1、特殊混凝土设计与施工参考*主要内容*第一章高强混凝土第二章大体积混凝土第三章泵送混凝土第四章水下灌筑混凝土第五章海洋混凝土第六章喷射混凝土第七章道路混凝土第八章补偿收缩混凝土第一章高强混凝土一、高强混凝土概述随着工程材料质量和施工技术的不断提高，特别是高层建筑及大跨度结构的开展需要，一般的普通混凝土已不能满足工程要求。因此，研究和制备高强混凝土已非常必要。一般认为，强度等级不低于C50的混凝土即为高强混凝土。它是用优质集料、强度不低于42.5级的水泥、较低的水灰比，在强烈振动密实作用下制取的。高强混凝土根据不同的工作性、水灰比及成型方式有正常工作性的高强混凝土、工作性非常低的高强混凝土、压实高
2、强混凝十.以及低水灰比高强混凝十.，如表11所示。高强混凝土的类型表11类型水灰比(wc)28d抗压强度f28(Mpa)考前须知正常稠度的高强混凝土无坍落度有强混凝土低水灰比i强混凝土压实高强混凝上50100mm坍落度，水泥用量大坍落度小于25mm,正常水泥用量采用外加剂加压70.0MPa,甚至更大二、高强混凝土的原材料选择胶凝材料是影响混凝土强度的主要因素。在混凝土材料中，选择胶凝材料是非常重要的。按照中国工程建设标准化协会标准(CECSl04：99),配制高强混凝土宜选用强度不低于42.5级的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。对于C50混凝土，必要时也可采用强度为32.5级的硅酸盐水泥和普通硅酸
3、盐水泥。此外，对立窑生产的水泥宜根据其质量稳定性，慎重选用。混凝土的骨料有细骨料和粗骨料之分。配制高强混凝土，应选用坚硬、高强、密实而无孔隙和软弱杂质的优质骨料。(1)细骨料细骨料宜选用质地坚硬、级配良好的河砂或人工砂，其细度模数不宜小于2.6,含泥量不应大于L5,配制C70及以上等级混凝土时，细骨料含泥量不应大于LO乐且不容许有泥块存在，必要时应冲洗后使用。(2)粗骨料粗骨料应选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿石等碎石或碎卵石。骨料母体岩石的立方体抗压强度应比所配制的混凝土强度高20%以上。仅当有可靠依据时，方可采用卵石配制。粗骨料颗粒中，针片状颗粒含量不宜大于5%,不得混入风化颗
4、粒，含泥量不应大于1%配制C80及其以上等级混凝土时，含泥量不应大于0.5乳当泥为非粘土质石粉时，允许含量可适当放宽。粗骨料最大粒径不宜大于25mm。配制C80及其以上等级的混凝土时，粗骨料最大粒径不宜大于20mm。粗骨料宜采用二级级配。配制高强混凝土的矿物掺合料可选用粉煤灰、磨细矿渣、磨细天然沸石岩和硅粉等。(1)粉煤灰用作高强混凝土掺合料的粉煤灰一般应选用I级灰。对强度等级较低的高强混凝土，通过试验也可选用II级灰。粉煤灰的性能宜符合要求，应尽可能选用需水量比小且烧失量低的粉煤灰。根据GBJl4690标准的规定，用于混凝土中的粉煤灰质量的指标划分为三个等级，如表12所示。粉煤灰质量指标的分
5、级()表12粉煤灰等级质量指标细度(45m方孔筛筛余J烧失量需水量比三氧化硫含量I125953II2081053III45151153(2)磨细矿渣用作高强混凝土掺合料的磨细矿渣应符合以下质量要求：比外表积：宜大于4000cm2g;需水量比：宜不大于105%：烧失量：宜不大于5乳(3)磨细天然沸石岩用作高强混凝土掺合料的天然沸石岩，应选用斜发沸石或丝光沸石，不宜选用方沸石、十字沸石及菱沸石。磨细天然沸石粉应符合以下质量要求：钱离子净交换量不小于Ilomeq/10Og(斜发沸石)或120meqg(丝光沸石)；细度0.08mm方孔筛余不大于10%；抗压强度不大于90%。(4)硅粉用作高强混凝土掺合
6、料的硅粉应符合以下质量要求：二氧化硅含量不小于85%；比外表积(BET-N2吸收法)不小于I80000c112g;密度约2200kg114 .外加剂配制高强混凝土的外加剂，其质量应符合混凝土外加剂GB/T8076-97及混凝土泵送剂JC473-92的规定。外加剂应经质量检测并试配后选定。5 .拌合用水拌制高强混凝土的水，其质量应符合混凝土拌合用水标准JGJ63-89的规定。三、高强混凝土配合比(1)确定水灰比(W/C)在常用水泥品种范围内，以及骨料品质相同的情况下，决定混凝土强度的是胶空比(J/K)和密实度。以胶空比讨论混凝土中水泥浆体的强度，可以直接地说明内部结构的形成状态。但是在配合比的设
