機(jī)制砂泵送混凝土施工配合比優(yōu)化與效益分析

蔣曉磊 申鐵軍

收稿日期：2024-01-29

作者簡(jiǎn)介：蔣曉磊（1988—），男，本科，高級(jí)工程師，從事道路建設(shè)管理工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級(jí)工程師，從事道路工程研究工作。

摘要 文章從機(jī)制砂泵送混凝土理論配合比優(yōu)化、試驗(yàn)室配合比優(yōu)化兩方面闡述了水泥混凝土原材料、拌和站、澆筑現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制措施。研究表明，混凝土拌和工序的過(guò)程控制是否嚴(yán)密，混凝土拌和物、配合比、和易性是否保持穩(wěn)定，直接影響混凝土的質(zhì)量。因此，熟悉混凝土拌和物關(guān)鍵工序并對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行細(xì)致嚴(yán)密的控制，是保證混凝土拌和物質(zhì)量的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 機(jī)制砂；泵送混凝土；配合比優(yōu)化

中圖分類號(hào) U416.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）11-0192-03

0 引言

由于機(jī)制砂泵送混凝土黏度較河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180～220 mm，其單方用水量一般在170～185 kg/m3左右，這與河砂混凝土較低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度時(shí)，如使用較低的用水量，必然導(dǎo)致外加劑超摻，從而導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土流動(dòng)性大，導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量無(wú)法保證[1-3]。

1 配合比優(yōu)化

1.1 理論配合比優(yōu)化

（1）機(jī)制砂由于存在規(guī)格不一、級(jí)配不良、表面粗糙、石粉含量偏高、需水量較大等缺陷，在混凝土配制技術(shù)上和河砂差異較大。配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)與難點(diǎn)就在于解決機(jī)制砂上述缺陷在配合比中帶來(lái)的流動(dòng)性差[4]。

（2）水膠比計(jì)算宜采用地方性標(biāo)準(zhǔn)《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》（DB22/016—2010）αa、αb值0.46和0.30，普通為0.53和0.20，適當(dāng)降低水膠比[5]。

（3）機(jī)制砂成品不規(guī)則，顆粒棱角尖銳，針片狀較多，天然砂顆粒規(guī)則、細(xì)膩，因此達(dá)到相同流動(dòng)度的混凝土，相同細(xì)度模數(shù)的機(jī)制砂要比河砂大2%～4%砂率，但合理砂率需經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證最終確定[6]。

（4）單方用水量。機(jī)制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中顆粒間內(nèi)摩阻力較大。但黏性大、泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)上加水來(lái)降低黏度，因而，做機(jī)制砂配合比設(shè)計(jì)時(shí)，不能過(guò)度追求使用外加劑降低機(jī)制砂混凝土的單方用水量，機(jī)制砂混凝土單方用水量應(yīng)設(shè)計(jì)的比河砂混凝土略大[7-8]。與消泡劑成分的合理參配。目前所使用減水劑均不同程度含有引氣成分，以降低混凝土的黏度，增加流動(dòng)性。但減水劑引氣產(chǎn)生的氣泡多為有害氣泡，泡型不規(guī)則，偏大。

（5）摻粉煤灰增加流動(dòng)性。

（6）減水劑引氣劑，合理?yè)脚湎輨菪筒涣肌⑵蟮臍馀荩優(yōu)闅馀葺^小，數(shù)量較多，分布均勻的有益氣泡，有效改善混凝土外觀質(zhì)量[9]。

1.2 試驗(yàn)室配合比優(yōu)化

（1）減水劑滿足聚羧酸高性能減水劑要求，新拌混凝土坍落拓展度控制在600～650 mm，拓展時(shí)間＜3 s。同時(shí)保塌性能要求拓展度1 h后損失量小于70 mm，出廠混凝土不得泌水泌漿、離析。

（2）如減水劑未能達(dá)到上述狀態(tài)，適當(dāng)增加10～20 kg粉煤灰、4～8 kg水，保證水膠比不變情況下增加混凝土流動(dòng)性和保水性。

（3）動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制砂砂率：砂率需要根據(jù)機(jī)制砂石粉含量進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，石粉含量小于10，亞甲藍(lán)小于1時(shí)可適當(dāng)調(diào)整到45，大于10時(shí)要適當(dāng)減小砂率，降低混凝土黏稠度。

