淺談西非紅土礫石混凝土施工工藝

牛洪豐

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

0 前 言

在非洲地區(qū)，傳統(tǒng)碎石資源稀缺、價(jià)格高昂，碎石材料成本占當(dāng)?shù)鼗炷凉こ淌┕こ杀炯s35%～40%，而紅土礫石料供應(yīng)充足、工程性質(zhì)較好、價(jià)格低廉，如能實(shí)現(xiàn)紅土礫石代替?zhèn)鹘y(tǒng)碎石拌制水泥混凝土用于施工，可大幅降低混凝土工程施工成本、加快當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，能為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1 技術(shù)特點(diǎn)

本工藝通過對原材的改良和配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)低成本地產(chǎn)材料對替代高價(jià)稀缺材料，節(jié)約材料成本。施工工藝簡單，施工安全，質(zhì)量可靠。能有效的開發(fā)利用本地特有的豐富閑置紅土礫石資源，避免資源浪費(fèi)。無需開山取石，環(huán)保效益高。

2 西非紅土礫石混凝土施工工藝

2.1 施工工藝原理

本工藝?yán)麑⒓t土礫石破碎加工成不同粒級的含泥量≤1%、針片狀≤10%、壓碎值≤30%的單檔紅土碎石，通過摻配試驗(yàn)將其合成為5～25 mm連續(xù)級配的紅土碎石作為紅土礫石混凝土用粗集料使用。利用紅土碎石粒形好、石質(zhì)堅(jiān)硬、性能穩(wěn)定、表面粗糙與水泥膠砂的結(jié)合力強(qiáng)的特性，通過試驗(yàn)優(yōu)化粗集料合成級配曲線，以及確定水泥、外加劑、水、砂和粗集料的最佳摻配比例，進(jìn)行配合比優(yōu)化。配制出強(qiáng)度、工作性、耐久性滿足要求的紅土礫石混凝土。通過室內(nèi)外試驗(yàn)及理論分析對優(yōu)化后的配合比進(jìn)行驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)紅土礫石混凝土在一般混凝土工程中的施工應(yīng)用。

2.2 施工準(zhǔn)備

按要求選定紅土礫石料源，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及紅土碎礫石特性進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)并報(bào)監(jiān)理審批，對進(jìn)場材料進(jìn)行試驗(yàn)，原材質(zhì)量應(yīng)滿足表一要求。紅土礫石混凝土施工前，應(yīng)完成場地平整、基坑開挖、墊層施工等準(zhǔn)備工作。

表1 材料名稱、規(guī)格及主要技術(shù)指標(biāo)

2.4 配合比設(shè)計(jì)

對紅土碎石進(jìn)行篩分，依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3650-2020)規(guī)定的5～25 mm連續(xù)粒級進(jìn)行摻配合成，優(yōu)選出密實(shí)度最大、空隙率最小的最佳級配曲線，確定各檔紅土碎石的摻配比例，對單檔紅土碎石進(jìn)行合成摻配。細(xì)集料宜選擇中砂，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55-2011)(以下簡稱規(guī)程)規(guī)定計(jì)算配制強(qiáng)度。根據(jù)規(guī)程給出的經(jīng)驗(yàn)公式初步確定水膠比，根據(jù)使用部位及施工方法確定試配坍落度，參照卵石要求確定用水量及砂率。根據(jù)以上參數(shù)確定計(jì)算配合比。

在計(jì)算配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行試拌，在計(jì)算水膠比不變的情況下調(diào)整配合比其他參數(shù)使新拌混凝土性能符合設(shè)計(jì)及施工要求，修正計(jì)算配合比，提出試拌配合比。

參照規(guī)程在試拌配合比基礎(chǔ)上進(jìn)行混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)，采用三個(gè)不同水膠比的配合比進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，即試拌配合比和在計(jì)算配合比基礎(chǔ)上水膠比±0.05、用水量不變、砂率可分別增加減少1%的另外兩組配合比，必要時(shí)可增加一組基礎(chǔ)水膠比-0.1的配合比作為輔助試驗(yàn)。以上配合比的混凝土拌和物性能經(jīng)試驗(yàn)確定滿足要求后，標(biāo)養(yǎng)28 d，分別測定抗壓強(qiáng)度，繪制強(qiáng)度-水膠比曲線。采用線性關(guān)系圖法確定略大于配制強(qiáng)度對應(yīng)的水膠比，進(jìn)而確定試驗(yàn)室配合比。