7、计实践中，应用水灰比(IV/C)较为方便实用。然而，在大多数情况下配制高强混凝土还要求利用干硬性混凝土工艺。干硬性混凝土的特点是水灰比小，砂率小，即用水量少，粗骨料用量大。(1)水泥水化后体积根据试验结构分析，干水泥水化后体积约为其原来体积的2.06倍。设0为水泥浆中水泥质量(g),VC为水泥比体积，即每克水泥实体体积。假设系普通硅酸盐水泥(比密度3.15),那么1jVc=3.15又，M为加水体积(cm3);为水泥水化程度系数，普通硅酸盐水泥的见表1一3。普通硅酸盐水泥水化程度系数参考值表13龄期Id)371428180365水泥水化后其产物的实体积：coVc水泥浆所占的空间：K=mroVcm
8、fl所以，胶空比：假设为普通硅酸盐水泥，那么胶空比与水灰比之关系式为：因此至此，只要求出胶空比时，即可确定用材料配制高强混凝土的水灰比。(2)混凝土强度J”与胶空比有如下关系，fcu.28与胶空比有如下关系：式中，n一一因水泥性质而异，介于2.63.0:B一常数，对于常用水泥B为常数。我国采用普通42.5级水泥配制不同水灰比的碎石混凝土，其28d抗压强度血与混凝土中胶砂空间比的经验公式为：由上式可知，假设能振捣密实，使混凝土中水泥的胶空比到达L0,那么用42.5级普通水泥有配制ClOO的高强混凝土的可能性。(3)混凝土强度与水灰比的关系式原材料的性质及工艺方法不同，其关系式也各异。同济大学提
9、出的关系式为：对于用卵石配制的高强混凝土：对于用碎石配制的高强混凝土：(4)高强混凝土水灰比参考值下表1-4为不掺减水剂的混凝土强度等级与水灰比参考值。混凝土强度等级与水灰比参考值表1-4水泥品种强度等级(MPa)水灰比(VC)混凝土强度等级备注高级水泥900(硬练)C70高级水泥C60C50普通硅酸越水泥C50普通硅酸盐水泥42.5C70干硬性C60干硬性C50(二)选择水泥用火(W)根据条件，查下表1-5选择用水量。高强混凝土用水量参考值表15粗骨科混微土混混合物在以下工作度(s)时的用水量(kgm3)种类最大粒径30-5060-8090120150200250-300400600D=IO
10、nun160150140130122120卵石D=20mm170160155145140135D=40mm170160150138130128碎石D=20mm180170160150145140必须注意，与配制普通混凝土一样，在同一水灰比下，其强度亦有上下。一般是用水量少(135140kg)时，强度高；反之，当用水量较大如160170kgm)时，强度低。(三)用水量(C)根据选定的用水量及水灰比，用水灰比公式即可求出水泥用量。(四)石子用量(G)在混凝土中，石子用量可按下式计算：式中，pPR一一石子的视密度和表观密度；Pg一一石子空隙率(%)；b一一砂浆剩余系数：b=1.05-1.20,一般取
11、下限。(五)用砂量(三)在混凝土中，砂的用量可按下式计算：式中，mco、me、mlfIn?混凝土中水泥、水和石子用量(kg)；Pc、PS一一Im?混凝土中水泥和砂的视密度。四、高强混凝土的施工1.混凝土拌制在高强混凝土拌制过程中要注意以下几点：拌制高强混凝土不得使用自落式搅拌机；混凝土原材料均按重量计量，计量的允许偏差为：水泥和掺合料1%,粗、细骨料%,水和化学外加剂1%；配制高强混凝土必须准确控制用水量。砂、石中的含水量应及时测定，并按测定值调整用水量和砂、石用量。高强混凝土的配料和拌合应采用自动计量装置。当需要手工操作时，应严格控制拌合物出机时的均匀性和稳定性；高效减水剂可采用粉剂或水剂，
12、并宜采用后掺法.当采用水剂时，应在混凝土用水量中扣除溶液用水量：当采用粉剂时，应适当延长搅拌时间(不少于30s)：2混凝土运输与浇筑长距离运输拌合物应使用混凝十.搅拌车，短距离运输可利用现场的一般运送设备。装料前，应去除运输车内的积水;混凝十.自由倾落高度不应大于3m。当拌合物水胶比偏低且外加掺合料后有较好粘聚性时，在不出现分层离析的条件下允许增加自由倾落高度，但不应大于6m；浇筑高强混凝土必须采用振捣器振捣密实。一般情况下宜采用高频振捣器，且垂直点振，不得平拉。当混凝土拌合物的坍落度低于12OmIn时，应加密振点；不同混凝土现浇构件相连接时，两种混凝土的接缝应设置在低强度的构件中，并离开高度
