《機制砂高強高性能混凝土泵送施工工法》中鐵十二局（集團）有限企業1序言貴州省缺乏河砂，在混凝土工程施工中，如選用河砂配制混凝土，則河砂只能到四川、廣西、湖南等地遠運，成本非常高。為了減少混凝土施工成本，從上世紀六十年代起，貴州地區有關單位致力于機制砂拌制混凝土的研究和應用，獲得了很好的效果，并于1978年制定了貴州省地方原則，1995年經重新修訂后公布了《山砂混凝土技術規程》（DBJ22-16-1995），數年來使用機制砂配制混凝土獲得了良好的社會、技術及經濟效益。但由于機制砂粉末含量高，重要用于強度等級較低的混凝土工程，配制高強度等級的混凝土有關技術指標不能滿足規定。中鐵五局（集團）有限企業承建的貴陽市小關水庫特大橋是貴陽市中心環北線的重點工程，其中的主橋箱梁混凝土強度等級設計為C50，最大墩高110m。在大橋的施工中，通過大量的研究和試驗，通過水洗機制砂的工藝改善了機制砂的粉末含量等技術指標，最終采用水洗機制砂成功配制了C50高強混凝土，混凝土有關指標滿足設計及施工規定，并成功實行了110m高泵送施工。該橋獲得的科技成果于11月通過了貴州省科技成果鑒定，經總結水洗機制砂配制高強度等級混凝土的施工工藝及措施，形成本工法。2工法特點1.1運用水洗的措施可以清除砂中多出的石粉，可以擴大機制砂的應用范圍，克服機制砂不能用于配制高強度等級混凝土的限制。1.2按照本工法施工的山砂混凝土可以保證混凝土的和易性、流動性、可泵性，最高強度可達C60，其徐變性能與河砂配制的混凝土相比，沒有主線性差異。1.3多種施工工藝條件與河砂配制的混凝土相比，沒有特殊規定。1.4根據本工法提供的混凝土配合比設計原則及施工質量控制措施，可實現機制砂配制高強度等級混凝土并實行大高程泵送施工。3合用范圍本工法合用于貴州、云南等缺乏河砂的地區公路、鐵路預應力高強度等級混凝土、大高程泵送施工混凝土施工。4工藝原理機制砂的粉末含量高，且泥粉和石粉辨別不開，無單獨的檢測措施原則，統一以0.08mm顆粒含量為準，而強度等級不小于C30的混凝土規定0.08mm顆粒含量不不小于10%。因此，未經處理的機制砂不能滿足高強度混凝土配制的技術規定，用來配制高強混凝土往往由于粉末含量高導致強度偏低并且混凝土開裂的也許性增大，難以配制出滿足施工工藝性能和硬化后的力學性能、耐久性性能的混凝土。采用水洗機制砂工藝，首先將經機械破碎的堅硬碳酸鹽巖石機制砂中不小于5mm顆粒篩除，讓不不小于5mm顆粒進入棒磨洗砂機，洗去不不小于或等于0.08mm顆粒制得的水洗機制砂，其顆粒堅硬，棱角多、增大了與膠凝材料的機械咬合力，配制的混凝土強度更高。并且，與河砂比較，其軟弱顆粒含量小，不存在云母、貝殼和有機物等有害物質，且可以調整顆粒級配。因此，采用機制砂，恰當地應用減水劑技術和粉煤灰混凝土技術，合適調整混凝土配合比，在相對較低的水灰比條件下，可以配制出和易性好、坍落度損失小、泵送性好、強度高和耐久性高的混凝土，不僅能滿足混凝土的強度及耐久性等設計規定，并且也能滿足混凝土的大高程泵送等施工工藝規定。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程施工工藝流程見圖5.1-1混凝土施工工藝流程圖。5.2操作要點5.2.1混凝土原材料的技術規定1水泥應選用質量穩定、旋窯生產的一般硅酸鹽水泥，其強度富余系數應不小于1.15，水泥的初凝時間應不不不小于45分鐘，終凝時間應不不小于10小時。若水泥剛出廠并帶有一定熱量，則需寄存一至二天，但寄存期不適宜超過十天，其技術指標應符合現行國標《通用硅酸鹽水泥、一般硅酸鹽水泥》（GB175－）。2機制砂采用母巖抗壓強度不小于混凝土設計強度的1.15倍、比重約2.7的巖石破碎加工。細度模數控制在3.0～3.3，顆粒級配應在級配區Ⅰ區內；壓碎指標不不小于10％，不不小于0.08mm顆粒含量1～2％，含泥量不不小于2％；堆積密度1.63，空隙率40％。機制砂的結實性試驗經硫酸鈉溶液浸泡循環5次后總重量損失率應≤8.0％。其他指標應符合《一般混凝土用砂、石質量及檢查措施原則》（JGJ52-）和《建筑用砂》（GB/T14684－）。3粗骨料選用母巖抗壓強度不小于混凝土設計強度且不小于75MPa的質地堅硬、級配良好的碳酸巖碎石，碎石粒徑為10～31.5mm，含泥量不不小于0.5％，碎石的結實性試驗經硫酸鈉溶液浸泡循環5次后總重量損失率應≤8.0％。