淺談泵送混凝土配合比的設(shè)計(jì)
[論文關(guān)鍵詞]泵送 混凝土 配合比
[論文摘要]近年來(lái)，隨著混凝土工程的日益增多，及其規(guī)模的日益擴(kuò)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(xì)介紹泵送技術(shù)，并結(jié)合實(shí)例，闡明泵送混凝土配合比的設(shè)計(jì)。
目前，由于國(guó)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(guó)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(kuò)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(jìn)水平，但全國(guó)整體水平與世界先進(jìn)國(guó)家相比仍有較大差距。
一、配合比的設(shè)計(jì)原則
泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，是在普通方法施工的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上結(jié)合混凝土可泵性要求進(jìn)行確定。泵送混凝土對(duì)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(qiáng)度需求，同時(shí)要滿(mǎn)足長(zhǎng)距離泵送的需要。換句話(huà)說(shuō)，就是混凝土在達(dá)到可泵性要求時(shí)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(huà)說(shuō)，混凝土要有足夠的粘聚性，使其在運(yùn)輸、泵送、施工中不發(fā)生分離�；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計(jì)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(jì)思路
泵送混凝土除了根據(jù)工程設(shè)計(jì)所需的強(qiáng)度外，還需要根據(jù)泵送工藝所需的流動(dòng)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(jì)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(dāng)數(shù)量的細(xì)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(mǎn)粗骨料和細(xì)骨料的間隙，并包裹粗、細(xì)骨料的顆粒。形成均勻密實(shí)的混凝土，以滿(mǎn)足強(qiáng)度和耐久性的要求。泵送混凝土對(duì)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(shí)，泵送混凝土對(duì)粗骨料的級(jí)配也十分敏感。根據(jù)以上思路，參考絕對(duì)體積設(shè)計(jì)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(shí)密度，kg/m3；rgo為石料振實(shí)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(shí)密度，kg/L；rf為粉煤灰真實(shí)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(jì)參數(shù)
�。ㄒ唬┗炷僚渲茝�(qiáng)度
區(qū)分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計(jì)及非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定混凝土強(qiáng)度的不同，根據(jù)JGJ 552000普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程，混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：
式中：fcu.o混凝土配制強(qiáng)度，MPa；
fcu.k混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；
σ混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。
由施工單位自己歷年的統(tǒng)計(jì)資料確定，無(wú)歷史資料時(shí)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 502042002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)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(qiáng)度為：
在正常情況下，上式可以采用等號(hào)，但當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件與試驗(yàn)條件有顯著差異或重要工程對(duì)混凝土有特殊要求時(shí)，或C30及其以下強(qiáng)度混凝土在工程驗(yàn)收采用非數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定時(shí)，則應(yīng)采用大于號(hào)。
GBJ107-87混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度合格標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定方法分?jǐn)?shù)理統(tǒng)計(jì)和非數(shù)理統(tǒng)計(jì)兩種。
在實(shí)際工程中，由于結(jié)構(gòu)部位的不同，往往要求不同的評(píng)定方法，但很多單位僅按數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，導(dǎo)致實(shí)際試配強(qiáng)度均達(dá)不到49.9MPa。
對(duì)于一般單位而言，在一個(gè)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(jì)的工程部位，結(jié)果只能出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的后果。
（二）水灰比
泵送混凝土的水灰比除對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性有明顯影響外，對(duì)泵送粘性阻力也有影響。試驗(yàn)表明：當(dāng)水灰比小于0.45時(shí)，混凝土的流動(dòng)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(dāng)水灰比達(dá)到0.52后，對(duì)混凝土η影響不大，當(dāng)水灰比超過(guò)0.6時(shí)，會(huì)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(dòng)阻力較小，可泵性較好。在Ⅲ＃滑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(guò)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�；炷林屑尤胪饧觿�，增大混凝土拌合物的流動(dòng)性，減少水或水泥用量，提高混凝土強(qiáng)度及耐久性，降低大體積混凝土水化熱，同時(shí)有利于泵送和夏季施工。
SW1減水劑能使混凝土的凝結(jié)時(shí)間延緩1～3h，對(duì)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(guò)多，會(huì)使混凝土硬化進(jìn)程變慢，甚至長(zhǎng)時(shí)間不硬化，降低混凝土的強(qiáng)度，因此，須嚴(yán)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(duì)不同水泥有不同的適應(yīng)性，當(dāng)使用的水泥品種或水泥的礦物成分含堿量及細(xì)度不同時(shí)，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(shí)際中，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所規(guī)定的混凝土強(qiáng)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(jì)出經(jīng)濟(jì)、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(chǎng)地受地理?xiàng)l件的限制。
參考文獻(xiàn)：
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