13、等级构件一段距离。当接缝两侧的混凝土强度等级不同且分先后施工时，可沿预定的接缝位置设置孔径5X5三的固定筛网，先浇筑高强度等级混凝土，后浇筑低强度等级混凝土；当接缝两侧的混凝土强度等级不同且同时浇筑时，可沿测定的接缝位置设置隔板，且随着两侧混凝土浇入逐渐提升隔板并同时将混凝土振捣密实；也可沿预定的接缝位置设置胶囊，充气后在其两侧同时浇入混凝土，待混凝土浇完后排气取出胶囊，同时将混凝十.振捣密实。3.混凝土的养护高强混凝土浇筑完毕后，必须立即覆盖养护或立即喷洒或涂刷养护剂，以保持混凝土外表湿润。养护日期不少于7d；为保证混凝土质量，防止混凝土开裂，高强混凝土的入模温度应根据环境状况和构件所受的内
14、外约束程度加以限制。养护期间混凝土的内部最高温度不宜高于75C,并应采取措施使混凝土内部与外表最大温度差小于25C。五、工程实例冶金建筑研究院材料研究室曾为18m桁架结构配制ClOO混凝土。(1)胶凝材料硅酸盐熟料水泥，按熟料水泥：半水石膏=94：6的比例混合，在振动磨中磨细，比外表积为500600cn?/g。(2)细集料中砂，Mk=3.14；4(3)粗集料碎卵石，Dmax10mm,pg=1400kgm3,Pg=48%(4)外加剂纸浆废液塑化剂，工业氯化钙。(5)自来水2 .工艺按一般干硬性混凝土工艺：经普通蒸汽养护：升温3h,90恒温30h,降温2h.3 .试验结果试验结果如表16所示。高
15、强混凝土试验结果表16序号水泥用量(kgm3)W/CCaCI2掺量(%)塑化剂(%)砂率(%)维勃稠度(三)配合比抗压强度(MPa)I7001284()I27501246380012481475026155750251767524105由上表可见：(1)水泥用量在700800kgm3间变化，对混凝土强度影响不大，而水泥用量过多会使混凝土干硬度增加，且收缩率增大，因此在配制高强混凝土时的水泥用量应控制在700kgm3以下(2)当不具强烈振动条件时，水灰比在0.220.26内变化，对混凝土强度影响不大，而水灰比过小，对施工增加困难，因此应大于0.26。(3)砂率较普通混凝土为低。第二章大体积混凝土
16、一、大体积混凝土概述大体积混凝土，即为体积较大又就地浇筑、成型、养护的混凝土。常为蛮石、毛石(重量为45kg以上的大块荒石)、或石子粒径较大而水泥用量又较少的混凝土。大体积混凝土的最主要特点，是以大区段为单位施工的厚大体积混凝土，由此所带来的问题是水泥的水化热引起的温度上升高，冷却时发生裂缝。为了防止裂缝的发生，必须采取切合实际的措施。如果使用水化热小的水泥和粉煤灰的同时，使用单位水泥量少的配合比，控制一次灌注高度和浇注速度，以及人工冷却控制温度等。二、大体积混凝土的原材料选择及配合比设计(1)水泥成分可选用52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，如果强度等级不超过C60,也可采用42.5的水泥
17、配制大体积混凝土，最好采用普通硅酸盐水泥，施工时再掺入粉煤灰或高炉矿渣等活性混合材料。如果混凝土的强度等级小于C50,采用矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥也是可行的。水泥的矿物成分和细度都可以提高混凝土的强度，般来说，矿物成分中铝酸三钙的含量应当尽可能低，水泥中的游离氧化钙、氧化镁和三氧化硫等物质的含量应尽可能少。改善水泥的矿物组成是提高混凝土强度的有效途径。高细度的水泥会带来较高的强度，但也必然带来较大的收缩。(2)水泥的用量和高效减水剂配制高强混凝土的水泥用量较多，是大体积混凝土出现裂缝的主要原因之一。例如，对于C70混凝土，其立方体强度近80MPa,水泥用量约在500550kg?,控制大
