泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)例

目錄TOC\o一、概述 2二、泵送混凝土對原材料的規(guī)定 2三、泵送混凝土對配合比設(shè)計(jì)的規(guī)定 4三、泵送混凝土阻力分析與減少阻力，提高泵送效率的措施 7四、泵送混凝土配合比實(shí)例 10五、結(jié)論 19六、施工中注意的問題 20七、附錄A 22八、附錄B 23

一、概述隨著外加劑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了混凝土新工藝的不斷進(jìn)步?；炷林袚郊舆m量的外加劑和摻和料可制備自密實(shí)、大流動(dòng)性混凝土，施工中可采用泵送澆注新工藝，施工效率大大提高。它合用于鋼筋或鋼筋束密集的構(gòu)件或部位，以及斷面窄小，振搗器不易到達(dá)的部位；規(guī)定灌注迅速的混凝土。為了滿足混凝土的可泵性的規(guī)定，我們嚴(yán)格控制原材料實(shí)驗(yàn)，并作好泵送混凝土配合比的設(shè)計(jì)工作。用混凝土泵沿管道輸送和澆注混凝土拌和物，稱泵送混凝土。由于施工工藝的變化，所采用的施工設(shè)備和混凝土配合比與用普通方法施工的混凝土有所不同。兩者不同之點(diǎn)在于普通混凝土是根據(jù)所需的強(qiáng)度進(jìn)行配置的。泵送混凝土除了根據(jù)所需強(qiáng)度外，還需要根據(jù)泵送工藝所需的流動(dòng)性、不離析、不泌水等規(guī)定。因此，在原材料、配合比和施工方面有其特殊性。二、泵送混凝土對原材料的規(guī)定拌制泵送混凝土應(yīng)選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥，不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。由于火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥需水量大，易泌水。所用的水泥應(yīng)符合下列國家標(biāo)準(zhǔn)：（1）《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1999（2）《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥》GB1344-1999粗骨料應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢查方法》的規(guī)定。粗骨料應(yīng)采用連續(xù)級配，針片狀顆粒含量不宜大于10%。當(dāng)針片狀顆粒含量多和石子級配不好時(shí)，輸送管道彎頭處的管壁往往易磨損或泵裂，還易導(dǎo)致輸送管堵塞。粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比宜符合表1的規(guī)定。表1粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比石子品種泵送高度（m）粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比碎石＜50≤1：3.050~100≤1：4.0＞100≤1：5.0卵石＜50≤1：2.550~100≤1：3.0＞100≤1：4.0控制粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比，重要是防止混凝土泵送時(shí)管道堵塞。粗骨料的最佳級配，可按附錄中圖A-1~圖A-4選用。細(xì)骨料應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢查方法》的規(guī)定。細(xì)骨料宜采用中砂，通過0.315mm篩孔的砂，不應(yīng)少于15%。細(xì)骨料最佳級配可按附錄A中圖A-5選用。拌制泵送混凝土所用的水，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水》的規(guī)定。