机制砂汽车泵送混凝土配合比优化设计

韦景宇

(中国中铁一局集团第四工程有限公司，陕西咸阳 712000)

机制砂汽车泵送混凝土配合比优化设计

韦景宇

(中国中铁一局集团第四工程有限公司，陕西咸阳 712000)

结合贵阳市环城高速公路南环线牛郎关互通立交现浇连续箱梁桥的工程实例，针对其所属地区的地质条件特点，提出了采用机制砂汽车泵送混凝土的方案，通过不断优化配合比设计保证了工程质量，缩短了施工周期，降低了施工成本。

机制砂混凝土，汽车泵送，配合比设计

由于地域条件和资源有限性的限制，在我国大部分地区，特别是西南地区，在无天然砂条件下，往往采用机制砂代替天然砂来配置混凝土，但采用机制砂如何配置强度高且工作性能好的混凝土对汽车泵送设备来说尤为重要，故科学、合理、可行的配合比设计往往可以提高工效，缩短施工周期，降低施工成本，同时保证了工程质量。

1 工程概况

贵阳市环城高速公路南环线牛郎关互通枢纽(K0+000～K2+000)全长2 km，其中牛郎关互通立交桥为全线五大关键控制性工程之一，工期紧(工期1年)，任务量大。上部构造现浇箱梁混凝土工程量如下：主线牛郎关1号大桥3联；匝道桥8座(A，B，D，E1，E2，F，G，H)共35联，总计38联，总长2 751 m，现浇混凝土方量2.47万m3。

2 机制砂汽车泵送混凝土

2.1 机制砂混凝土的特点

由于机制砂级配不良往往易导致新拌混凝土粘聚性、保水性差，易离析、泌水，并降低和易性和流动性，故往往要靠增加胶凝材料用量来改善其工作性能。

2.2 机制砂混凝土配合比设计

1)根据《公路桥涵施工技术规范》要求：泵送混凝土坍落度要求为80 mm～180 mm，砂率宜控制在40%～50%，通过0.315 mm筛孔的砂不宜少于15%，碎石颗粒为5 mm～26.5 mm，水泥最小用量280 kg/m3～300 kg/m3，最大不宜超过500 kg/m3。2)使用原材料：花溪孟关龙胜机制山砂、粗砂；碎石采用双级配，范围5 mm～16 mm，16 mm～26.5 mm；水泥采用乌蒙山P.O42.5；外加剂采用贵阳星恒XH聚羚酸盐高效减水剂。3)混凝土配合比设计参数见表1。

表1 混凝土配合比设计参数表 kg

标准试件实验数据：7 d抗压强度42.8 MPa；28 d抗压强度49.6 MPa；出机坍落度175 mm。该配合比设计满足连续箱梁设计要求。

2.3 汽车泵送混凝土试验

在混凝土设计配合比选定并得到批复后，为保证大方量混凝土可连续浇筑顺利，先选用一个承台混凝土浇筑进行试验：混凝土由集中拌合站拌合，8 m3罐车运输，“三一”混凝土汽车(60 m3/h)泵送入模，试验结果发现混凝土泵送困难，极易堵管，无法达到梁体施工要求，具体分析如下：

1)本次试验采用“三一”汽车泵为新设备，其现场测试动力系统无任何问题；2)机制砂：从拌合站料场取样做筛分试验发现粒径大于9.5 mm的含量达到5%以上，与配合比设计时所用砂子级配差异较大，其原因主要是机制砂场筛网没有及时更换；3)由于混凝土浇筑不顺利，造成混凝土罐车等待时间过长，加上浇筑时气温较高，混凝土入泵时坍落度损失较大，不利于泵送；4)在泵送混凝土过程中有时出现离析、不均匀，表明混凝土工作性能不是很好。

2.4 施工配合比优化设计

根据混凝土泵送试验结果及原因分析，重新对施工混凝土配合比进行优化设计，具体优化设计如下：

1)要求机制砂场定期更换筛子，保证所产机制砂级配保持平稳，符合级配要求；2)将高效减水剂的初凝时间由原来的2.5 h提高到4.5 h；3)混凝土配合比优化调整：调增水泥用量，大小碎石级配比例由原来的6∶4调整为8∶2，机制砂由原来的48%调整为50%，调增减水剂掺量。优化配合比参数如表2所示。

表2 混凝土配合比优化设计参数表 kg

标准试件实验数据：7 d抗压强度44.3 MPa，28 d抗压强度52.1 MPa，坍落度196 mm，混凝土拌合站出机的坍落度为180 mm～200 mm，现场泵送入模坍落度为160 mm～180 mm(见图1)，各项指标满足设计及规范要求。

3 汽车泵送混凝土实施效果

1)现场泵送施工效果。通过优化混凝土配合比设计和现场施工方法及工序调整，按优化施工配合比拌合的混凝土现场泵送浇筑不但很顺利，堵管现象也极少发生，满足大方量现浇箱梁混凝土连续施工要求，现场浇筑施工见图2。

2)混凝土质量效果。箱梁混凝土设计强度为40 MPa，所浇筑的混凝土实际强度平均值为49.6 MPa，弯折系数为0.078，其标准差为3.8 MPa，强度满足设计及规范要求，混凝土外观整洁美观、色泽一致。

4 结语

由于机制砂级配自身存在缺陷，使用其配置高强汽车泵送混凝土一直是技术难题，尤其是要求必须连续浇筑的大方量混凝土工程，科学、合理、可行的配合比不仅可以保证工程质量，同时也提高工效和机械设备使用率，加快现浇支架、模板等材料周转速度，使施工顺利推进，缩短施工周期，降低施工成本。

[1] 冯乃谦.实用混凝土大全.北京：科学出版社，2001.

[2] JGJ 55—2000，普通混凝土配合比设计规程.

Optimal mixing proportion design of machine-made sand vehicle pumping concrete

Wei Jingyu

(ChinaRailway1stBureauGroup4thEngineeringCo.,Ltd,Xianyang712000,China)

Combining with cast-in-situ box girder bridge engineering of Niulangguan overpass on Nanhuan line of Guiyang city highway as an example, in light of its local geological conditions, the article puts forward machine-made sand vehicle pumping concrete scheme, and continuously optimizes its mixing proportion design. As a result, it guarantees engineering quality, shortens construction duration, and reduces construction cost.

machine-made sand concrete, vehicle pumping, mixing proportion design

2015-09-20

韦景宇(1975- )，男，工程师

1009-6825(2015)33-0128-02

TU528