18、体积混凝土的难度就更大了。此时应采用外加活性矿物混合材料来减少水泥用量。降低水灰比是提高强度的重要措施，但必须掺入高效减水剂，如果将大体积混凝土的水灰比降低到0.3,且坍落度仍能满足泵送要求，即坍落度值至少也得10012Omnb那么必须掺入高效减水剂。(3)骨料和粉煤灰骨料的强度对高强混凝土十分重要，如果不能精选，上述其它措施都起不到应有的效果。对于大体积混凝土来说，粗骨料宜采用连续级配，其最大粒径不能超过40mm。细骨料应选用含泥量低的中砂，其细度模数以在2.73.1为佳。如果只能采用细砂，可以通过提高高效减水剂掺量的方法来调整。粉煤灰可改善混凝土的工作度，减少混凝土的用水量，减少泌水和离析
19、现象，并可代替局部水泥，减少水化热。它能减少混凝土中的孔隙，提高密实度和强度。掺入一定量的粉煤灰可提高混凝土的后期强度，所以对抗裂很有好处。大体积混凝土配合比设计应符合以下要求：(1)应选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先选用中低热水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。(2J粗骨料宜选用连续级配，细骨料宜选用中砂。(3)大体积混凝土宜掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺合料。(4)在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单位混凝土的水泥用量。可根据普通混凝土的配合比设计方法，掺减水剂混凝土配合比设计方法或掺粉煤灰混凝土配合比设计方法来进行大
20、体积混凝土的配合比设计。在得到初步配合比后，要进行试拌调整，并在配合比确定后进行水化热测定或验算。大体积混凝土的参考配合比示于下表21。大体积混凝土参考配合比表21编号W/C配合比(kgm3)Fcu.28GfPa)C混合材料SG12250552158922240582152331783655915624219033716145Ill5349916726Ill5646116517Ill5347416628Ill5643217209117505281670-10221037616911127607121346三、大体积混凝土温度裂缝的控制措施由于大体积混凝土容易产生温度裂缝，所以要控制混凝土内部的
21、温升。标准要求混凝土内外温差小于25C,为了降低大体积混凝土内外温差，通常从设计、原材料、配合比和施工工艺四个方面采取措施。(1)地基处理大体积混凝土一般都是厚实、体重的整浇式结构物，地基对根底的影响十清楚显。在设计时应防止地基产生不均匀沉降，并应改善对地基的约束影响。当地基为软土层时，为了防止产生不均匀沉降，通常用砂垫层或其它方法加固。砂垫层不仅可以提高地基的承载力，而且在施工时还可以设置有沟排水，这对减少地下水或地表水的影响都有明显作用。砂垫层在施工前应通过试验，使其做到具有最正确含水量和最大密实度。(2)合理分缝分块合理分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范圉，而且也可利用浇注块的层
22、面进行散热，降低混凝土内部的温度。另外，对于建筑工程来说，尚可满足帮扎钢筋、预埋螺栓等工序的操作需要。从现有施工技术水平出发，合理的分缝分块能使结构起到调节温度变化的作用，确保混凝土有自由伸缩的余地，以到达释放温度应力的目的。建筑工程常采用的方法有：1)伸缩缝伸缩缝是为了防止结构因温度变化而设置的种构造缝。我国现行的钢筋混凝土结构设计标准(GBJlO-89)规定：现浇钢筋混凝土连续式结构处于室内或土中条件下的伸缩缝间距为55m,露天条件下为35m：无筋混凝土的相应间距那么为20m和IOn1。合理设置伸缩缝，对于大体积混凝土防止温度裂缝是非常有效的。2)施工缝施工缝是为了方便施工和在施工期间进行
23、必要的技术间歇而设置的。施工缝的设置既要使施工方便，又要考虑设置在结构受力的最小部位。因为混凝土的剪切强度大大低于抗压强度，所以施工缝多设置在结构受剪力最小的部位。随着混凝土施工机械化程度越来越高，采用整体浇注混凝土也越来越受到人们的重视，这种方法对加强混凝土结构的整体性和加速施工进度是有利的。但是，对大的尺寸即使不产生裂缝，也会给施工带来不便。另外，较大的平面尺寸会引起结构尺寸的较大变形，从而影响预埋件与上部结构联结的准确性。这是设计中必须考虑的问题。3)后浇缝在现浇整体式钢筋混凝土结构中，只在施工期间保存的临时性温度收缩变形缝，称为后浇缝，亦称为后浇带。根据具体条件，保存一定时间后再进行填
