泵送LC25陶粒混凝土的配制及工程應(yīng)用

張保平

（哈密重力混凝土福利有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839000）

泵送LC25陶粒混凝土的配制及工程應(yīng)用

張保平

（哈密重力混凝土福利有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839000）

本文根據(jù)項(xiàng)目概況針對輕骨料混凝土的特點(diǎn)，從輕骨料混凝土配合比設(shè)計入手，詳細(xì)介紹了輕骨料混凝土的設(shè)計步驟以及混凝土生產(chǎn)和泵送施工的注意事項(xiàng)。

輕骨料混凝土；配合比設(shè)計；生產(chǎn)應(yīng)用

0 項(xiàng)目概況

哈密市恒信熱力有限公司供熱區(qū)域電能替代煤改電及配套設(shè)施項(xiàng)目是新疆首次引進(jìn)的新技術(shù)。本項(xiàng)目響應(yīng)自治區(qū)“電能替代、電話新疆”文件精神，采用高壓電極鍋爐，將新疆原有資源“氣電、光電”充分利用，達(dá)到節(jié)能效果。

本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)為鋼梁框架結(jié)構(gòu)，為了減輕鋼梁框架結(jié)構(gòu)荷載，保溫、隔熱、耐火，其中二層設(shè)備間樓板采用 LC25輕骨料混凝土，混凝土方量約 178 方，需要泵車泵送澆筑。

1 輕骨料混凝土的特點(diǎn)

輕骨料混凝土是用輕粗骨料、輕砂（或普通砂）、水泥和水配制而成的干表觀密度不大于 1950kg/m3 的混凝土。具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、保溫、抗震性能好、耐火性能高等特點(diǎn)。

泵送輕骨料混凝土因?yàn)檩p骨料孔隙率和吸水率比普通骨料大，所以，輕骨料混凝土的泵送比普通混凝土困難得多。在泵送壓力下，輕骨料會急劇吸收拌合物中的水分，使泵送管道內(nèi)的拌合物坍落度明顯下降，和易性變差，影響泵送，甚至發(fā)生堵泵現(xiàn)象。當(dāng)壓力消失后，輕骨料內(nèi)部吸收的水分又會釋放出來，影響輕骨料混凝土的凝結(jié)和硬化后的性能。

為了充分利用輕骨料混凝土的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)輕骨料混凝土在使用上的一些不足，本文根據(jù)項(xiàng)目概況從輕骨料混凝土配合比設(shè)計入手，詳細(xì)介紹了輕骨料混凝土的設(shè)計步驟以及混凝土生產(chǎn)和泵送施工的注意事項(xiàng)，供同行參考。

2 輕骨料混凝土配合比的設(shè)計

輕骨料混凝土的配合比設(shè)計是通過初步試算，然后經(jīng)過試配調(diào)整確定的。其設(shè)計方法有絕對體積法和松散體積法。由于本項(xiàng)目設(shè)計的輕骨料混凝土是砂輕混凝土，所以這里采用的是絕對體積法。

2.1 配合比設(shè)計原則

絕對體積法計算配合比的原則為：假定每立方米砂輕混凝土的絕對體積為各組成材料的絕對體積之和，其中，砂率是根據(jù)砂子填充骨料空隙的原理來計算的。

2.2 配合比設(shè)計步驟

（1）原材料及主要技術(shù)指標(biāo)

水泥：選用哈密弘毅建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 P·O42.5，安定性合格、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 26.4%、28d 抗壓強(qiáng)度 49MPa；

粉煤灰：選用哈密仁和礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的 F 類 Ⅱ 級灰，細(xì)度 15%、需水量比 100%、燒失量 4.2%；

砂：選用哈密心怡有限公司生產(chǎn)的水洗天然河砂中砂，細(xì)度模數(shù) 2.9、顆粒級配良好；

輕骨料：選用哈密興安達(dá)新型材料有限公司生產(chǎn)的5～20mm 頁巖陶粒，陶粒的堆積密度 690kg/m3、顆粒表觀密度 1380 kg/m3、24h 吸水率 11%、筒壓強(qiáng)度 2.0MPa；

外加劑：選用哈密友利科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，減水率 25%，推薦摻量：按膠凝材料的1.8%；

水：選用生活飲用水。

（2）計算輕骨料混凝土的試配強(qiáng)度

本項(xiàng)目輕骨料混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為 LC25，參照輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程表 5.1.3 取 σ = 5.0，

則：?cu,o= ?cu,k+ 1.645 σ = 25 + 1.645×5.0 = 33(MPa)。

（3）計算輕骨料混凝土的膠凝材料用量

根據(jù)輕骨料混凝土的試配強(qiáng)度和輕骨料的密度等級，參照 JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》表 5.2.1，可確定膠凝材料的用量為：C = 420kg。