泵送混凝土應(yīng)摻用泵送劑或減水劑，泵送混凝土摻用的外加劑，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》、《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《混凝土泵送劑》和《預(yù)拌混凝土》的有關(guān)規(guī)定。泵送混凝土宜摻用適量的粉煤灰或其他活性摻和料。當(dāng)摻用粉煤灰時(shí)，其質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和《預(yù)拌混凝土》的有關(guān)規(guī)定。粉煤灰的摻入能減少混凝土對管壁的摩擦阻力，改善其可泵性，同時(shí)還可節(jié)約水泥，這在不少工程中已經(jīng)證實(shí)，但摻用的粉煤灰應(yīng)符合Ⅰ、Ⅱ級的規(guī)定，質(zhì)量差的粉煤灰摻入后會(huì)使混凝土用水量增長，對強(qiáng)度和耐久性都不利。三、泵送混凝土對配合比設(shè)計(jì)的規(guī)定泵送混凝土配合比，除必須滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性的規(guī)定外，尚應(yīng)使混凝土滿足可泵性規(guī)定。在泵壓作用下，混凝土拌合物通過管道輸送，這是泵送混凝土的顯著特點(diǎn)。理論和實(shí)踐證明：可泵性差的混凝土是難以泵送的。因此泵送混凝土應(yīng)滿足可泵性規(guī)定，這是與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的重要不同之處。泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、《混凝土強(qiáng)度檢查評估標(biāo)準(zhǔn)》和《預(yù)拌混凝土》等有關(guān)規(guī)定。并應(yīng)根據(jù)混凝土原材料、混凝土運(yùn)送距離、混凝土泵與混凝土輸送管徑、泵送距離、氣溫等具體施工條件試配。必要時(shí)，應(yīng)通過試泵送擬定泵送混凝土配合比?；炷恋目杀眯裕捎脡毫γ谒畬?shí)驗(yàn)結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制。一般10S時(shí)的相對壓力泌水率S10不宜超過40%。泵送混凝土的坍落度，可按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定選用。對不同泵送高度，入泵時(shí)混凝土的坍落度，可按表2選用?；炷两?jīng)時(shí)坍落度損失值，可按表3擬定。表2不同泵送高度入泵時(shí)混凝土坍落度選用值泵送高度（m）30以下30~6060~100100以上坍落度（mm）100~140140~160160~180180~200一般施工單位多規(guī)定坍落度為160~180mm的混凝土，外加劑適應(yīng)性好是保證坍落度損失小、和易性好、不泌水不離析的重要條件。表3混凝土經(jīng)時(shí)坍落度損失值大氣溫度（℃）10~2020~3030~35混凝土經(jīng)時(shí)坍落度損失值（摻粉煤灰和木鈣，經(jīng)時(shí)1h）(mm)5~2525~3535~50注：摻粉煤灰與其他外加劑時(shí)，坍落度經(jīng)時(shí)損失值可根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)擬定。無施工經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)擬定。泵送混凝土試配時(shí)規(guī)定的坍落度值應(yīng)按下式計(jì)算：Tt=Tp+△T式中Tt——試配時(shí)規(guī)定的坍落度值Tp——入泵時(shí)規(guī)定的坍落度值△T——實(shí)驗(yàn)測得在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)的坍落度經(jīng)時(shí)損失值5．泵送混凝土的水灰比宜為0.4~0.6。當(dāng)水灰比小于0.4時(shí)混凝土流動(dòng)阻力急劇上升，泵送極為困難，水灰比大于0.6時(shí)，混凝土易離析可泵性差。6．泵送混凝土的砂率宜為38%~45%。7．泵送混凝土的最小水泥用量宜為300Kg/m3。