淺談西非紅土礫石混凝土施工工藝

牛洪豐

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

0 前 言

在非洲地區，傳統碎石資源稀缺、價格高昂，碎石材料成本占當地混凝土工程施工成本約35%～40%，而紅土礫石料供應充足、工程性質較好、價格低廉，如能實現紅土礫石代替傳統碎石拌制水泥混凝土用于施工，可大幅降低混凝土工程施工成本、加快當地基礎設施建設，能為當地創造巨大的社會經濟效益。

1 技術特點

本工藝通過對原材的改良和配合比的優化設計，實現低成本地產材料對替代高價稀缺材料，節約材料成本。施工工藝簡單，施工安全，質量可靠。能有效的開發利用本地特有的豐富閑置紅土礫石資源，避免資源浪費。無需開山取石，環保效益高。

2 西非紅土礫石混凝土施工工藝

2.1 施工工藝原理

本工藝利將紅土礫石破碎加工成不同粒級的含泥量≤1%、針片狀≤10%、壓碎值≤30%的單檔紅土碎石，通過摻配試驗將其合成為5～25 mm連續級配的紅土碎石作為紅土礫石混凝土用粗集料使用。利用紅土碎石粒形好、石質堅硬、性能穩定、表面粗糙與水泥膠砂的結合力強的特性，通過試驗優化粗集料合成級配曲線，以及確定水泥、外加劑、水、砂和粗集料的最佳摻配比例，進行配合比優化。配制出強度、工作性、耐久性滿足要求的紅土礫石混凝土。通過室內外試驗及理論分析對優化后的配合比進行驗證，最終實現紅土礫石混凝土在一般混凝土工程中的施工應用。

2.2 施工準備

按要求選定紅土礫石料源，根據設計要求及紅土碎礫石特性進行配合比設計并報監理審批，對進場材料進行試驗，原材質量應滿足表一要求。紅土礫石混凝土施工前，應完成場地平整、基坑開挖、墊層施工等準備工作。

表1 材料名稱、規格及主要技術指標

2.4 配合比設計

對紅土碎石進行篩分，依據《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T 3650-2020)規定的5～25 mm連續粒級進行摻配合成，優選出密實度最大、空隙率最小的最佳級配曲線，確定各檔紅土碎石的摻配比例，對單檔紅土碎石進行合成摻配。細集料宜選擇中砂，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

根據混凝土設計強度等級按照《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55-2011)(以下簡稱規程)規定計算配制強度。根據規程給出的經驗公式初步確定水膠比，根據使用部位及施工方法確定試配坍落度，參照卵石要求確定用水量及砂率。根據以上參數確定計算配合比。

在計算配合比的基礎上進行試拌，在計算水膠比不變的情況下調整配合比其他參數使新拌混凝土性能符合設計及施工要求，修正計算配合比，提出試拌配合比。

參照規程在試拌配合比基礎上進行混凝土強度試驗，采用三個不同水膠比的配合比進行強度試驗，即試拌配合比和在計算配合比基礎上水膠比±0.05、用水量不變、砂率可分別增加減少1%的另外兩組配合比，必要時可增加一組基礎水膠比-0.1的配合比作為輔助試驗。以上配合比的混凝土拌和物性能經試驗確定滿足要求后，標養28 d，分別測定抗壓強度，繪制強度-水膠比曲線。采用線性關系圖法確定略大于配制強度對應的水膠比，進而確定試驗室配合比。

施工時根據粗、細集料現場實測含水率，在試驗室配合比的基礎上計算出施工配合比用于指導拌合站拌制混凝土。

2.5 測量放樣

組織測量人員利用全站儀根據已閉合的導線點進行樁位放樣與復測，放出樁位線，控制樁位置選在不易移動和車輛壓不到的地方。測量人員按設計圖紙放出施工部位控制點，確認檢查無誤后進行放樣交樁。

2.6 模板支設

測量放線確定尺寸后，進行立模。混凝土基礎模板采用竹膠板模板或鋼模板。混凝土擋墻(包括八字墻、端墻)采用鋼模板。模板外側采用鋼管背肋，方木支撐加固；內側用方木支撐控制尺寸，擋墻模板加設拉筋。在模板上用紅油漆標注基礎頂面標高。

2.7 拌制和運輸

紅土礫石混凝土采用強制式攪拌機拌制，嚴格按照試驗室根據設計配合比及現場集料含水率確定的施工配合比配料，用重量法嚴格控制配料精度。采用混凝土運輸車運至現場。

2.8 現場澆筑

混凝土澆筑前對模板均勻涂刷脫模劑，到場混凝土均勻性和坍落度經檢查滿足要求后開始澆筑。利用串筒或溜槽將混凝土傾瀉入模，按不大于300 mm的分層厚度在整個結構平面內全面分層澆筑。第一層澆筑的混凝土初凝前澆筑第二層，如此逐層進行，直至澆筑結束。施工時從短邊開始，沿長邊進行。必要時也可分兩段，即從中間向兩端或從兩端向中間同時進行。

用插入式振搗棒振搗，移動間距不超過振動器作用半徑的1.5倍；與側模應保持50～l00 mm的距離；插入下層混凝土50～100 mm；每一處振動完畢后，應邊振動邊徐徐提出，對每一振搗部分必須振到該部分混凝土密實為止，密實的標志是混凝土停止下沉，表面呈現平坦、泛漿、不再冒出氣泡。避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預埋件。

澆筑至設計高程時，用鋁合金長刮尺表面刮平，在混凝土初凝前用木抹抹平、鋼抹壓光。需二次澆筑的在初凝壓光前進行植筋、鑿毛等處理。

2.9 拆模、養生

紅土礫石混凝土強度達到2.5 MPa以上，且能保證其表面及棱角不因拆模而受損時方可拆模，拆模過程中避免損壞混凝土表面。拆模完成立即進行覆蓋養生，養生時間不小于7 d，當紅土礫石混凝土強度達到設計強度的75%以上時方可停止養生進行下一步工序施工。

3 經濟社會效益

3.1 經濟效益

就本工藝依托工程對傳統工藝和本文工藝的經濟效益對比分析如表2所示。

表2 綜合成本核算和效益分析表

由表2分析得出：援岡比亞上河區公路橋梁項目MRC路應用本工藝后與傳統的混凝土施工工藝相比每立方米混凝土節約成本394.8元，節約成本28.76%，應用本工藝的經濟效益明顯。

3.2 社會效益

西非地區混凝土用的普通碎石稀缺，極大程度限制了當地的基礎設施建設，制約了當地的經濟發展。采用西非紅土礫石混凝土可以保證工程質量，加快當地普通混凝土工程施工建設，促進地產材料開發利用，帶動當地經濟發展。加工開采紅土礫石與加工開采普通碎石比，不需要過多的大型設備和人力消耗，不需要炸山、開山，更加節能環保。

4 結 論

該工藝在援岡比亞上河區公路橋梁項目的輻射工程——MRC路的施工中成功應用，取得了良好效果。加快了施工進度，降低了施工成本，并保證了公路質量，獲得了業主及當地人民的好評。

實踐證明，該工藝簡單易行、質量可靠、節材環保、成本低，同時有效開發利用地產材料，適用于在非洲等天然紅土礫石儲量豐富地區的一般混凝土工程施工中推廣應用。