施工時(shí)根據(jù)粗、細(xì)集料現(xiàn)場實(shí)測含水率，在試驗(yàn)室配合比的基礎(chǔ)上計(jì)算出施工配合比用于指導(dǎo)拌合站拌制混凝土。

2.5 測量放樣

組織測量人員利用全站儀根據(jù)已閉合的導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行樁位放樣與復(fù)測，放出樁位線，控制樁位置選在不易移動(dòng)和車輛壓不到的地方。測量人員按設(shè)計(jì)圖紙放出施工部位控制點(diǎn)，確認(rèn)檢查無誤后進(jìn)行放樣交樁。

2.6 模板支設(shè)

測量放線確定尺寸后，進(jìn)行立模。混凝土基礎(chǔ)模板采用竹膠板模板或鋼模板?；炷翐鯄?包括八字墻、端墻)采用鋼模板。模板外側(cè)采用鋼管背肋，方木支撐加固；內(nèi)側(cè)用方木支撐控制尺寸，擋墻模板加設(shè)拉筋。在模板上用紅油漆標(biāo)注基礎(chǔ)頂面標(biāo)高。

2.7 拌制和運(yùn)輸

紅土礫石混凝土采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制，嚴(yán)格按照試驗(yàn)室根據(jù)設(shè)計(jì)配合比及現(xiàn)場集料含水率確定的施工配合比配料，用重量法嚴(yán)格控制配料精度。采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場。

2.8 現(xiàn)場澆筑

混凝土澆筑前對模板均勻涂刷脫模劑，到場混凝土均勻性和坍落度經(jīng)檢查滿足要求后開始澆筑。利用串筒或溜槽將混凝土傾瀉入模，按不大于300 mm的分層厚度在整個(gè)結(jié)構(gòu)平面內(nèi)全面分層澆筑。第一層澆筑的混凝土初凝前澆筑第二層，如此逐層進(jìn)行，直至澆筑結(jié)束。施工時(shí)從短邊開始，沿長邊進(jìn)行。必要時(shí)也可分兩段，即從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行。

用插入式振搗棒振搗，移動(dòng)間距不超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍；與側(cè)模應(yīng)保持50～l00 mm的距離；插入下層混凝土50～100 mm；每一處振動(dòng)完畢后，應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出，對每一振搗部分必須振到該部分混凝土密實(shí)為止，密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿、不再冒出氣泡。避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。

澆筑至設(shè)計(jì)高程時(shí)，用鋁合金長刮尺表面刮平，在混凝土初凝前用木抹抹平、鋼抹壓光。需二次澆筑的在初凝壓光前進(jìn)行植筋、鑿毛等處理。

2.9 拆模、養(yǎng)生

紅土礫石混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa以上，且能保證其表面及棱角不因拆模而受損時(shí)方可拆模，拆模過程中避免損壞混凝土表面。拆模完成立即進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不小于7 d，當(dāng)紅土礫石混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)方可停止養(yǎng)生進(jìn)行下一步工序施工。

3 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

就本工藝依托工程對傳統(tǒng)工藝和本文工藝的經(jīng)濟(jì)效益對比分析如表2所示。

表2 綜合成本核算和效益分析表

由表2分析得出：援岡比亞上河區(qū)公路橋梁項(xiàng)目MRC路應(yīng)用本工藝后與傳統(tǒng)的混凝土施工工藝相比每立方米混凝土節(jié)約成本394.8元，節(jié)約成本28.76%，應(yīng)用本工藝的經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.2 社會(huì)效益

西非地區(qū)混凝土用的普通碎石稀缺，極大程度限制了當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，制約了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。采用西非紅土礫石混凝土可以保證工程質(zhì)量，加快當(dāng)?shù)仄胀ɑ炷凉こ淌┕そㄔO(shè)，促進(jìn)地產(chǎn)材料開發(fā)利用，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。加工開采紅土礫石與加工開采普通碎石比，不需要過多的大型設(shè)備和人力消耗，不需要炸山、開山，更加節(jié)能環(huán)保。

4 結(jié) 論

該工藝在援岡比亞上河區(qū)公路橋梁項(xiàng)目的輻射工程——MRC路的施工中成功應(yīng)用，取得了良好效果。加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，并保證了公路質(zhì)量，獲得了業(yè)主及當(dāng)?shù)厝嗣竦暮迷u。

實(shí)踐證明，該工藝簡單易行、質(zhì)量可靠、節(jié)材環(huán)保、成本低，同時(shí)有效開發(fā)利用地產(chǎn)材料，適用于在非洲等天然紅土礫石儲(chǔ)量豐富地區(qū)的一般混凝土工程施工中推廣應(yīng)用。