1.3 施工配合比優(yōu)化

（1）加強(qiáng)振搗，因機(jī)制砂內(nèi)摩阻黏滯性，混凝土需增加振搗時(shí)間，建議不小于30 s，預(yù)制梁附著時(shí)不小于50 s，最終經(jīng)試驗(yàn)確定合理振搗時(shí)間，振搗棒（70）振搗間距不得大于30 cm。分層振搗時(shí)插入下層要有10 cm以上。

（2）泵送混凝土適當(dāng)考慮氣溫及管道摩阻水分損失。

2 質(zhì)量控制措施分析

2.1 原材料質(zhì)量控制

制訂原材料取樣作業(yè)指導(dǎo)書，并保證指導(dǎo)書覆蓋每一位試驗(yàn)員。精準(zhǔn)掌握每一種原材料的取樣方式、取樣數(shù)量，保證樣品具有代表性。結(jié)合物料系統(tǒng)、輔以經(jīng)驗(yàn)豐富的驗(yàn)料員，從源頭開始對(duì)工程建設(shè)中所用的砂、石、水泥、鋼筋、外加劑等各種原材料進(jìn)行有效管控。對(duì)于進(jìn)場(chǎng)時(shí)不容易辨別品質(zhì)好壞的材料，比如機(jī)制砂、粉煤灰，可封存一份合格樣品為標(biāo)樣，通過(guò)顏色、手捻、氣味等方式比對(duì)，幫助驗(yàn)料員做輔助判定。原材料取樣后要及時(shí)送檢試驗(yàn)室，檢測(cè)結(jié)果須第一時(shí)間準(zhǔn)確掌握，為混凝土配合比優(yōu)化做好一手基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集工作。原材料試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法、取樣頻率依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范及《施工總承包項(xiàng)目部工地試驗(yàn)室管理辦法》執(zhí)行。

2.2 水泥混凝土拌和站質(zhì)量控制

混凝土的質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度和安全性，因此混凝土取樣的代表性和真實(shí)性須作為關(guān)鍵點(diǎn)控制。充分利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信信息化技術(shù)、手段，對(duì)混凝土取樣時(shí)間、取樣地點(diǎn)、取樣人員、見證人員、混凝土拌和各種原材料用量、拌和時(shí)間等關(guān)鍵信息實(shí)行實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)化的過(guò)程監(jiān)控。

2.3 施工澆筑現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制

檢測(cè)人員需根據(jù)工程施工進(jìn)度及施工工藝，制定適用于該工程的混凝土強(qiáng)度結(jié)果統(tǒng)計(jì)周期，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，及時(shí)優(yōu)化混凝土配合比。采用回彈儀檢測(cè)實(shí)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，當(dāng)檢測(cè)條件與測(cè)強(qiáng)曲線的適用條件有較大差異時(shí)，應(yīng)采用同條件試件或鉆取混凝土芯樣進(jìn)行結(jié)果修正。確保標(biāo)養(yǎng)試件強(qiáng)度、同養(yǎng)試件強(qiáng)度、實(shí)體回彈強(qiáng)度，三者強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)不造成材料浪費(fèi)。

3 效益分析

3.1 項(xiàng)目1

某項(xiàng)目水泥混凝土用量較大，在不影響混凝土性能前提下適當(dāng)摻入粉煤灰、礦渣粉代替水泥用量，以達(dá)到降本增效的目的，根據(jù)試驗(yàn)室試配結(jié)果（具體摻配比例以試驗(yàn)室最終的配比為準(zhǔn)）單摻按水泥混凝土中摻入粉煤灰比例為25%；水下混凝土摻入粉煤灰比例為30%。雙摻比例初步按照粉煤灰19%、礦渣粉9%進(jìn)行試配，初步成本分析如表1所示。

3.2 項(xiàng)目2

某項(xiàng)目的水泥混凝土采用單、雙摻技術(shù)，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)并進(jìn)行成本測(cè)算，如表2～4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：

（1）混凝土配合比的優(yōu)化在保證混凝土工作性和強(qiáng)度的前提下，要充分考慮各種原材料的實(shí)時(shí)價(jià)格、各種原材料的結(jié)算方式，進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化調(diào)整，盡量降低混凝土成本造價(jià)。

（2）結(jié)合該項(xiàng)目混凝土的實(shí)際情況，試驗(yàn)室對(duì)C35以下混凝土采取單摻粉煤灰；對(duì)C35、C40混凝土采取雙摻粉煤灰和礦渣粉；對(duì)C50混凝土采取單摻礦渣粉經(jīng)驗(yàn)證混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。

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