机制砂C55泵送砼配合比设计及运用

江门口特大桥C55现浇箱梁 机制砂高泵送砼配合比设计及现场运用验证 -------陈书平 （中交第二航务工程局有限公司昆明分公司） 摘要：针对机制砂泵送C55混泥土配合比设计，运用于桥垮为（90+170+90）+2×30米的预应力混泥土现浇连续钢构箱梁，引桥为预制混泥土T梁的特大桥上。两主墩分别高：1#墩高77m，2#墩高93.5m，0#块高11m，承台高4.5m。泵送最大垂直高度为104m，地面水平管距离承台的水平距离为82m。首先对整个目标工程进行了简要说明。其次，对施工所用的原材料---水泥，砂，粗集料，外加剂---一一进行了具体试验结果的各种指标的分析。再根据各种原材料的试验结果进行大量试配，确定最佳施工配合比。 关键字：机制砂  高泵送  配合比设计    C55混泥土 一、工程简介： 江门口特大桥位于云南省兰坪县石登乡以南约6公里的江门口北侧，横跨澜沧江左岸支流江门口大河，桥址区海拔高度为1530~1700，场地交通及讯息极为不便。桥梁起点桩号K187+877.38，终点桩号K188+296.04，全长418.66m。由里程桩号起点往终点方向降坡1.5%，横坡双向2.0%。桥垮为（90+170+90）+2×30米，主桥为预应力混泥土现浇连续钢构箱梁，引桥为预制混泥土T梁。两主墩分别高：1#墩高72m，2#墩高88.5m，0#块高11m，承台高4.5m。主桥砼设计标号要求为C55泵送砼，设计坍落度180mm—220mm。泵送最大垂直高度为104m。由于地理位置特殊，地面水平管到承台的水平距离为82m。江门口特大大桥为本标段控制性工程。由于当地属于山区运输不便，如使用江砂成本十分高昂，因此本标段所使用的砂都是机制砂。无奈又受限于当地石材质量，风化石的含量高，粗骨料的强度不特别理想，打出的机制砂的强度也较低，这无疑增加了配制高标号砼的难度。再者运输条件限制，不方便掺用粉煤灰，这更增加了泵送的困难。 二、原材料指标 1. 水  泥：采用红塔滇西P.O52.5R。 水泥检测指标见下表 比表面积 Kg/㎡ 凝结时间 （min） 安定性 标稠 % 抗折强度 （MPa） 抗压强度（MPa） 初凝 终凝 3d 28d 3d 28d 340 115 188 合格 28.0 7.0 9.2 37.5 61.2                   依据JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》，该批水泥各项指标符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》要求，合格。 2. 粗级料：选用5～ 25cm连续级配碎石。 碎石技术指标见下表 筛孔尺寸（mm） 31.5 26.5 19 16 9.5 4.75 2.36 规定级配 0 0~5 -- 30~70 -- 90~100 95~100 实测级配 0 3.9 41.6 54.7 79.6 96.5 99.7 堆积密度（kg/m3） 表观密度（kg/m3） 含泥量（%） 压碎值（%） 针片状（%） 规定值 实测值 规定值 实测值 规定值 实测值 规定值 实测值 规定值 实测值 ＞1500 1630 ＞2500 2670 ＜1.0 0.8 ≤12 9.8 ＜15 4.9                       各项指标符合JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》要求。 3.机制砂技术指标：机制砂细度模数Mx=3.0，中砂，Ⅱ区砂。 机制砂技术指标见下表 筛孔尺寸（mm） 9.5 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.075 Ⅱ区砂 0-0 10-0 40-5 65-35 85-71 95-75 100-85 95-100 实测值 0.0 5.2 23.2 47.0 66.5 79.9 91.2 99.6 堆积密度（kg/m3） 表观密度（kg/m3） 含泥量（%） 石粉含量（%） 单级最大压碎指标（%） 规定值 实测值 规定值 实测值 规定值 实测值 规定值 实测值 规定值 实测值 ＞1350 1630 ＞2500 2670 ≤1.0 0.8 ≤7 5.3 ＜25 16                             通过现场进行大量筛分试验，不断调整砂场筛网尺寸规格，最终出厂的机制砂级配良好。各项指标符合JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》，JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》、JGJ/T 241-2011《人工砂混凝土应用技术规程》、《机制砂在砼中应用技术指南》要求。符合配置泵送砼的要求。 4. 外加剂：武汉辰龙新材料技术有限公司生产的P-C-2000-Ⅱ型 聚羧酸高效减水剂。 试 验 次 数 基准混凝土 掺外加剂的混凝土 减水率 (%) 检测结果 坍落度 (mm) 用水量 (kg/m3) 坍落度 (mm) 用水量 (kg/m3) 用水量 (kg/m3) 减水率为38.0% 1 210 250 210 155 38.0 2 215 250 220 155 38.0 平均值 215 250 215 155 38.0               各项指标符合：GB8076-2008《混凝土外加剂》；JG/T223-2007《聚羧酸系高性能减水剂》 5. 