泵送混凝土配合比設計的要點
一、泵送混凝土坍落度的選擇
泵送混凝土的坍落度根據構築物的特點(如澆築部位、截面大小、鋼筋疏密、泵送高度),使用泵的效能,混凝土搗實方式和耐久性要求等進行選擇,確保混凝土可泵性和澆灌振動后里實外光不出現蜂窩、麻面甚至空洞等缺陷以及強度等級的要求。在不妨礙施工操作並能保證振搗密實的條件下,原則上儘可能採用較小的坍落度,以降低工程造價,並獲得質量較高的混凝土。
一般來說,在一定範圍內隨著坍落度的提高,泵送效率隨之提高,泵送壓力損失減小,因此,隨著輸送高度的增加,混凝土的坍落度相應提高。許多工程的施工經驗,參考有關資料,選用混凝土的坍落度與泵送高度之間的關係表:
混凝土泵經過一定使用期,由於泵老化,泵的效能下降,泵送壓力相應提高,輸送管及液壓泵的磨損增加,混凝土坍落度下限值應相應提高1~2 cm.泵送混凝土的坍落度上限為23 cm,但一般不宜超過20 cm,坍落度過大進入料斗的混凝土易產生離析,大量石子積聚在料斗底部而使攪拌軸停止攪拌,壓力驟然升高形成阻塞,因此單純加大坍落度對泵送混凝土是不可取的。
混凝土在運輸過程中,受輸送距離、氣溫、時間、外加劑等因素的影響,坍落度產生一定程度的損失。可以加入SW1緩凝型減水劑,並在混凝土入泵前用混凝土攪拌車運輸,促使混凝土在拌筒內慢速轉動,對減小坍落度損失效果明顯。
當水泥用量與坍落度等發生矛盾時,應適當增大坍落度指標調整水泥用量;泵送有抗滲要求的砼宜採用集中攪拌站拌合混凝土,在混凝土配合比設計時所考慮的坍落度應為泵送要求的坍落度與運輸過程中混凝土坍落度損失值之和。
二、泵送混凝土水灰比的確定
泵送混凝土的水灰比除對混凝土強度和耐久性有明顯影響外,對泵送粘性阻力也有影響。試驗表明:當水灰比小於0.45時,混凝土的流動阻力很大,泵送極為困難。隨著水灰比增大粘性阻力系數(η)逐漸降低,當水灰比達到0.52後,對混凝土η影響不大,當水灰比超過0.6時,會使混凝土保水性、粘聚性下降而產生離析易引起堵泵。因此,泵送混凝土水灰比選擇在0.45~0.6之間,混凝土流動阻力較小,可泵性較好。
泵送混凝土水泥品種的選擇和水泥、粉細料用量的確定普通矽酸鹽水泥同其它品種水泥相比,具有需水量小、保水效能較好等特點。因此,泵送混凝土一般宜選擇普通矽酸鹽水泥,尤其對早期強度要求較高的冬季施工以及重要結構的高強混凝土。對於大體積混凝土,應優先採用水化熱低的礦渣、火山灰、粉煤灰矽酸鹽水泥,並適當降低坍落度防止混凝土離析。在冬季施工中,加入早強劑增加混凝土抗凍能力。
泵送混凝土的水泥用量,除了滿足混凝土強度及耐久性要求外還要考慮輸送管道的要求。因為泵送混凝土是用灰漿來潤滑管壁的,為了克服管道內的摩擦阻力,必須有足夠水泥漿量包裹骨料表面和潤滑管壁。按《鋼筋混凝土工程施工及驗收規範》(GBJ204-83)規定:泵送混凝土的最小水泥用量為300kg/m3.同時,水泥用量也有一個限度,水泥用量過大後,混凝土空隙率增大,保水效能有所減弱,混凝土泵送時粘聚阻力增大。泵送混凝土中每3混凝土水泥用量多在300~350kg之間。
對於大體積泵送混凝土,可以用部分粉細料(沸騰爐煤渣磨細料)代替部分水泥使用,以改善混凝土的和易性,有利於施工;同時對降低混凝土的水化熱具有良好的作用,也有明顯的經濟價值,粉細料摻量以15%~20%為宜。
三、粗細骨料、砂率的選擇
粗細骨料的選擇除了有害雜質含量、自身強度滿足要求外,其最大粒徑選擇主要滿足以下3個條件:
① 不超過最小結構面邊長的1/4;
②不超過鋼筋最小淨距的3/4;
砂石級配好,空隙率小,有利於混凝土在管道中順利流動、節省水泥砂漿用量;要求適當含量的細粒組分以確保混凝土的穩定性,避免在泵送過程中發生泌水。砂的細度模數要求在2.3~2.8之間。
