淺談泵送混凝土配合比的設(shè)計

　　[論文關(guān)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(guī)模的日益擴大，泵送混凝土技術(shù)及施工方法在水利工程方面的應(yīng)用得到了巨大的發(fā)展。詳細介紹泵送技術(shù)，并結(jié)合實例，闡明泵送混凝土配合比的設(shè)計。 
　　　　　　 
　　目前，由于國家大興水利工程，如南水北調(diào)工程、三峽工程等，使得泵送混凝土技術(shù)及施工方法在水利工程方面的應(yīng)用得到充分體現(xiàn)。我國混凝土泵送技術(shù)已有50多年的歷史，泵送水平和泵送技術(shù)日益提高和完善，泵送混凝土的應(yīng)用正日趨擴大。一些發(fā)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(shù)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(shè)計原則 
　　 
　　泵送混凝土配合比設(shè)計方法，是在普通方法施工的混凝土配合比設(shè)計方法的基礎(chǔ)上結(jié)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(yīng)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(shù)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(fā)生分離。混凝土配合比的設(shè)計一定要遵循以下原則:穩(wěn)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(shù)最小原則。 
　　 
　　二、配合比設(shè)計思路 
　　 
　　泵送混凝土除了根據(jù)工程設(shè)計所需的強度外，還需要根據(jù)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(shè)計思路如下：以一定數(shù)量的粗骨料（5mm-50mm）形成密布的骨架空間網(wǎng)格，以相當數(shù)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(jù)以上思路，參考絕對體積設(shè)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(lián)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(shù)；a為灰漿裕度系數(shù)；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(shù)。 
　　三、配合比設(shè)計參數(shù) 
　　 
　�。ㄒ唬┗炷�土配制強度 
　　區(qū)分數(shù)理統(tǒng)計及非數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強度的不同，根據(jù)JGJ 552000普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程，混凝土配制強度應(yīng)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(tǒng)計資料確定，無歷史資料時應(yīng)按現(xiàn)行國家標準GB 502042002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范的規(guī)定取用（高于C35，σ=6．0 MPa）。 
　　根據(jù)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(xiàn)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(shù)理統(tǒng)計方法評定時，則應(yīng)采用大于號。 
　　GBJ107-87混凝土質(zhì)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(shù)理統(tǒng)計和非數(shù)理統(tǒng)計兩種。 
　　在實際工程中，由于結(jié)構(gòu)部位的不同，往往要求不同的評定方法，但很多單位僅按數(shù)理統(tǒng)計的方法進行混凝土配合比設(shè)計，導(dǎo)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(shù)理統(tǒng)計的工程部位，結(jié)果只能出現(xiàn)混凝土強度達不到設(shè)計要求的后果。 
　　（二）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(shù)（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(chǎn)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。 
　�。ㄈ�）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(jié)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(nèi)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(yīng)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(jié) 
　　 
　　在工程實際中，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計所規(guī)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(shù)要求，合理選用原材料及其用量間的比例關(guān)系，并設(shè)計出經(jīng)濟、質(zhì)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(yīng)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(shù)[M].北京，中國建筑工業(yè)出版，2000. 
　　[3]胡立峰，高標號泵送混凝土的配制技術(shù).山西建筑[J]，2007，（02）. 

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