其他技術指標應符合《一般混凝土用砂、石質量及檢查措施原則》（JGJ52-4粉煤灰的重要成分為活性氧化硅、活性氧化鋁等，能在混凝土中發生“二次反應”（水泥水化后生成的氫氧化鈣與粉煤灰反應），從而填充混凝土的空隙，增大了混凝土的密實性、抗滲能力和耐久性，故混凝土尤其是高強混凝土應加入粉煤灰。粉煤灰質量指標應符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）中Ⅰ、Ⅱ級灰規定，摻量由試驗確定。5泵送劑是減水型與緩凝劑和引氣劑復合而成的，其中的緩凝成分應視氣溫高下而定，冬季不適宜加入緩凝成分，而夏季宜保證混凝土在施工現場的實際初凝時間為10小時左右，不適宜太大，太大時難以控制，稍有不慎則會導致混凝土不凝結硬化。泵送劑的技術指標應符合《混凝土泵送劑》（JC473-92）和《混凝土減水劑質量原則和試驗措施》（JGJ56-84）。在采購泵送劑時應與生產廠家詳細洽商技術指標，專題配制。水洗山砂水洗山砂慮水儲存裝載機送料電子稱計量混凝土運送至施工現場水泥、粉煤灰、砂、碎石混合干拌30s水泥、粉煤灰、砂、碎石混合物和水攪拌30s水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、減水劑攪拌60～90s輸入混凝土運送攪拌車混凝土檢查出廠檢查混凝土坍落度、和易性混凝土輸送泵泵送入模混凝土搗固混凝土養護碎石儲存裝載機送料電子稱計量螺旋輸送機送料水泥、粉煤灰儲存電子稱計量供水設備給水高效減水劑一般機制山砂振動篩棒磨洗砂機水源供應粗顆粒堆料場打砂機三級沉淀池泥漿沉淀后清水圖5.1-1混凝土施工工藝流程圖5.2.2水洗篩選機制砂1水洗機制砂采用母巖強度滿足規定的篩分碎石為原材料，經加工成七眼砂篩分后用凈水淘洗而成。2機制砂通過棒磨水洗過程中，水流量要恰當，既要將≤0.08mm顆粒和粉塵淘洗潔凈，又要保證水洗機制砂的級配持續和細度模數，使其到達河砂的原則。3水洗機制砂過程中，試驗人員每天至少取樣一次，檢測砂的細度模數及粉泥含量，每洗完同一批機制砂，均要檢測砂的壓碎指標和結實性試驗。5.2.31混凝土配合比設計應符合《一般混凝土配合比設計規程》（JGJ55－）。2混凝土配制強度按照下式計算fcu0≥fcu.k+1.645δ式中fcu0－混凝土配制強度（MPa）fcu.k－混凝土立方體抗壓強度原則值（MPa）δ－混凝土強度原則差（MPa），應以同配合比試件不少于30組記錄資料為準；若無精確記錄原則差時可嘗試選擇6.0的原則差。3混凝土水膠比不適宜不小于0.38，一般在0.33～0.35之間；用水量不不小于190Kg/m3；膠凝材料總量不不小于550Kg/m3。4大高程泵送混凝土入泵時的坍落度宜為18±2cm。5大高層程泵送混凝土砂率應根據試配確定，保證混凝土不離析、不泌水，具有可泵性為原則。5.2.4混凝土配1混凝土攪拌站必須儲備足夠的材料數量。2拌制混凝土前，試驗人員必須實測砂、石的含水率，按照實測的數據將理論配合比換算為施工配合比，混凝土攪拌站必須嚴格按照試驗室配合比按規定的投料次序投料，配制混凝土；在混凝土拌制過程中，試驗人員不定期檢測砂石的含水率，以便及時調整混凝土配合比。5.2.51混凝土采用攪拌運送車運送，在裝料前要檢查清洗潔凈攪拌筒。2混凝土泵送采用兩臺高壓泵，每臺輸送泵配置混凝土攪拌運送車2～3臺，以保證混凝土的持續泵送。3混凝土攪拌運送車在運送途中，拌筒以1～3轉/min速度不停地進行攪動，運到現場卸料前應使拌筒攪拌1～2min后再卸料。5.2.61混凝土輸送管鋪設要直、短、平，輸送泵出口水平管不少于5m，輸送管每隔3m采用支架或抱箍固定，但不得固定在模板上，防止泵送混凝土致使模板跑位；夏季施工時，輸送管必須采用麻袋覆蓋并澆水降溫。2混凝土輸送泵每次在泵送混凝土前，泵機先試運行，保證正常后在泵送清水濕潤管壁，再泵送水泥砂漿潤滑管壁，水泥砂漿不得泵入澆注混凝土倉面，最終泵送拌制的混凝土。3混凝土的泵送初始時，應慢速泵送，待泵送順利時，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均勻持續，必要時可減少混凝土的泵送速度，若停泵時間過長，應每隔15min反泵一次，防止料斗內的混凝土沉淀離析，若估計等待時間過長，應將管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送。