24、充密封，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。由于这种缝只在施工期间存在，所以它是一种特殊的施工缝。另外，设置后浇缝的目的是取消结构中永久性的伸缩缝，所以它又是一种设计上的伸缩缝。后浇缝的间距首先应考虑能有效削减温度收缩应力，其次考虑与施工缝结合。在正常施工条件下，后浇缝间距为2030mo后浇缝的理论宽度只需Im已足够保证温度收缩变形，但是考虑施工方便，并防止应力集中，使后浇缝在施工后能承受第二局部温差及收缩作用下的内应力，一般宽度应在70100cm左右，实践中较多采用IoOem。后浇缝可做成企口式，并应在后浇前凿毛清理干净。后浇缝保存时间越长越好，但必须在施工期间不致影响设备安装，一般不应少于40d
25、最好为60d1,在此期间，早期温差以及30%的收缩都已经完成。(3)合理布置钢筋钢筋与混凝土.共同作用的根底式两者之间的粘结力。由于钢筋的弹性模量约为混凝土弹性模量的715倍，所以当混凝土的内应力到达抗拉强度而开始出现裂缝时，钢筋的应力很小。因此，想利用钢筋来防止混凝土裂缝的出现是不能到达目的的。但是，合理布置钢筋可以起到减轻混凝土的收缩程度，限制裂缝开展的作用。(1)水泥大体积混凝十所采用的水泥品种及水泥用量对混凝十.内外温差的大小有很大的影响。由于不同品种的水泥水化时产生的水化热不同，所以大体积混凝土应选用水化热低、凝结时间长的水泥，可优先选用中低热水泥、粉煤灰水泥或火山灰水泥。而且尽可
26、能选择低标号水泥。在满足混凝土和易性、力学性能和耐久性的条件下，尽量使水泥用量降低至最小限度。有资料说明，l11r混凝土中的水泥用量每减少IOkg,混凝土内部温度可降低1匕。减少水泥用量可以减少总的水化放热量，从而可以降低混凝十.内部的最高温度，这是设计大体积混凝土配合比应首要考虑的问题。降低混凝土中水泥用量的措施主要有：掺入掺和料，如粉煤灰等，有时可参加块石，假设有可能，采用56d或90d强度作为设计强度。(2)外加剂大体积混凝十.宜采用缓凝剂、减水剂或缓凝型减水剂。如果在大体积混凝十.中掺入水泥重量的0.2%0.3%的木钙、糖蜜类具有缓凝作用的减水剂，可延缓混凝土拌合物的凝结时间，从而方便
27、施工，防止出现冷缝。(3)掺和料在大体积混凝土中可掺入减少水化热的掺和料。掺和料的掺入，可以相应减少水泥用量。常用的掺和料主要有粉煤灰、矿渣、火山灰、沸石粉等。以局部粉煤灰取代水泥，不仅可以改善混凝土的和易性、有利于施工操作，而且对降低混凝土水化热有良好的作用，同时还有明显的经济价值。有资料外表，用粉煤灰取代20%的水泥，可使7d内的水化热降低11%,取代30%的水泥时水化热下降25%。在大体积混凝十.中使用粉煤灰应符合有关国家标准。粉煤灰的取代量有日趋增大的趋势，从以前的15%左右到30%,有的增加至50%。粉煤灰掺量对混凝土性能的影响必须通过试验来确定。3 .配合比大体积混凝土配合比中要控
28、制水泥用量，可采用各种措施来降低水泥用量。有资料外表，水泥在一定时间内的总水化热随着水灰比的增大而增加，所以可采用掺减水剂的方法来降低水灰比。同时，可稍微提高混凝土中的粗骨料用量，既可降低水化热又可抑制混凝土的变形。4 .施工工艺(1)原材料的预冷却大体积混凝十的浇注温度越高，水泥的水化越快。一般浇注温度每提高10,混凝土内部温度约增加35。为了降低混凝土的浇注温度，可对混凝十的原材料进行预冷却。预冷却混凝土最简易方法是采用冷却拌合水。但由于水在混凝土中所占热容量的百分比不大，因此单纯冷却拌合水还不能有效的降低混凝十的浇注温度。预冷却混凝土的方法主要有采用冰水来预冷却拌合水再用冰水拌合，或者在