水泥用量（含礦物摻合料）不宜過小，否則含漿量局限性，即使在同樣坍落度情況下，混凝土顯得干澀，不利于泵送。8．泵送混凝土應(yīng)摻加適量適應(yīng)性好的外加劑，并應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土泵送劑》的規(guī)定。無論何種外加劑，對水泥都有一個(gè)適宜性問題。原材料改變、實(shí)驗(yàn)條件不同，都會(huì)影響外加劑的摻量。因此外加劑的品種和摻量宜由實(shí)驗(yàn)擬定，不得任意使用，以免影響混凝土質(zhì)量。9．摻用引氣劑型外加劑的泵送混凝土的含氣量不宜大于4%。泵送混凝土中適當(dāng)?shù)暮瑲饬靠善鸬綕櫥淖饔?，對提高混凝土的和易性和可泵性有利，但含氣量過大，在泵送時(shí)這些空氣在混凝土中形成無數(shù)細(xì)小的可壓縮體，吸取泵壓達(dá)成高峰階段的能量，減少泵送效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起堵泵，還會(huì)引起混凝土強(qiáng)度就下降。一般情況下，含氣量提高1%，混凝土強(qiáng)度下降約6%，故對含氣量應(yīng)加以限制。10．摻粉煤灰的泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)，必須通過試配擬定，并應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定。由于⑴粉煤灰的質(zhì)量對混凝土的強(qiáng)度影響很大。我國目前因受分選技術(shù)條件的限制，一般原狀粉煤灰的品質(zhì)參數(shù)不穩(wěn)定，不能滿足結(jié)構(gòu)混凝土的規(guī)定，故需磨細(xì)并應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。⑵粉煤灰在泵送混凝土中的應(yīng)用離不開“雙摻技術(shù)”。粉煤灰與外加劑應(yīng)相適應(yīng)，且同時(shí)摻用均應(yīng)達(dá)成預(yù)期效果。故摻粉煤灰時(shí)，外加劑的選用務(wù)必先通過實(shí)驗(yàn)。⑶粉煤灰對混凝土的初期強(qiáng)度、抗凍性及鋼筋的防銹存在微小不利影響，故應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格控制粉煤灰的最大摻量，合理擬定粉煤灰摻量，限制其不利影響。粉煤灰的最佳摻量應(yīng)根據(jù)所用水泥的品種、不同的工程對象、施工工藝通過實(shí)驗(yàn)擬定。三、泵送混凝土阻力分析與減少阻力，提高泵送效率的措施混凝土在輸送管中的運(yùn)動(dòng)和受力情況，如圖附錄B所示：泵活塞傳來的推力fT混凝土與管壁的摩擦阻力fM混凝土的重力fW混凝土中砂、石、水泥漿的內(nèi)摩擦阻力fN混凝土氣泡等在管內(nèi)受壓力作用的變形NN混凝土在泵推力作用下變?yōu)榱鲃?dòng)動(dòng)能ND對混凝土在管中受力與運(yùn)動(dòng)情況分析為防止石子在管內(nèi)形成堵塞，石子最大粒徑必須滿足表1的規(guī)定。泵送混凝土坍落度在140-200mm時(shí)，入泵時(shí)坍落度最佳值應(yīng)為160mm?；炷林袘?yīng)有一定粘度的水泥漿，一般規(guī)定每M3混凝土的水泥漿量為300-350L。摻加粉煤灰的作用為了節(jié)約水泥，改善和易性。其它礦物摻合料如磨細(xì)渣或沸石也是很好的活性摻合料。除了節(jié)約水泥外，其作用一是保證有足夠的漿體量，二是粉煤灰顆粒多為圓球顆粒，使?jié){體有一定的稠度，又起到滾珠的作用。它可減小混凝土與管壁的摩擦阻力，也減少混凝土內(nèi)部各種顆粒之間的內(nèi)摩擦阻力，以使混凝土在泵活塞推力作用下，各種顆粒保持相對位置變化不大的情況向前運(yùn)動(dòng)。即使消耗在摩擦阻力內(nèi)能方面的能量減小到最低。三是粉煤灰能減低混凝土的泌水率，這是保證混凝土不離析和可泵性好的必要措施。要使混凝土不泌水不離析，還規(guī)定石子級配應(yīng)為連續(xù)級配，砂率為最佳的砂率，外加劑的適應(yīng)性好等。外加劑的作用高效減水的作用優(yōu)質(zhì)的泵送劑或流化劑對減少水灰比，減小顆粒粒子間摩擦阻力，減少混凝土與管壁的摩擦阻力是很有效的。