機制砂泵送混凝土施工配合比優(yōu)化與效益分析

蔣曉磊 申鐵軍

收稿日期：2024-01-29

作者簡介：蔣曉磊（1988—），男，本科，高級工程師，從事道路建設(shè)管理工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，從事道路工程研究工作。

摘要 文章從機制砂泵送混凝土理論配合比優(yōu)化、試驗室配合比優(yōu)化兩方面闡述了水泥混凝土原材料、拌和站、澆筑現(xiàn)場的質(zhì)量控制措施。研究表明，混凝土拌和工序的過程控制是否嚴密，混凝土拌和物、配合比、和易性是否保持穩(wěn)定，直接影響混凝土的質(zhì)量。因此，熟悉混凝土拌和物關(guān)鍵工序并對各個工序進行細致嚴密的控制，是保證混凝土拌和物質(zhì)量的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 機制砂；泵送混凝土；配合比優(yōu)化

中圖分類號 U416.2文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）11-0192-03

0 引言

由于機制砂泵送混凝土黏度較河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180～220 mm，其單方用水量一般在170～185 kg/m3左右，這與河砂混凝土較低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度時，如使用較低的用水量，必然導致外加劑超摻，從而導致機制砂混凝土流動性大，導致混凝土的質(zhì)量無法保證[1-3]。

1 配合比優(yōu)化

1.1 理論配合比優(yōu)化

（1）機制砂由于存在規(guī)格不一、級配不良、表面粗糙、石粉含量偏高、需水量較大等缺陷，在混凝土配制技術(shù)上和河砂差異較大。配合比設(shè)計優(yōu)化的重點與難點就在于解決機制砂上述缺陷在配合比中帶來的流動性差[4]。

（2）水膠比計算宜采用地方性標準《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》（DB22/016—2010）αa、αb值0.46和0.30，普通為0.53和0.20，適當降低水膠比[5]。

（3）機制砂成品不規(guī)則，顆粒棱角尖銳，針片狀較多，天然砂顆粒規(guī)則、細膩，因此達到相同流動度的混凝土，相同細度模數(shù)的機制砂要比河砂大2%～4%砂率，但合理砂率需經(jīng)試驗驗證最終確定[6]。

（4）單方用水量。機制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中顆粒間內(nèi)摩阻力較大。但黏性大、泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場上加水來降低黏度，因而，做機制砂配合比設(shè)計時，不能過度追求使用外加劑降低機制砂混凝土的單方用水量，機制砂混凝土單方用水量應(yīng)設(shè)計的比河砂混凝土略大[7-8]。與消泡劑成分的合理參配。目前所使用減水劑均不同程度含有引氣成分，以降低混凝土的黏度，增加流動性。但減水劑引氣產(chǎn)生的氣泡多為有害氣泡，泡型不規(guī)則，偏大。

（5）摻粉煤灰增加流動性。

（6）減水劑引氣劑，合理摻配消泡劑，消除泡型不良、偏大的氣泡，變?yōu)闅馀葺^小，數(shù)量較多，分布均勻的有益氣泡，有效改善混凝土外觀質(zhì)量[9]。

1.2 試驗室配合比優(yōu)化

（1）減水劑滿足聚羧酸高性能減水劑要求，新拌混凝土坍落拓展度控制在600～650 mm，拓展時間＜3 s。同時保塌性能要求拓展度1 h后損失量小于70 mm，出廠混凝土不得泌水泌漿、離析。

（2）如減水劑未能達到上述狀態(tài)，適當增加10～20 kg粉煤灰、4～8 kg水，保證水膠比不變情況下增加混凝土流動性和保水性。

（3）動態(tài)調(diào)整機制砂砂率：砂率需要根據(jù)機制砂石粉含量進行及時調(diào)整，石粉含量小于10，亞甲藍小于1時可適當調(diào)整到45，大于10時要適當減小砂率，降低混凝土黏稠度。

1.3 施工配合比優(yōu)化

（1）加強振搗，因機制砂內(nèi)摩阻黏滯性，混凝土需增加振搗時間，建議不小于30 s，預(yù)制梁附著時不小于50 s，最終經(jīng)試驗確定合理振搗時間，振搗棒（70）振搗間距不得大于30 cm。分層振搗時插入下層要有10 cm以上。