在泵送混凝土中,砂漿不僅填滿石子之間的空隙,而且在石子之間起潤滑作用。合適的砂率,減小了骨料內摩擦,降低了塑性粘度,提高了保水效能,並且空隙率低,混凝土可泵性好。
影響泵送混凝土砂率的主要因素是石子最大粒徑、種類、砂石的顆粒級配、水灰比等。筆者認為在砂石顆粒級配良好、摻用粉細料時,砂率範圍選擇在40%~45%之間,混凝土可泵性較好。
四、泵送混凝土外加劑及其摻量
用於泵送混凝土的外加劑,主要是SW1緩凝型高效減水劑。混凝土中加入外加劑,增大混凝土拌合物的流動性,減少水或水泥用量,提高混凝土強度及耐久性,降低大體積混凝土水化熱,同時有利於泵送和夏季施工。
SW1減水劑能使混凝土的凝結時間延緩1~3h,對泵送大體積混凝土夏季施工有利。其摻量越多,在一定範圍內減水效果越明顯;但若摻量過多,會使混凝土硬化程序變慢,甚至長時間不硬化,降低混凝土的強度,因此,須嚴格控制摻量。SW1減水劑摻量為水泥用量的0.6%~0.8%,夏季溫度較高,混凝土坍落度損失大,摻量取大值;冬季施工,摻量取小值。
另外,SW1減水劑對不同水泥有不同的適應性,當使用的水泥品種或水泥的礦物成分含鹼量及細度不同時,減水劑的摻用效果不同,其最佳適宜摻量也不同,因此,在使用SW1減水劑時對不同的水泥要做適應性試驗。
泵送混凝土初步配合比確定後,一般都要進行實驗室試配,檢定混凝土和易性、強度、耐久性和容重,如不符合設計要求應進行適當調整,施工中根據砂石含水率值調整用水量。另外,泵送混凝土的坍落度受運輸時間、氣溫的影響有所波動,因此應根據施工情況對配比設計估算的混凝土坍落度損失值進行修正;同時觀察混凝土可泵效能,若發現泵送效率低甚至泵送困難時,應查詢原因,及時反饋,以利於集中攪拌站及時調整配合比。
泵送混凝土配合比設計的要點
一、泵送混凝土坍落度的選擇
泵送混凝土的坍落度根據構築物的特點(如澆築部位、截面大小、鋼筋疏密、泵送高度),使用泵的效能,混凝土搗實方式和耐久性要求等進行選擇,確保混凝土可泵性和澆灌振動后里實外光不出現蜂窩、麻面甚至空洞等缺陷以及強度等級的要求。在不妨礙施工操作並能保證振搗密實的條件下,原則上儘可能採用較小的坍落度,以降低工程造價,並獲得質量較高的混凝土。
一般來說,在一定範圍內隨著坍落度的提高,泵送效率隨之提高,泵送壓力損失減小,因此,隨著輸送高度的增加,混凝土的坍落度相應提高。許多工程的施工經驗,參考有關資料,選用混凝土的坍落度與泵送高度之間的關係表:
混凝土泵經過一定使用期,由於泵老化,泵的效能下降,泵送壓力相應提高,輸送管及液壓泵的磨損增加,混凝土坍落度下限值應相應提高1~2 cm.泵送混凝土的坍落度上限為23 cm,但一般不宜超過20 cm,坍落度過大進入料斗的混凝土易產生離析,大量石子積聚在料斗底部而使攪拌軸停止攪拌,壓力驟然升高形成阻塞,因此單純加大坍落度對泵送混凝土是不可取的。
混凝土在運輸過程中,受輸送距離、氣溫、時間、外加劑等因素的影響,坍落度產生一定程度的損失。可以加入SW1緩凝型減水劑,並在混凝土入泵前用混凝土攪拌車運輸,促使混凝土在拌筒內慢速轉動,對減小坍落度損失效果明顯。
當水泥用量與坍落度等發生矛盾時,應適當增大坍落度指標調整水泥用量;泵送有抗滲要求的砼宜採用集中攪拌站拌合混凝土,在混凝土配合比設計時所考慮的坍落度應為泵送要求的坍落度與運輸過程中混凝土坍落度損失值之和。
二、泵送混凝土水灰比的確定