水：搅拌水使用江门口大河的河水，水经检测各项指标均符合规范要求。 PH值 不溶物mg/1 可溶物mg/1 氯化物(以C1-1计) 硫酸盐(以SO4-2计) 碱含量mg/1 8.3 250.0 400.0 23.2 61.7 63.3 结果评定 被检水样符合混凝土拌合用水技术标准要求             三、配合比设计 1.根据现场实际情况同时在保证施工工艺质量的前提下，试配出最经济实惠配合比，在试验室进行大量试拌配合比，最终选定基准配合比： 配合比① 水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂(单位：kg/m3) =519：779：991：161：0.571 =1:1.50:1.91:0.31:0.011 砂率=44%， W/C=0.31, 外加剂掺量=1.1%, 该配合比试拌结果砼和易性、保水性、流动度状态良好，坍落度损失满足现场施工要求。砼初凝时间380min，终凝时间430min。为了进一步验证优化，在此配合比基础上调整水灰比和水泥用量，另外试配了两个配合比进行对比。 配合比② 水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂(单位：kg/m3) =555：746：988：161：0.611 =1:1.34:1.78:0.29:0.011 砂率=43%， W/C=0.29, 外加剂掺量=1.1%, 配合比③ 水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂(单位：kg/m3) =488：810：991：161：5.37：0.571 =1:1.66:2.03:0.33:0.011 砂率=45%， W/C=0.33, 外加剂掺量=1.1%, 各水胶比砼拌合物性能指标见下表 1 配合比① 水泥：砂：碎石：水：外加剂=519：779：991：161：5.37：0.571 出机坍落度（mm） 210 1小时坍落度（mm） 205 2小时机坍落度（mm） 185 无泌水 扩展度 （mm） 520、530 1小时扩展度（mm） 480、490 1小时扩展度（mm） 440、450 2 配合比② 水泥：砂：碎石：水：外加剂=555：746：988：161：0.611 出机坍落度（mm） 195 1小时坍落度（mm） 185 2小时坍落度（mm） 160 无泌水 扩展度 （mm） 500、490 1小时扩展度（mm） 475、460 2小时扩展度（mm） 420、430 3 配合比③ 水泥：砂：碎石：水：外加剂=488：810：991：161：5.37 出机坍落度（mm） 215 1小时坍落度（mm） 210 2小时机坍落度（mm） 195 无泌水 扩展度 （mm） 515、530 1小时扩展度（mm） 500、490 1小时扩展度（mm） 450、435                               2.对以上三个配合比留样测试力学性能指标 砼力学性能指标对比见下表 序号 标准抗压强度（MPa） 弹性模量（MPa） 3d 5d 7d 28d 3d 5d 7d 28d 配合比① 51.2 59.7 67.5 75.3 3.65*104 3.89*104 4.26*104 4.63*104 配合比② 53.6 61.3 69.4 77.9 3.77*104 3.95*104 4.45*104 4.87*104 配合比③ 50.6 56.3 59.4 63.9 3.23*104 3.45*104 3.68*104 3.98*104                   3.现场试用 从以上两表的数据对比看出，三组配合比拌合物性能指标都能满足要求，但配合比③配合比弹性模量满足要求，力学性能指标未满足配制强度要求，配合比②各项指标都符合要求，但从经济性角度和配合比①配合比相比较它不是最佳配合比，所以选择配合比①为现场施工配合比。为了进一步验证该配合比现场使用情况，进行了现场大样试拌，试用。 现场试拌砼各项指标见下表 物理性能 出机坍落度（mm） 210 1小时坍落度（mm） 205 2小时坍落度（mm） 190 无泌水 扩展度 （mm） 515、530 1小时扩展度（mm） 500、490 2小时扩展度（mm） 450、440 力学性能 3d强度（MPa） 5d强度（MPa） 7d强度（MPa） 28d强度（MPa） 3d弹模（MPa） 5d弹模（MPa） 7d弹模（MPa） 28d弹模（MPa） 49.2 56.3 66.7 75.1 3.34*104 3.56*104 3.73*104 4.28*104                               经过现场施工实践证明，配合比①混凝土拌合物各项指标性能符合要求、泵送性能良好，强度满足规范和设计要求。完全满足了现场施工要求。故选用配合比①为现场施工配合比。 四、结束语 在经历了9个月的施工时间，共35次的浇筑实践中，420组试块的混泥土的强度及140组弹性模量试验均符合设计要求，且在泵送过程中砼和易性良好，可泵性能优良，从未发生因混凝土可泵性不好而产生的堵管现象。有效的解决了在交通不便的山区，运用机制砂配置高墩身泵送混凝土的难题。