由于這類外加劑中最有效的成分如萘磺酸鹽甲醛縮合物（高效減水劑）與各種無機(jī)固體粒子發(fā)生吸附作用，將大分子聚合物吸附在固體粒子周邊，形成切動(dòng)滑移面。由于聚合物與水溶液的極性不同，互相排斥，切動(dòng)面很易滑動(dòng)，并阻止固體粒子對水溶液的吸附作用，使水不能進(jìn)入固定吸附層，而留在與固定表面距離較遠(yuǎn)的地方，從而增大了混凝土的流動(dòng)性，減少了摩擦阻力。木質(zhì)磺酸鈣減水效果較差，屬普通減水劑。芳香族氨基磺酸減水劑，三聚氰胺磺酸鈉甲醛縮合物，聚羧酸類減水劑和萘系減水劑屬高效減水劑。⑵緩凝的作用泵送劑或流化劑中還具有一定量的緩凝劑，以保證在運(yùn)送泵送混凝土的過程中保持一定的流動(dòng)性，不會(huì)因溫度提高，時(shí)間延長，而使水泥過早生成絮凝結(jié)構(gòu)，凝結(jié)而增長阻力，堵塞管道。⑶改善和易性的作用混凝土泌水是破壞混凝土均勻的表現(xiàn)，也是離析的開始。對泵送混凝土，泌水更是大忌。由于混凝土在泵送管道中受到很大壓力，在壓力作用下泌水離析會(huì)更為嚴(yán)重，水易從接縫漏出，混凝土一旦發(fā)生較明顯的泌水離析，就會(huì)使混凝土在泵送中阻力急劇增大，所以必須保證混凝土壓力泌水率要很小。所有能減少泌水率的措施都是必要使用的，如每M3混凝土的水泥用量不得小于300Kg，摻入的粉煤灰以I級粉煤灰為好，它質(zhì)輕，顆粒為圓球形，需水量比較小，不宜采用需水量大、易泌水的火山灰硅酸鹽水泥。這些都是避免泌水的重要措施。引氣劑會(huì)使混凝土產(chǎn)生微小氣泡，在壓力作用下，氣泡很易變形，而減少泵送推力和輸送效率。但適當(dāng)引氣對減小泌水是很有效的。同時(shí)為了提高混凝土耐久性也必要加入引氣劑。當(dāng)混凝土含氣量不超過4%時(shí)，引入微小的氣泡，如同可變形的小滾珠，象潤滑油同樣，對減少泵送阻力，有較大奉獻(xiàn)。所以適當(dāng)引氣利大于弊，其弊端是很小的。在泵送劑或流化劑中還摻有一定的能增長水的粘度的物質(zhì)，叫保水劑，它能有效減少混凝土的泌水，所以泵送劑或流化劑中必須加有這種化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)高效減水劑摻量較大時(shí)，混凝土很易泌水離析抓底。加入這種物質(zhì)，能使高效減水劑吸附作用釋放出的大量水用于增長顆粒切動(dòng)層的厚度和存于顆粒之間的間隙增大顆粒間距，從而使混凝土的和易性更好，使摩擦阻力減少更多，得到非常好的泵送混凝土。綜上所述，我們一方面考慮到石子最大粒徑，另一方面選擇優(yōu)質(zhì)泵送劑或流化劑，第三，摻入I級粉煤灰作為摻合料和設(shè)計(jì)出和易性好的混凝土配合比，水泥漿量為300-350L/M3混凝土，使壓力泌水率比不大于95%，就會(huì)制備出令人滿意的泵送混凝土。四、泵送混凝土配合比實(shí)例⒈原材料的準(zhǔn)備水泥：水泥為唐山冀東盾石P.O42.5R的水泥，依據(jù)GB175-1999標(biāo)準(zhǔn)，符合P.O42.5R水泥規(guī)定，28天抗壓強(qiáng)度為50.0Mpa。砂砂是二區(qū)中砂，通過0.315mm篩孔的砂為18%，大于15%。石石子是潮白河碎石，為5~25的連續(xù)級配，針片狀含量為5.8%,小于10%。它的級配如圖所示，在適宜泵送區(qū)之內(nèi)。摻合料粉煤灰用的是I級粉煤灰，各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB1596-91標(biāo)準(zhǔn)。外加劑外加劑采用FS-G-III高效減水泵送劑，它屬改性萘系高性能減水劑，其特點(diǎn)是高效減水、緩凝、減少水化熱，合用于泵送混凝土。它的減水率可達(dá)12~25%，屬低堿型高效減水劑，對鋼筋無銹蝕，壓力泌水率比為28%，符合規(guī)定。⒉混凝土配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)規(guī)定工程名稱及部位：北工大綜合樓六層頂板、梁、樓梯強(qiáng)度等級：C35坍落度：160~180mm其他規(guī)定：現(xiàn)場攪拌泵送原材料：P.O42.5R,唐山冀東盾石；密云中砂，細(xì)度模數(shù)2.5；潮白河碎石5~25連續(xù)級配，最大粒徑25mm；FS-G-III泵送劑，摻量C×1%，減水率20%；粉煤灰I級。