淺談泵送混凝土配合比的設計

淺談泵送混凝土配合比的設計

　　[論文關鍵詞]泵送 混凝土 配合比 

　　[論文摘要]近年來，隨著混凝土工程的日益增多，及其規模的日益擴大，泵送混凝土技術及施工方法在水利工程方面的應用得到了巨大的發展。詳細介紹泵送技術，并結合實例，闡明泵送混凝土配合比的設計。 
　　　　　　 
　　目前，由于國家大興水利工程，如南水北調工程、三峽工程等，使得泵送混凝土技術及施工方法在水利工程方面的應用得到充分體現。我國混凝土泵送技術已有50多年的歷史，泵送水平和泵送技術日益提高和完善，泵送混凝土的應用正日趨擴大。一些發展泵送混凝土較早的城市，泵送混凝土在混凝土工程量中占的比例和泵送技術已接近世界先進水平，但全國整體水平與世界先進國家相比仍有較大差距。 
　　 
　　一、配合比的設計原則 
　　 
　　泵送混凝土配合比設計方法，是在普通方法施工的混凝土配合比設計方法的基礎上結合混凝土可泵性要求進行確定。泵送混凝土對其可泵性有特殊的要求，即:要求混凝土具有建筑工程所要求的強度需求，同時要滿足長距離泵送的需要。換句話說，就是混凝土在達到可泵性要求時應服從于阿布拉姆斯水灰比定則。而且，泵送混凝土的骨料分離系數要盡可能小。換句話說，混凝土要有足夠的粘聚性，使其在運輸、泵送、施工中不發生分離�；炷�土配合比的設計一定要遵循以下原則:穩定骨料所需骨料用量原則；最大限度密度填充原則；混凝土可泵性原則；骨料離析系數最小原則。 
　　 
　　二、配合比設計思路 
　　 
　　泵送混凝土除了根據工程設計所需的強度外，還需要根據泵送工藝所需的流動性、不離析、少泌水的要求配制可泵性的混凝土混合料。泵送混凝土具體的配合比設計思路如下：以一定數量的粗骨料（5mm-50mm）形成密布的骨架空間網格，以相當數量的細骨料（小于5mm）最大限度地填充骨架空隙，以膠凝材料漿體最大限度地填滿粗骨料和細骨料的間隙，并包裹粗、細骨料的顆粒。形成均勻密實的混凝土，以滿足強度和耐久性的要求。泵送混凝土對粗骨料有特殊的要求。如125輸送管要求可用卵石最大粒徑為40mm，碎石為30mm，150輸送管要求混凝土所用卵石最大粒徑為50mm，碎石為40mm。同時，泵送混凝土對粗骨料的級配也十分敏感。根據以上思路，參考絕對體積設計法，有方程如下： 
　　 Ks=（S/rso）/[（1/rso）-（1/1 000rg）]·G 
　　a=（ W+C/rc+F/rg）/（1 000/rso-1/rs）·S 
　　W=K·（C+F） 
　　W+C/rc+S/rs+G/rg+F/rf=1 000 
　　F/（C+F）=Kf 
　　聯立以上各式求解： 
　　S=1 000/[a（1 000/rgo-1/rs）+1/rs+1 000rg/（1 000rg-rgo）·Ksrso] 
　　G=1 000S/[（100/rso-1/rg）·Ksrso 
　　C=（1 000-S/rs-G/rg）/[K+k·kf/（1-kf）+1/rc+kf/（1-kf）rf] 
　　F=[kf/（1-kf）]·C 
　　W=K·（C+F） 
　　其中，Ks為砂料裕度系數；a為灰漿裕度系數；rso為砂料振實密度，kg/m3；rgo為石料振實密度，kg/m3；rg為石料表觀密度，kg/L；rs為砂料表觀密度，kg/L；G為石用量，kg/m3；S為砂用量，kg/m3；F為粉煤灰用量，kg/m3；C為水泥用量，kg/m3；Rc為水泥真實密度，kg/L；rf為粉煤灰真實密度，kg/L；W為水用量，kg/m3；K為水灰比；Kf為粉煤灰摻量系數。 
　　三、配合比設計參數 
　　 
　�。ㄒ唬┗炷�土配制強度 
　　區分數理統計及非數理統計方法評定混凝土強度的不同，根據JGJ 552000普通混凝土配合比設計規程，混凝土配制強度應按下式計算： 
　　 
　　式中：fcu.o混凝土配制強度，MPa；  
　　 fcu.k混凝土立方體抗壓強度標準值，MPa； 
　　 σ混凝土強度標準差，MPa。 
　　由施工單位自己歷年的統計資料確定，無歷史資料時應按現行國家標準GB 502042002混凝土結構工程施工質量驗收規范的規定取用（高于C35，σ=6．0 MPa）。 
　　根據此公式，以C40混凝土為例，C40混凝土的配制強度為：

