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3～5min开泵一次，防止料斗内的混凝土沉淀离析。
　　3．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。
　　4．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、相关机具设备(见表6.1)
　　表6.1机具设备
　　序号名称型号数量用途
　　1 制砂机  一套制砂
　　2 振动筛  一套
　　3 皮带机  一套
　　4 水源用水泵  一套
　　5 循环水用水泵  一套
　　6 洗浆泵  一套
　　7 制砂及堆料设施 200t 一套
　　8 水泥储存罐 200t 一套储存原材料
　　9 粉煤灰储存罐 50t 一套
　　10 碎石堆料场 800m3 一套
　　11 外加剂储存设施  一套
　　12 装载机 ZL40 一台混凝土搅拌
　　13 搅拌站 500L 一套
　　14 混凝土输送泵及泵管 SANY60C 两套泵送混凝土
　　15 混凝土输送搅拌车  数台运输混凝土
　　16 通讯联络设施  一套
　　17 装载机  一台装运砂石料
　　
　　
　　七、劳动组织（见表7.2）
　　
　　表7.2劳动组织
　　序号职务人数分工
　　1 制砂场负责人 1 制砂场组织与协调
　　2 混凝土施工负责人 1 混凝土运输及泵送施工的组织与协调
　　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 输送泵操作与保养
　　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 电器的安装管理与维修
　　12 混凝土工 20 布管、拆管、捣固等工作
　　
　　
　　八、工法施工质量控制
　　
　　1原材料质量控制
　　
　　（1）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。
　　（2）水泥、粉煤灰、外加剂必须有出厂合格证和使用说明书，进场后要经过复检，满足规范要求后才能使用。
　　（3）水泥在进场前要复检，并同外加剂进行相容性试验，只有相容性试验合格的水泥才能使用。
　　(.4)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
　　(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，确保计量准确，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)浇注混凝土取样要按照分批混凝土的方量和各施工环节的要求共同确定。
　　(3)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、28天的抗压强度，其中1组试件备用、一组送交监理。
　　(4)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。
　　3施工操作过程控制
　　编制好施工组织设计计划，说明施工方法和技术措施，经批准后方可实施，严格按施工图纸并经施工监理批准后实施。
　　4施工完质量检测
　　施工完质量检测主要是抽样检测，现场抽取试样。
　　九.工程施工安全措施
　　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.工程施工环保措施
　　1生产机制砂要求在输送带上喷雾洒水，拌和站要求安装成全封闭型，料场要搭设雨棚。
　　2清洗拌和站搅拌机以及混凝土运输车所产生的灰水要设置过滤池，不得流入河中。
　　3施工结束，对混凝土输送车，输送泵和泵管之间的机制砂混凝土及时清洗。施工过程产生的其他剩余残废弃物应及时回收，以防污染山林。
　　4重视环境质量、加强环保工程建设,保持环境相对稳定和生态平衡。。对开采山体要实行绿化，搞好以植树种草为中心的生态恢复建设。
　　十一.、结束语
　　
　　普通山砂由于泥粉含量高，混凝土的后期收缩徐变大，可能影响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。采用水洗机制砂，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，机制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难题。