泵送混凝土的水灰比除對混凝土強度和耐久性有明顯影響外,對泵送粘性阻力也有影響。試驗表明:當水灰比小於0.45時,混凝土的流動阻力很大,泵送極為困難。隨著水灰比增大粘性阻力系數(η)逐漸降低,當水灰比達到0.52後,對混凝土η影響不大,當水灰比超過0.6時,會使混凝土保水性、粘聚性下降而產生離析易引起堵泵。因此,泵送混凝土水灰比選擇在0.45~0.6之間,混凝土流動阻力較小,可泵性較好。
泵送混凝土水泥品種的選擇和水泥、粉細料用量的確定普通矽酸鹽水泥同其它品種水泥相比,具有需水量小、保水效能較好等特點。因此,泵送混凝土一般宜選擇普通矽酸鹽水泥,尤其對早期強度要求較高的冬季施工以及重要結構的高強混凝土。對於大體積混凝土,應優先採用水化熱低的礦渣、火山灰、粉煤灰矽酸鹽水泥,並適當降低坍落度防止混凝土離析。在冬季施工中,加入早強劑增加混凝土抗凍能力。
泵送混凝土的水泥用量,除了滿足混凝土強度及耐久性要求外還要考慮輸送管道的要求。因為泵送混凝土是用灰漿來潤滑管壁的,為了克服管道內的摩擦阻力,必須有足夠水泥漿量包裹骨料表面和潤滑管壁。按《鋼筋混凝土工程施工及驗收規範》(GBJ204-83)規定:泵送混凝土的最小水泥用量為300kg/m3.同時,水泥用量也有一個限度,水泥用量過大後,混凝土空隙率增大,保水效能有所減弱,混凝土泵送時粘聚阻力增大。泵送混凝土中每3混凝土水泥用量多在300~350kg之間。
對於大體積泵送混凝土,可以用部分粉細料(沸騰爐煤渣磨細料)代替部分水泥使用,以改善混凝土的和易性,有利於施工;同時對降低混凝土的水化熱具有良好的作用,也有明顯的經濟價值,粉細料摻量以15%~20%為宜。
三、粗細骨料、砂率的選擇
粗細骨料的選擇除了有害雜質含量、自身強度滿足要求外,其最大粒徑選擇主要滿足以下3個條件:
① 不超過最小結構面邊長的1/4;
②不超過鋼筋最小淨距的3/4;
砂石級配好,空隙率小,有利於混凝土在管道中順利流動、節省水泥砂漿用量;要求適當含量的細粒組分以確保混凝土的穩定性,避免在泵送過程中發生泌水。砂的細度模數要求在2.3~2.8之間。
在泵送混凝土中,砂漿不僅填滿石子之間的空隙,而且在石子之間起潤滑作用。合適的砂率,減小了骨料內摩擦,降低了塑性粘度,提高了保水效能,並且空隙率低,混凝土可泵性好。
影響泵送混凝土砂率的主要因素是石子最大粒徑、種類、砂石的顆粒級配、水灰比等。筆者認為在砂石顆粒級配良好、摻用粉細料時,砂率範圍選擇在40%~45%之間,混凝土可泵性較好。
四、泵送混凝土外加劑及其摻量
用於泵送混凝土的外加劑,主要是SW1緩凝型高效減水劑。混凝土中加入外加劑,增大混凝土拌合物的流動性,減少水或水泥用量,提高混凝土強度及耐久性,降低大體積混凝土水化熱,同時有利於泵送和夏季施工。
SW1減水劑能使混凝土的凝結時間延緩1~3h,對泵送大體積混凝土夏季施工有利。其摻量越多,在一定範圍內減水效果越明顯;但若摻量過多,會使混凝土硬化程序變慢,甚至長時間不硬化,降低混凝土的強度,因此,須嚴格控制摻量。SW1減水劑摻量為水泥用量的0.6%~0.8%,夏季溫度較高,混凝土坍落度損失大,摻量取大值;冬季施工,摻量取小值。
另外,SW1減水劑對不同水泥有不同的適應性,當使用的水泥品種或水泥的礦物成分含鹼量及細度不同時,減水劑的摻用效果不同,其最佳適宜摻量也不同,因此,在使用SW1減水劑時對不同的水泥要做適應性試驗。
泵送混凝土初步配合比確定後,一般都要進行實驗室試配,檢定混凝土和易性、強度、耐久性和容重,如不符合設計要求應進行適當調整,施工中根據砂石含水率值調整用水量。另外,泵送混凝土的坍落度受運輸時間、氣溫的影響有所波動,因此應根據施工情況對配比設計估算的混凝土坍落度損失值進行修正;同時觀察混凝土可泵效能,若發現泵送效率低甚至泵送困難時,應查詢原因,及時反饋,以利於集中攪拌站及時調整配合比。