根據(jù)《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》中泵送輕骨料混凝土的技術(shù)要求：泵送輕骨料混凝土宜摻加 Ⅰ、Ⅱ 級粉煤灰、礦物微粉或其他摻合料。本設(shè)計單摻粉煤灰，參照輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程表 5.2.1，粉煤灰取代水泥率為：βc= 20% 。

由此可確定

水泥用量 mc= C×(1- βc)= 420×0.8 = 33(kg)粉煤灰用量 mf= C×βc= 420×0.2 = 84(kg)。（4）計算輕骨料混凝土的凈用水量

本項(xiàng)目輕骨料混凝土要求是泵送、現(xiàn)澆、人工振搗，坍落度要求 210mm。參照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》表 5.2.3，可選取凈用水量為：W = 200kg。

根據(jù)《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》中泵送輕骨料混凝土的技術(shù)要求：泵送輕骨料混凝土宜摻加泵送劑、減水劑和引氣劑等外加劑。本設(shè)計使用聚羧酸高性能減水劑，減水率為25%。

由此可確定凈用水量

（5）確定輕骨料混凝土的砂率

根據(jù)本項(xiàng)目輕骨料混凝土的用途，參照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》表 5.2.4及 B.3.5 要求，選取砂率為：Sp= 45%。

（6）計算輕骨料混凝土粗細(xì)骨料的用量確定砂的用量 ms

確定陶粒用量

式中：

Vs——砂的體積；

ρs——砂的相對密度；

ρc——水泥的相對密度；

ρf——粉煤灰的相對密度；

ρw——水的密度；

vα——陶粒的體積；

ραp——陶粒的顆粒表觀密度；

α——混凝土含氣量百分?jǐn)?shù)。

（7）計算輕骨料混凝土的總用水量

經(jīng)測試，陶粒的吸水率為 11%，即附加用水量mwα= 479×0.11 = 53(kg)

則總用水量為：mwt= mwn+ mwα= 150+53 = 203(kg)（8）計算輕骨料混凝土的減水劑用量

減水劑摻量為膠凝材料的 1.8%，可確定減水劑用量

（9）計算輕骨料混凝土的干表觀密度

本項(xiàng)目輕骨料混凝土設(shè)計密度 1800kg/m3，按絕對體積法計算的混凝土干表觀密度為 1814kg/m3，誤差為 0.8%，小于規(guī)定值 2%，符合規(guī)范要求。

因此可得輕骨料混凝土的初步設(shè)計配合比見表 1。

表1 初步設(shè)計配合比 kg/m3

（10）對輕骨料混凝土的初步設(shè)計配合比進(jìn)行試拌、調(diào)整

將以上初步配合比按 20L 稱量進(jìn)行試拌，出機(jī)后發(fā)現(xiàn)混凝土拌合物有泌漿現(xiàn)象，保水性差，漿骨有些分離，測得混凝土坍落度為 250mm、擴(kuò)展度為 600mm。針對此種情況，在保證初步設(shè)計配合比不變的情況下，通過降低減水劑摻量來改變混凝土拌合物的狀態(tài)。

將減水劑摻量由 1.8% 調(diào)整為 1.6%，即得減水劑用量為：mjt= C×1.6% = 420×0.016 = 6.7(kg)

再對初步設(shè)計配合比進(jìn)行稱量試拌，出機(jī)后混凝土拌合物狀態(tài)一般，陶粒有些密集上浮，不能很好得被漿體包裹，測得坍落度為 220mm、擴(kuò)展度 480mm，容重為 1920kg/m3，此拌合物狀態(tài)要滿足泵送施工要求還需再作調(diào)整。

針對該混凝土拌合物出現(xiàn)不均勻、略有分層、包裹性不好現(xiàn)象，可用增加膠材用量、提高砂率、降低陶粒用量的方法來進(jìn)行調(diào)整。仍按上述步驟計算得：

調(diào)整膠凝材料的用量為：C = 450kg、粉煤灰取代水泥率為：βc= 25%

則水泥用量為：mc= 337kg 粉煤灰用量為：mf= 113kg

調(diào)整砂率為：Sp= 46%

則砂的用量 ms=813kg 陶粒用量 mα= 506kg

減水劑用量為：mj= 7.2kg

計算調(diào)整后的混凝土干表觀密度為：ρcd= 1836kg/m3，符合誤差要求。

則得輕骨料混凝土的調(diào)整設(shè)計配合比見表 2。

表2 調(diào)整后的配合比 kg/m3

將調(diào)整后的配合比進(jìn)行試拌，出機(jī)后，混凝土拌合物狀態(tài)良好，黏聚性好、保水性好，測得坍落度為 210mm、擴(kuò)展度為 460mm，測得容重為 1940 kg/m3。

將以上狀態(tài)良好的混凝土拌合物裝模成型，經(jīng)標(biāo)養(yǎng) 28d后測得其抗壓強(qiáng)度為 32.1MPa、干表觀密度為 1810kg/m3，符合 LC25 的設(shè)計要求，則此配合比可作為選定配合比。