溫度17℃，密實(shí)度筒1.5Kg。②配合比計(jì)算⑴基準(zhǔn)配合比Ⅰ試配強(qiáng)度fcu,0≥fcu,k+1.645σσ取5fcu,0≥35+1.645×5=43.2試配強(qiáng)度取43MPaⅡ水灰比的計(jì)算===0.50Ⅲ根據(jù)石子最大粒徑及混凝土坍落度選用用水量mw0為235L摻泵送劑(摻量為C×1%減水率為20%)混凝土用水量：mwa=mw0(1－β)=235（1－20%）=188L取用水量190L。Ⅳ根據(jù)石子最大粒徑與水灰比及砂的細(xì)度模數(shù)選用砂率為40%Ⅴ每立方米混凝土的水泥用量mc0mco===380Kg/M3Ⅵ水泥漿的體積VP=+W0=+190=313LⅦ砂和石料的總體積VA=1000（1－a）－VP=1000（1－2%）－313=667LⅧ砂的重量S0=VA*QS*γS=667×40%×2.6=694Kg/M3Ⅸ石的重量G0=VA*（1－QS）*γg=667×(1－40%)×2.7=1081Kg/M3⑵摻加粉煤灰與泵送劑的泵送混凝土Ⅰ粉煤灰取代水泥量15%,粉煤灰的超量系數(shù)取1.2F=mco*f(%)=380×15%=57Kg/M3Ⅱ粉煤灰的總摻量Ft=K*F=1.2×57=68Kg/M3Ⅲ粉煤灰超量部分摻量Fe=(K－1)*F=（1.2－1）×57=11Kg/M3Ⅳ水泥的重量mc=mco－F=380－57=323Kg/M3Ⅴ粉煤灰超量取代后砂的重量Se=S0－*γs=734－*2.6=721Kg/M3③試配石子最大粒徑25mm，砂含水率5%，試配每盤用量15L，如下表：WCSGFS-G-III（C×1%）FA每M319032372110813.868每盤2.84.810.816.20.0571.020調(diào)整2.34.811.316.20.0571.020經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得坍落度為190mm。通過1h塌落度為165mm.，混凝土拌合物和易性好，無泌水，無離析。④配合比調(diào)整密度計(jì)算：測得密實(shí)的混凝土和筒總質(zhì)量為13.30Kg,筒的質(zhì)量為1.5Kg，筒的容積為5L，則混凝土的密度實(shí)測值為：=2360Kg/M3計(jì)算值為2387Kg/M3。故得校正系數(shù)η=2360/2387=0.99，不用調(diào)整。按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》擬定混凝土的配合比為：水灰比0.50，水膠比0.49，砂率為40%重量比為水：水泥：砂：石：FS-G-III泵送劑：粉煤灰=0.59：1：2.23：3.35：0.01：0.21。⑤試配強(qiáng)度3天強(qiáng)度：28.8Mpa7天強(qiáng)度：36.9Mpa28天強(qiáng)度：43.9Mpa28天強(qiáng)度滿足試配強(qiáng)度。五、結(jié)論⒈我們按照規(guī)范、規(guī)程的規(guī)定，嚴(yán)格選擇控制原材料的品種、質(zhì)量。特別是石子的最大粒徑為25mm；水泥為P.O42.5R；粉煤灰為I級灰，并采用超量取代，保證了混凝土不出現(xiàn)泌水、離析。以上這些使混凝土拌合物的和易性和可泵性良好。2．我們對FS-G-III高效減水泵送劑進(jìn)行了復(fù)試，其壓力泌水率比為28%，遠(yuǎn)小于一等品規(guī)定的小于等于90%的指標(biāo)。試配中觀測到混凝土沒有出現(xiàn)泌水、離析的現(xiàn)象，和易性很好，這是由于我們著重選好了泵送劑，并用超量取代法摻加粉煤灰，大大減少了出現(xiàn)泌水的也許性。減少泌水是保證可泵性好的重要措施。3．FS-G-III高效減水泵送劑為非引氣型泵送劑，所以沒有測定含氣量，假如是引氣型泵送劑，應(yīng)測定混凝土的含氣量，同時(shí)采用較高強(qiáng)度等級的水泥保證混凝土強(qiáng)度達(dá)成規(guī)定。4．設(shè)計(jì)配制的混凝土中，由于采用超量取代法，一部分粉煤灰取代了與其等質(zhì)量的砂，使得水泥漿體總量