　　在正常情況下，上式可以采用等號，但當現場條件與試驗條件有顯著差異或重要工程對混凝土有特殊要求時，或C30及其以下強度混凝土在工程驗收采用非數理統計方法評定時，則應采用大于號。 
　　GBJ107-87混凝土質量檢驗評定標準中對混凝土抗壓強度合格標準的評定方法分數理統計和非數理統計兩種。 
　　在實際工程中，由于結構部位的不同，往往要求不同的評定方法，但很多單位僅按數理統計的方法進行混凝土配合比設計，導致實際試配強度均達不到49.9MPa。 
　　對于一般單位而言，在一個工程中通常只有混凝土配合比，加之管理不到位，也往往用于要求非數理統計的工程部位，結果只能出現混凝土強度達不到設計要求的后果。 
　�。ǘ�）水灰比 
　　泵送混凝土的水灰比除對混凝土強度和耐久性有明顯影響外，對泵送粘性阻力也有影響。試驗表明：當水灰比小于0.45時，混凝土的流動阻力很大，泵送極為困難。隨著水灰比增大粘性阻力系數（η）逐漸降低，當水灰比達到0.52后，對混凝土η影響不大，當水灰比超過0.6時，會使混凝土保水性、粘聚性下降而產生離析易引起堵泵。因此，泵送混凝土水灰比選擇在0.45～0．6之間，混凝土流動阻力較小，可泵性較好。在Ⅲ�；�坡體剩余工程施工中，泵送混凝土水灰比為0.48。 
　　（三）泵送混凝土外加劑及其摻量 
　　湖北某水閘改建工程過程中，用于泵送混凝土的外加劑，主要是SW1緩凝型高效減水劑。混凝土中加入外加劑，增大混凝土拌合物的流動性，減少水或水泥用量，提高混凝土強度及耐久性，降低大體積混凝土水化熱，同時有利于泵送和夏季施工。 
　　SW1減水劑能使混凝土的凝結時間延緩1～3h，對泵送大體積混凝土夏季施工有利。其摻量越多，在一定范圍內減水效果越明顯；但若摻量過多，會使混凝土硬化進程變慢，甚至長時間不硬化，降低混凝土的強度，因此，須嚴格控制摻量。SW1減水劑摻量為水泥用量的0．6％～0．8％，夏季溫度較高，混凝土坍落度損失大，摻量取大值；冬季施工，摻量取小值。SW1減水劑對不同水泥有不同的適應性，當使用的水泥品種或水泥的礦物成分含堿量及細度不同時，減水劑的摻用效果不同，其最佳適宜摻量也不同。 
　　 
　　四、小結 
　　 
　　在工程實際中，應根據結構設計所規定的混凝土強度及特殊條件下混凝土耐久性、和易性等技術要求，合理選用原材料及其用量間的比例關系，并設計出經濟、質量好、泵送效率高的混凝土。水利工程多為野外施工，施工場地受地理條件的限制。 
　　 
　　參考文獻： 
　　[1]曹文達，新型混凝土及其應用[M].北京.金盾出版社，2001. 
　　[2]趙志縉、趙帆，混凝土泵送施工技術[M].北京，中國建筑工業出版，2000. 
　　[3]胡立峰，高標號泵送混凝土的配制技術.山西建筑[J]，2007，（02）. 

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