（2）泵送混凝土適當考慮氣溫及管道摩阻水分損失。

2 質(zhì)量控制措施分析

2.1 原材料質(zhì)量控制

制訂原材料取樣作業(yè)指導書，并保證指導書覆蓋每一位試驗員。精準掌握每一種原材料的取樣方式、取樣數(shù)量，保證樣品具有代表性。結(jié)合物料系統(tǒng)、輔以經(jīng)驗豐富的驗料員，從源頭開始對工程建設(shè)中所用的砂、石、水泥、鋼筋、外加劑等各種原材料進行有效管控。對于進場時不容易辨別品質(zhì)好壞的材料，比如機制砂、粉煤灰，可封存一份合格樣品為標樣，通過顏色、手捻、氣味等方式比對，幫助驗料員做輔助判定。原材料取樣后要及時送檢試驗室，檢測結(jié)果須第一時間準確掌握，為混凝土配合比優(yōu)化做好一手基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集工作。原材料試驗檢測項目、檢測方法、取樣頻率依據(jù)相關(guān)標準、規(guī)程、規(guī)范及《施工總承包項目部工地試驗室管理辦法》執(zhí)行。

2.2 水泥混凝土拌和站質(zhì)量控制

混凝土的質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)物的強度和安全性，因此混凝土取樣的代表性和真實性須作為關(guān)鍵點控制。充分利用計算機、網(wǎng)絡(luò)通信信息化技術(shù)、手段，對混凝土取樣時間、取樣地點、取樣人員、見證人員、混凝土拌和各種原材料用量、拌和時間等關(guān)鍵信息實行實時性、動態(tài)化的過程監(jiān)控。

2.3 施工澆筑現(xiàn)場質(zhì)量控制

檢測人員需根據(jù)工程施工進度及施工工藝，制定適用于該工程的混凝土強度結(jié)果統(tǒng)計周期，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，及時優(yōu)化混凝土配合比。采用回彈儀檢測實體結(jié)構(gòu)強度時，當檢測條件與測強曲線的適用條件有較大差異時，應(yīng)采用同條件試件或鉆取混凝土芯樣進行結(jié)果修正。確保標養(yǎng)試件強度、同養(yǎng)試件強度、實體回彈強度，三者強度滿足設(shè)計要求的同時不造成材料浪費。

3 效益分析

3.1 項目1

某項目水泥混凝土用量較大，在不影響混凝土性能前提下適當摻入粉煤灰、礦渣粉代替水泥用量，以達到降本增效的目的，根據(jù)試驗室試配結(jié)果（具體摻配比例以試驗室最終的配比為準）單摻按水泥混凝土中摻入粉煤灰比例為25%；水下混凝土摻入粉煤灰比例為30%。雙摻比例初步按照粉煤灰19%、礦渣粉9%進行試配，初步成本分析如表1所示。

3.2 項目2

某項目的水泥混凝土采用單、雙摻技術(shù)，優(yōu)化配合比設(shè)計并進行成本測算，如表2～4所示。

4 結(jié)束語

綜上所述，得出以下兩點結(jié)論：

（1）混凝土配合比的優(yōu)化在保證混凝土工作性和強度的前提下，要充分考慮各種原材料的實時價格、各種原材料的結(jié)算方式，進行混凝土配合比優(yōu)化調(diào)整，盡量降低混凝土成本造價。

（2）結(jié)合該項目混凝土的實際情況，試驗室對C35以下混凝土采取單摻粉煤灰；對C35、C40混凝土采取雙摻粉煤灰和礦渣粉；對C50混凝土采取單摻礦渣粉經(jīng)驗證混凝土的各項指標滿足設(shè)計要求，同時，經(jīng)濟效益最優(yōu)。

參考文獻

[1]張璠， 申鐵軍. 新型筑路材料在公路路面工程的試驗檢測分析[J]. 四川建材， 2022（9）： 109-110+113.

[2]申鐵軍. PLC同步頂升系統(tǒng)在某高速公路跨線橋上的應(yīng)用[J]. 福建交通科技， 2022（1）： 73-78.

[3]張緒雨， 申鐵軍. 公路工程混凝土外觀缺陷預(yù)防與控制措施分析[J]. 四川建材， 2022（8）： 119-120.

[4]申鐵軍. 鐵尾礦渣代換碎石用于水泥混凝土的可能性研究[J]. 青海交通科技， 2021（3）： 150-158.

[5]鐘曉波， 申鐵軍. 山西省昔榆高速公路工程質(zhì)量控制措施分析[J]. 四川建材， 2022（3）： 84-85.

[6]申鐵軍. 小間距加筋復(fù)合體橋臺結(jié)構(gòu)優(yōu)勢及施工技術(shù)要點分析[J]. 黑龍江交通科技， 2021（5）： 79-80+83.

[7]申鐵軍. 基于RAP的新型熱再生設(shè)備性能評價與優(yōu)勢分析[J]. 北方交通， 2023（1）： 63-66.

[8]申鐵軍. 基于GTM設(shè)計方法的鋼渣瀝青混凝土試驗研究[J]. 內(nèi)蒙古公路與運輸， 2022（5）： 18-22.

[9]申鐵軍. 平拉索人行橋設(shè)計及鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究[J]. 北方交通， 2022（6）： 30-34.