4混凝土必須在初凝之前泵送并密實成型完畢。5混凝土泵送施工完畢后，要及時清洗攪拌車、輸送泵機、輸送泵管、串筒等。6材料及設備6.1施工所用重要材料見表6.1-1。表6.1-1序號材料名稱規格重要技術指標1水泥52.5級詳見本工法5.2.12水洗機制砂3粗骨料4粉煤灰5泵送劑6水6.2施工所用機具設備表見表6.2-1。表6.2-1序號名稱型號數量用途1洗砂機1套水洗機制砂2振動篩1套3皮帶機1套4水源用水泵1套5循環水用水泵1套6泥漿泵1套7洗砂及堆料設施1套8水泥儲存罐200t1套儲存原材料9粉煤灰儲存罐50t1套10碎石堆料場800m1套11外加劑儲存設施1套12裝載機ZL401臺混凝土攪拌13攪拌站500L1套14混凝土輸送泵及泵管SANY60C2套泵送混凝土15混凝土輸送攪拌車4臺運送混凝土16通訊聯絡設施1套17塔吊1000KN.m1臺吊運機具18電梯1臺人員垂直運送19插入式振搗器Φ50插入式12臺混凝土搗固20抽水機揚程11臺供水養護21裝載機1臺裝運砂石料7質量控制7.1原材料質量控制1水、粗細骨料必須有試驗檢測匯報，經檢測滿足規范原則規定后才能進場使用。2水泥、粉煤灰、外加劑必須有出廠合格證，進場后試驗人員要復檢，滿足規范規定后才能使用。3水泥在出廠前，要進行水泥與外加劑的相容性試驗，只有相容性試驗合格的水泥才能出廠。7.2混凝土質量控制1混凝土攪拌站控制系統即自動計量系統要定期進行標定，每班在使用前要檢查一次，保證計量精確，計量最大偏差不得超過：水泥、粉煤灰、水為±1%，粗細骨料±2%，減水劑±0.5%。2混凝土在出站前，必須檢查混凝土的和易性和坍落度，檢查合格后才能簽發出站，并且攪拌站隨機取樣5組試件，分別檢測混凝土的3天、7天、14天、28天的抗壓強度，其中1組試件備用。3混凝土運送到施工現場卸料前，必須檢測混凝土的和易性和坍落度與否滿足規定，若不能滿足規定，則該車混凝土退回攪拌站。攪拌站可以通過加入同水膠比的凈將或加入一定量的減水劑，調整混凝土到達設計規定后方可出站；若通過調整仍然達不到規定，則應當將該車混凝土報廢；嚴禁在施工現場或混凝土的運送過程中加水。7.3引用原則1、《山砂混凝土技術規程》（DBJ22-16-1995）2、《混凝土泵送劑》（JC473-92）3、《混凝土減水劑質量原則和試驗措施》（JGJ56-84）4、《建筑用砂》（GB/T14684－）5、《建筑用碎石、卵石》（GB/T14685-）6、《一般混凝土用砂、石質量及檢查措施原則》（JGJ52-）7、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-）8、《通用硅酸鹽水泥、一般硅酸鹽水泥》（GB175－）。9、《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTGE30-)10、《公路橋涵施工技術規范JTJ041-》11、《一般混凝土配合比設計規程》（JGJ55-）12、混凝土泵送施工技術規程（JGJ10-95）8安全措施8.1本工法執行國家、行業及地方有關安全技術規范、規程。8.2施工現場的安全設施、施工人員的安全培訓和現場安全技術交底均應遵守《建筑安裝工程安全技術規程》。8.3建立完善的施工安全保證體系，加強施工過程中的安全檢查和控制，保證安全生產。8.4拌合設備、泵送設備、運送設備在使用前均應檢查其性能與否可靠，保證設備運行安全。8.5施工現場內的一切電源、電線路的安裝與拆除，必須由專職持證電工作業，電器嚴格接地、接零和使用漏電保護開關。8.6拌合設備、泵送設備、運送設備、起重設備的操作人員必須通過培訓考核，持證上崗。9環境保護措施9.1機制砂加工場地應遠離城鎮人口密集區，選擇在居民稀少的城郊或農村，減少機制砂加工的噪音對周圍居民的影響。9.2機制砂加工時，接一根小直徑的水管至碎石機進料口，加工過程中一直保持小流量的進水，保證砂石處在濕潤狀態，防止加工場內空氣中產生較大的粉塵而導致環境污染。9.3水洗機制砂時，設置三級沉淀池，從棒磨洗砂機出來的污水通過三級沉淀池沉淀，將清水回收循環運用，留下的泥漿運至棄土場集中處理，防止導致環境污染。10資源節省由于貴州省嚴重缺乏河砂資源，以往省內工程配制高強混凝土采用的河砂，需通過汽車、火車的多次轉運，在轉運過程中需花費大量的能源。采用本工法后，配制高強混凝土采用水洗機