29、混凝土拌合时掺冰屑，但注意冰在搅拌过程中要完全融化。预冷却骨料主要有湿法、干法和真空汽化法三种。湿法冷却是通过冰与骨料直接接触进行降温，可以采用浸水法和喷水法；干法冷却是用冷空气对骨料进行吹风冷却；真空汽化法是利用在骨料周围空间形成的局部真空，使骨料中水分蒸发、吸热而冷却骨料。预冷水泥方法一般可采用气冷法和浸水法两种。(2)预埋水管通冷却水在混凝土内部预埋水管，通冷却水可降低混凝土内部最高温度。这种方法因具有适应性和灵活性，以及能够控制整个结构物内部温度，所以在国内外得到广泛应用。通冷却水一般是在混凝十.刚浇注完，甚至在刚浇注时就开始进行，以减少初期由于水泥水花热所形成的最高温度。(3)严格保
30、温大体积混凝土产生温度裂缝的一个重要原因是混凝土中产生了温度梯度。当外表混凝土接近冷却时，外表和内部的温差就会产生温度梯度，从而产生超过未成熟混凝土抗拉强度的拉应力，使混凝土开裂。为了使大体积混凝十的内外温差降低，可采用混凝十.外表保温的方法，使混凝土内外温差降低。常用的保温材料有模板、草袋、湿砂、锯末等，保温材料不仅要放在混凝土的外表，还要注意结构物四周的保温。有时也可在混凝土终凝后，在混凝土外表蓄上一定高度的水。由于水的导热系数为0.58W因而有一定的隔热效果，可以推迟混凝土内部水化热的迅速散失，从而控制混凝土外表温度与中心温度之间的差值，使混凝土具有较高的抵抗温度变形的能力，从而到达混凝
31、土不开裂的目的。另外，由于水泥是一种水硬性胶凝材料，外表水的存在，有利于外表混凝十的水化，能够增加表层混凝土的密实度，可防止混凝十.外表的龟裂。(4)分块分层浇注使大体积混凝土分层或分块浇注，以降低混凝土内外的温差。一般在第一层混凝土还未初凝时，浇注上一层。四、工程实例上海建工集团一公司承建88层金茂大限的筏基，筏基长宽均为64m,厚度为4m56d强度等级为C50Im,混凝土中各材料用量为：42.5矿渣硅酸盐水泥460kg、中砂593kg、540mm碎石1021kg、自来水193kg、粉煤灰70kg、减水剂2.76kg。七，由于降温缓慢，内外温差小于30,最终到达控制裂缝的目的。第三章泵送混凝
32、土一、泵送混凝土概述将搅拌好的混凝土，采用混凝土输送和浇筑，称泵送混凝土。由于施工工艺上的要求，所采用的施工设备和混凝土配合比都与普通施工方法不同。采用混凝土泵送输送混凝土拌合物，可一次连续完成垂直和水平运输，而且可以进行浇筑，因而生产效率高，节约劳动力，特别适用于工地狭窄和有障碍物的施工现场，以及大体积混凝十.结构物和高层建筑。二、泵送混凝土原材料要求1.胶凝材料一水泥(1)水泥品种要保证混凝土具有可泵性，很重要的一点是混凝土必须具有一定的保水性，而不同品种的水泥对混凝土保水性的影响，也不尽相同。一般情况下，保水性好、泌水性小的水泥都宜用于泵送混凝土。因此，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥常常被优
33、先用作配制泵送混凝土，但又往往由于水化热较大，又不宜用于大体积混凝土工程。矿渣硅酸盐水泥由于保水性差、泌水大，不宜制备泵送混凝土。但是，矿渣硅酸盐水泥水化热低，用于大体积泵送混凝土亦有有利的一面。但在采取措施后，矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土也是可以泵送的。(2)最小水泥用量在泵送混凝土中水泥砂浆起到润滑输送管道和传递压力的作用，所以水泥用量的多少对泵送混凝土的可泵性是非常重要的。水泥用量过多，不但不经济，而且水化热高，对大体积混凝土会引起过大的温度应力而产生温度裂缝。此外水泥用量过多，混凝土粘性增高，也会增大泵送阻力。为此，与普通混凝土一样，应尽量减少水泥用量，但必须保证混凝士的设计强度和顺利泵
34、送为前提。为保证混凝土的可泵性，有一最少水泥用量的限制。国外对最少水泥用量的规定一般为250300kgm我国钢筋混凝土工程施工及验收标准(GBJ204-83)规定泵送混凝土的最少水泥用量宜为300kgm3o最正确水泥用量应根据混凝土的设计强度等级、泵压、输送距离等通过试配、试泵确定。日本建筑学会制定的泵送混凝土施工规程确定的最少水泥用量见表31。泵送混凝土最少水泥用量表31泵送条件输送管尺寸(mm)水平管换算长度(m)100125l5015O最少水泥用量(kgm3)300290280280290300根据国内经验，用强度等级32.5的水泥配制C30混凝土，水泥用量为380420kgm3;用42
