低强度等级泵送混凝土配合比设计

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低强度等级泵送混凝土配合比设计
   ［摘要］介绍低强度等级泵送混凝土在渝怀铁路杨家坝隧道衬砌混凝土施工中的应用，并着重阐述了低强度等级泵送混凝土的配合比设计、试验及经济效益。
    [关键词]低强度等级泵送混凝土  衬砌   配合比   设计 　　
一、概述
   我公司承建的渝怀铁路杨家坝隧道全长3724.25m，中心里程为DK185＋337.875。围岩情况复杂多变，全隧均采用整体式衬砌，隧道衬砌混凝土采用9m和12m的两台整体衬砌台车衬砌，混凝土拌和由JS500自动计量拌合站拌和。砼运输车采用自卸车安装自制混凝土罐。混凝土最大输送距离为200m，衬砌混凝土强度等级根据地质围岩情况设计分为C25、C20、C15三个等级。设计和施工对衬砌混凝土提出以下要求：
　　(1)须用HBT60A混凝土输送泵输送，坍落度以120～160mm为宜。
　　(2) 混凝土经过长距离输送不离析，和易性好，流动性好保证衬砌混凝土在封顶时无空洞。
这样对于C15泵送混凝土就提出了较高的要求：即要保证混凝土的可泵性、和易性和流动性又要兼顾混凝土的经济性。针对上述要求及工地情况，我们采用“双掺”技术(即掺入粉煤灰和泵送剂)。混凝土中掺入粉煤灰，可以显著改善混凝土的和易性，减少泌水离析，增加混凝土密实性，提高混凝土强度，降低施工成本，减少粉煤灰对环境的污染。同时，粉煤灰具有缓解性，并降低混凝土水化热的释放，减少混凝土因表面收缩而引起的网裂、开裂的发生。经过大量试验，解决了混凝土强度等级低与泵送混凝土的矛盾，既节约水泥降低造价，又确保工程质量，取得了满意效果。
二、配合比试验
1、原材料的选定：
水泥：重庆地维集团生产的P.032.5R普通硅酸盐水泥，该水泥质量稳定，细度小，需水量少，早期强度高，初凝时间一般为3h，终凝时间一般为5h，对外掺剂适应性好。
　　粉煤灰：重庆电厂Ⅱ级粉煤灰。粉煤灰含有大量硅铝组成的活性玻璃微珠，其粒径比水泥颗粒小，它们在碱性水化剂的作用下生成水化硅酸钙等具有水硬性的水化物，同时，粉煤灰中含有大量的球状颗粒，在混凝土搅拌捣实过程中发挥润滑作用，减少拌和用水量，改善了混凝土的和易性，对强度有利。
　　碎石：采用利用隧道洞碴自产的粒径5～31.5mm连续级配石灰岩碎石，其缺点是针片状含量偏大形状不规则。
　砂：由于乌江水位变化较大，夏季多为特细砂，而且砂源紧缺，我们决定采用自产的机制砂。其缺点是石粉含量大、粒径偏粗。
　　水：乌江水。
  泵送剂：重庆外加剂厂产的JZ-5泵送剂，掺量为1.0%。
2、基准配合比试验
2.1混凝土的配制强度：fcu,o= fcu,k+1.645σ，σ取4.0
                         fcu,o= 21.6Mpa
2.2水灰比：W/C=（αa*fce）/（fcu,o+αa*fce*βb）
               fce=32.5，αa=0.46，βb=0.07
         W/C=0.66 为保证混凝土的耐久性取W/C=0.60
2.3设计坍落度为：120-160mm，用水量mwo查表取210Kg，泵送剂的减水率为：β=10%，故mwa=mwo（1-β）=189 Kg。
2.4水泥用量mco=mwo/（W/C）=315 Kg/m3。
2.5砂率βs查表取0.44。
2.6砂、石用量mso=（ρcp-mco-mwo）*βs，mcp=2380Kg
                  mso=825 Kg   mGo= 1051Kg
2.7初步配合比为：mco：mso：mGo：mwo：mao =315：825：1051： 189：3.15
2.8基准配合比：经过试拌调整提出基准配合比
mco：mso：mGo：mwo：mao =320：822：1046：192：3.20
             3、掺加粉煤灰以基准配合比为基础，按等稠度、等强度等级的原则，用超量取代法进行调整。
3.1选定粉煤灰取代水泥掺量百分率和粉煤灰超量系数
粉煤灰取代水泥掺量根据确保施工质量和施工便利确定为：ƒ=15%，超量系数为：δƒ =1.4。
3.2计算粉煤灰取代水泥量、粉煤灰超量部分质量和粉煤灰总量
粉煤灰取代水泥量：  mƒ1= mco* ƒ=320*0.15=48Kg
粉煤灰超量部分质量：mƒ2= mƒ1（δƒ-1）=19 Kg
粉煤灰总量：        mƒ= mƒ1+ mƒ2=67 Kg
3.3计算掺加粉煤灰的混凝土水泥用量                                   mcƒ= mco-mƒ=320-48=272 Kg
3.4掺加粉煤灰的混凝土各种材料用量
mcƒ：mƒ：msƒ：mGƒ：mwƒ：maƒ =272：67：822：1046：192：2.72
经过试拌混凝土坍落度、和易性均能满足要求，实测容重为：2385 Kg经过上下调整水胶比其7d和28d龄期抗压强度见表1。
表1：
水胶比（%） 7d抗压强度（Mpa） 28抗压强度（Mpa） 和易性
0.57

www.gong66.com 18.4 23.1 良
0.54 20.8 26.4 良
0.60 15.3 20.4 良
    3.5选定试验室配合比为：
mc：mƒ：ms：mG：mw：ma =272：67：822：1046：192：2.72
=1：0.25：3.02：3.85：0.71：0.01
三、衬砌混凝土的施工
施工中严格控制原材料，保证碎石最大粒径不大于40mm，准确按配合比配料，保证拌和质量。
在拌和混凝土前先拌两盘或三盘砂浆润滑输送管，然后按规定配合比搅拌，搅拌时间不少于90S，经过输送泵输送后坍落度损失小于20mm，无离析现象，振捣后有少量泌水，及时用海棉吸水。浇注12h以后混凝土可以拆模，混凝土表面颜色一致、无流砂水线现象、色泽光亮，最大输送距离可达到240m。
四、结束语
实践表明，通过 “双掺”低强度等级泵送混凝土的和易性、流动性、可泵性能都有所改善，同时混凝土的28d抗压强度既能满足设计要求且又在合理范围内，比普通混凝土节约水泥，降低成本，而且混凝土易于振实、均匀、耐久性好。C25、C20同样使用“双掺”方法使衬砌混凝土取得了较好的经济效益和质量效果。
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