（11）確定輕骨料混凝土的最終設(shè)計配合比

通過對選定配合比進(jìn)行質(zhì)量校正，

計算濕表觀密度為：ρcc= 1979kg/m3

實(shí)測濕表觀密度為：ρco= 1940kg/m3

校正系數(shù)為：η= ρco/ρcc= 1940/1979 =0.98

得最終設(shè)計配合比見表 3。

表3 最終配合比 kg/m3

3 輕骨料混凝土的生產(chǎn)

（1）生產(chǎn)前，測得砂的含水率為 4%，設(shè)計配合比時因考慮陶粒吸水，已加了附加用水，所以使用的陶粒為干陶粒，不預(yù)濕。

則生產(chǎn)用砂為：797×(1 + 0.04) =829(kg)

生產(chǎn)用水為：199 - 797×0.04 = 167(kg)

即得生產(chǎn)配合比見表 4。

表4 生產(chǎn)配合比 kg/m3

（2）生產(chǎn)過程中，為使陶粒能在攪拌機(jī)內(nèi)充分吸水，攪拌時間可延長至 3min。

（3）出機(jī)后，測得混凝土坍落度為 200mm、擴(kuò)展度為450mm，和易性良好，測得混凝土容重為 1930 kg/m3。目，該項(xiàng)目對哈密市，對新疆電力行業(yè)都具有重大的開拓性意義。

[1] JGJ 51—2002，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] 朱效榮．?dāng)?shù)字量化混凝土實(shí)用技術(shù)[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社，2015．

[3] 李繼業(yè)等．混凝土配制實(shí)用技術(shù)手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，第三版，2014: 76-94．

［通訊地址］新疆哈密市 312 國道旁紅星渠北側(cè) 哈密重力混凝土福利有限責(zé)任公司（839000）

4 混凝土的運(yùn)輸及泵送施工

（1）在運(yùn)輸過程中，為防止輕骨料混凝土分層，陶粒密集上浮，保證拌合物的均勻性和工作性，攪拌車應(yīng)確保罐體正常勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速一般為 3～6r/min，不得停轉(zhuǎn)。

（2）在泵送前，混凝土攪拌車應(yīng)用中、高速檔旋轉(zhuǎn)攪拌1min，使拌合物攪拌均勻再卸料。

在泵送后，中斷喂料作業(yè)時，攪拌車應(yīng)保持罐體低速轉(zhuǎn)動，同時泵車集料斗里的攪拌機(jī)也應(yīng)處于攪拌狀態(tài)，以防止分層、陶粒上浮。

當(dāng)泵送等待時間較長時，為防止泵車輸送管內(nèi)混凝土因分層堵管，在泵送前可重復(fù)進(jìn)行反泵和正泵，直至泵送順利。

（3）輕骨料混凝土經(jīng)泵送后，到達(dá)澆筑位置時，坍落度已降為 170mm，損失較大。工人施工比較費(fèi)勁，效率低。在提高減水劑摻量，加大混凝土出廠坍落度后，現(xiàn)場坍落度200mm 時，利于施工。當(dāng)現(xiàn)場坍落度在 220mm 時，陶粒上浮、不易抹面、二次搓壓面的間隔時間長，不利施工。當(dāng)陶粒上浮時，不得將陶粒刮走，應(yīng)壓入混凝土中，保證混凝土配合比與設(shè)計相符。

5 結(jié)束語

（1）該項(xiàng)目的 LC25 輕骨料混凝土從原材料的選用、配合比的設(shè)計、生產(chǎn)及施工各個環(huán)節(jié)都嚴(yán)格按規(guī)范要求操作執(zhí)行。173 方混凝土從中午 12 點(diǎn) 40 開始澆筑至下午 18 點(diǎn) 20 結(jié)束，泵送順利，沒有出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。

（2）該項(xiàng)目于 2016 年 11 月 11 日通過質(zhì)監(jiān)站的驗(yàn)收，于 11 月 13 日正式投入 24 小時運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好。這是哈密市政府首次為落實(shí)國家電網(wǎng)公司“以電代煤、以電代油”，電能替代戰(zhàn)略而實(shí)施的電力需求側(cè)綜合試點(diǎn)重點(diǎn)項(xiàng)

Preparation and engineering application of Pumping LC25 ceramsite concrete

Zhang Baoping
(Hami Gravity Concrete Fuli Co., Ltd., Hami Xinjiang 839000)

According to the characteristics of lightweight aggregate concrete, starting with the mix proportion design of lightweight aggregate concrete, this paper introduces the design steps of lightweight aggregate concrete and the attention of concrete production and pumping construction.

lightweight aggregate concrete; mix design; production application

張保平（1982—），男，工程師，現(xiàn)任職于哈密重力混凝土福利有限公司總工。