35、5级水泥配制C30混凝土，水泥用量350380kg较佳。泵送混凝土的骨料分为粗骨料和细骨料。骨料的种类、形状、粒径和级配，对泵送混凝土的性能有很大的影响，必须予以严格控制。粗骨料的最大粒径要控制，这是管道输送所需要的。碎石的最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1：3；卵石那么宜小于或等于1：2.5这是从三个石子在同一断面处相遇最容易引起阻塞的原理推算出来的。对于粗骨料的级配，国外有一定规定，各国皆有其推荐的曲线。由于我国的骨料级配，不完全符合泵送混凝土所要求的级配曲线，因此有时泵送容易产生问题。必要时，可以把不同的骨料加以合理掺合，以改善其级配。对于细骨料，在级配中，细度模数为2.33.2
36、粒径在0315mm以下的细骨料所占的比例非常重要，其比例不应小于15%,最好能到达20%,这对改善混凝土的泵送性能非常重要。很多情况下就是因为这局部颗粒所占的比例太小，而影响正用的泵送施工。如果这局部颗粒较少时，可掺加粉煤灰加以弥补。掺用的泵送剂、缓凝型外加剂或粉煤灰等掺合料的品质应符合国家现行标准的规定。掺入粉煤灰后，砂率宜减小2%6%。粉煤灰宜采用超量取代法，即用粉煤灰取代局部水泥，以超量局部取代等体积用砂。取代硅酸盐水泥的量不宜大于水泥重量的30%、普通硅酸盐水泥不宜大于20%、矿渣硅酸盐水泥不宜大于15%。三、泵送混凝土配合比设计根据泵送混凝土的工艺特点，确定泵送混凝土配合比设计的根
37、本原那么如下：(1)要保证压送后的混凝土能满足所规定的和易性、均匀性、强度及耐久性等质量要求：(2)根据所用材料的质量、泵的种类、输送管的直径、压送距离、气候条件、浇注部位及浇注方法等，经过试验确定配合比。试验包括混凝土的试配合试送；(3)在混凝土配合成分中，应尽量采用减水型塑化剂等化学附加剂，以降低水灰比，改善混凝土的可泵性。(1)水灰比的选择在确定混凝土的配合比时，其水灰比应不低于0.50,以降低混凝土在输送管中的摩擦阻力。但是，水灰比过大会引起硬化后混凝土收缩量增加，产生裂缝，因此，泵送混凝土的水灰比一般也不宜超过0.70。(2)砂率的选择确定泵送混凝土配合比时，在能满足可泵性要求的前提
38、下，应以尽量减少单位用水量为原那么来选择砂率，不能随意增加砂率。并要考虑粗骨料的颗粒形状和级配。我国规定的砂率宜控制在35%45%,也要视具体情况而定，不得过大，否那么会增加水泥用量同时降低混凝土强度，故应在保证可泵性的情况下，可尽量降低砂率。(3)坍落度的选择泵送混凝土的坍落度指运至施工现场压送前混凝土的坍落度，确定泵送混凝土配合比时，轻混凝土的坍落度宜不少于18cm,普通混凝土的坍落度可参照表32选取。普通泵送混凝土的适宜坍落度表32一固方式I压送前压送后压送前后坍落度允许适宜坍落度坍落度波动范围(%)变化范围(cm)机械振捣8-1815（并5+不振鸿181515+(4)混凝土的粘聚性要求
39、确定的配合比所拌制的混凝土应具有良好的粘聚性。如果粘聚性不良，易产生离析现象，压送过程中易发生输送管的阻塞。在施工过程中，有离析现象的黏土不能进入混凝土输送泵受料斗，应调整其配合比，改善其粘聚性。四、混凝土泵送施工(一)混凝土泵及配置应符合以下规定：(1)混凝土泵型号可根据工程情况、最大泵送距离、最大输出量等选定。(2)泵送混凝土前，应选用水泥浆，或与泵送混凝土配合比相同，但粗骨料减少50%的混凝土通过管道。当用活塞泵泵送混凝土时泵的受料斗内应具有足够的混凝土，并不得吸入空气。(3)输送工作连续进行。当因故间歇，宜每隔5min将混凝土泵转动23圈。常温下间歇忖间不宜大于304()min.当间歇
40、时间过长或浇筑工作结束时，应将管内混凝土排空，并予以清洗。(二)混凝土的拌制和运输泵送混凝土的拌制，在各种材料的计算精度、搅拌延续时间等方面和普通混凝土相同。但对泵送混凝土所用的骨料粒径和级配应严格控制，防止骨料中混入粒径过大的颗粒和异物。当使用具有吸水性的骨料时，应事先进行充分吸水，预吸水量由试验确定。运输是本工艺的关键，因此必须严格按照标准规定来进行。(1)泵送混凝土的运输设备：泵送混凝土的供给在国外般采用商品化的预拌混凝土。预拌混凝土的运输应用混凝土搅拌运输车，否那么在现场应设置二次搅拌装置。常用混凝土搅拌运输车的斗容量有3m3和6n两种。(2)搅拌运输车须用数量确实定：混凝土输送泵连续
41、压送时，所需配备混凝土搅拌运输车的数量可按下式确定：N=2(迎+C(台)60八S)式中，N一一每台混凝土输送泵配备混凝土搅拌运输车台数；Qm方案每台混凝土输送泵的平均压送量(m3h);Y一一搅拌运输车的斗容量In?)：1.一一运输距离(km)：S平均行车速度，一般取30kmh:T个运输周期内总的停歇时间(包括出发、停车、装卸料、冲洗等，min)：C考虑其它原因的停歇(如加油等)所需增加的台数，般为12台。(3)泵送混凝土的运输延续时间：混凝土的和易性随运输时间的延长而降低，所以应尽量缩短运输延续时间。一般情况下泵送混凝土的运输延续时间，不宜超过表3-3所列的数值：允许运输延续时间表3-3混凝土
42、的出机温度(V)运输延续时间(min)25-3550-6010256090510W90注：对掺有外加剂的混凝土，其运输延续时间应通过试验确定.(三)混凝土压送混凝土输送泵的操作方法是否正确，不仅直接影响混凝土的压送，而且也影响混凝土输送泵的使用寿命。所以压送混凝土时，混凝十.输送泵的操作应注意以下几点：1、开始压送混凝十.时，应使混凝土输送泵处于低速运转，并注意观察泵的输送压力(工作压力)，当确认可以顺利运转后，才能提高到正常运转速度。2、混凝土的压送要连续进行，尽量防止压送中断。混凝土在压送管连续压送时处于运动状态，匀质性好：压送中断时输送管内混凝土处于静止状态，混凝土就会泌水，混凝土中的骨
43、料也会按比密度不同而下沉分层，停歇时间愈长愈容易使混凝土离析，还可能引起输送管路的堵塞。所以压送混凝土时，宁可降低压送速度，也要保证压送连续进行。但满速压送时，应保证混凝土从搅拌出机至浇注的时间不应超过1.5ho如果由于某种技术或组织上的原因迫使混凝土.泵停车时，应立即用压力水或其它方法冲洗输送管内残留的混凝土。3、混凝土压送过程，有方案的停歇应事先确定中断浇注的位置。中断浇注的位置必须是允许留置施工缝的位置。一般情况下停歇的时间不应超过1h。并且，在停歇时间内，为防止混凝土在输送管内离析，应作间歇推动，尤其在夏季高温季节浇注，冬季低温季节浇注，或混凝土的析水量较多以及压送困难时，更要注意进行
44、间歇推动，每45min应进行不少于4次正反推动。4、混凝土压送过程中，输送管道的堵塞不一定时突然发生的，一般会出现压送困难、泵的工作压力异常、输送管路振动增大等情况。在这种情况下不可勉强高速压送，操作人员应及时转为满速压送或作正反转往复推动，并在管路上易堵塞的部位，如弯管、锥形管、丫型管等，用木锤敲击，以防止管路堵塞。当输送管路发生堵塞时，可用木锤敲击管路，找出堵塞管段。在混凝土输送泵卸压后，拆卸堵塞管段，取出管内堵塞的混凝土，再检查其余管路，确认无堵塞后可接管。重新压送时，应待管内空气排尽后，才可把拆卸过管段的接头上紧。5、在混凝土压送过程中，如需要接长输送管，应预先用水泥浆或水对接长管段进
45、行润滑，当接长管段的长度小于或等于3m时，可不进行润滑。6、在混凝土压送过程中，如经常发生压送困难或输送管路堵塞时，施工管理人员应检查混凝土的配合比、和易性和匀质性以及配管方法、压送操作方法是否妥当，如有问题应及时解决，当然这不可能排除其它原因引起的堵塞。7、混凝土压送接近结束时，应计算还需多少立方米混凝土,协调供给关系，防止停工待料或多余混凝土的浪费。(四)混凝土浇注及泵管清洗1、混凝土的浇注混凝十泵送到施工面后，浇注时要充分考虑到泵送混凝土输送快、投料集中。出管口时尚有一定的冲力的特点。因此，应注意以下几点：(1)当混凝土入模时，输送管或布料杆的软管出口应向下，并尽量接近浇注外表，必要时可以借用溜槽、串筒或挡板，以防止混凝土直接冲击模板和钢筋。(2)为了便于集中浇筑，保证混凝土的捣固质量，要配备足够的振捣机具和操作人员。2、混凝土输送泵及管道的清洗混凝土压送完毕后，输送管道应及时用清水清洗。对带有布料管的混凝土输送泵可采用压力水或压缩空气清
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