畢業(yè)論文泵送重混凝土試驗(yàn)應(yīng)用研究

1、摘要 本文對(duì)泵送重混凝土進(jìn)行了試驗(yàn)研究，采用理論分析和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)原材料、泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì)、性能等進(jìn)行了試驗(yàn)分析，并對(duì)重混凝土的微觀結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步的分析。 1.對(duì)赤鐵礦、磁鐵礦、重晶石、鋼丸以及普通砂的表觀密度、堆積密度、壓碎指標(biāo)等性能指標(biāo)所作的測(cè)試與分析表明，這些骨料可以用作重混凝土的粗、細(xì)骨料能滿足重混凝土的密度要求。2. 使用了質(zhì)量配合比法和體積配合比法相結(jié)合的泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，對(duì)密度為3000kg/m3-3900kg/m3的泵送重混凝土進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)。3.設(shè)計(jì)泵送重混凝土的配合比時(shí)，本設(shè)計(jì)所選用的是具有連續(xù)級(jí)配的5-20（mm）的粗骨料，細(xì)骨料選用由重砂和黃

2、砂組成的混合砂，其密度越接近粗骨料的密度越好。泵送重混凝土摻入了一定量的粉煤灰、減水劑等摻合料大大改善重混凝土的流動(dòng)性、保水性以及提高了拌合物的塌落度可以達(dá)200mm左右。4.重混凝土的密度與骨料的密度成線性關(guān)系；泵送重混凝土的密度隨用水量的增加有所降低；泵送重混凝土坍落度隨用水量、水灰比和砂率的增加而增大，每立方米的用水量增加5-lokg，坍落度增大5-20mm；砂率每增加2，坍落度也增大5-20mm；泵送重混凝土抗壓強(qiáng)度隨水灰比的增大而減小。5.通過掃描電鏡觀察混凝土微觀結(jié)構(gòu)分析，重混凝土具有良好的密實(shí)度，孔結(jié)構(gòu)相對(duì)普通混凝土較少。 關(guān)鍵詞：泵送；重骨料；重混凝土；原材料性能；配合比設(shè)計(jì)。

3、abstract in this paper, pumping heavy concrete were studied by combining theoretical analysis and test methods for raw materials, heavy pumping of concrete mix design, performance and other tests were analyzed, and re-do the microstructure of concrete and further analysis.1.after testing and analyzi

4、ng different ore materials on the respects of unit volume density and index of crushed materials it shows that these ore material(namely hematite, magnetite, barite, iron, steel shot, and a certain amount of common sand)can be used as coarse/fine aggregates for pumping heavy concrete.2.the mix desig

5、n ratio for such pumping heavy concrete adopted with both quality mix proportion and volume mix proportion has been used. by this method,on the density of 3000kg/m3-3900kg/m3 pumping heavy concrete mix was designed.3.when the design proportion is made, coarse aggregates with constant grading (5-20mm

6、) and fine aggregates with the density of close to coarse one should be applied.the minimum difference shall be the best.pumping heavy concrete generally mixed with a certain amount of fly ash and other admixtures. 4.the density of the pumping heavy concrete has a lineal relation with the density of

7、 aggregate.water quantities shall decrease on the contrary.water quantities and grit proportion have the primary impact on the slump that shall increase with water quantities,water cement ratio and grit proportion.the slump will increase by 5-20mm with adding water of 5-10kg, so 5-20mm with 2% incre

8、ase.the compressive strength is mainly influenced by water cement ratio, which shall decrease with the increase of water cement ratio. 5.sem analysis of microstructure of concrete was, heavy concrete with good density, pore structure is relatively less ordinary concrete, heavy concrete that can expl

9、ain more than the radiation properties of ordinary concrete.keywords: pumping; heavy aggregate; heavy concrete; raw material performance; proportion design.目 錄第1章 緒論11.1引言11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)21.3本文研究?jī)?nèi)容與意義41.3.1泵送重混凝土原材料及其性能試驗(yàn)41.3.2不同密度的泵送重混凝土配制試驗(yàn)51.3.3泵送重混凝土物理性能試驗(yàn)51.3.4泵送重混凝土的微觀結(jié)構(gòu)的觀察51.3.5研究意義5第2章 泵送重混凝

10、土原材料性能試驗(yàn)62.1概述62.2泵送重混凝土原材料選擇62.2.1材料的選擇原則62.3泵送重混凝土原材料性能試驗(yàn)研究62.3.1泵送重混凝土所用膠結(jié)材料的性能試驗(yàn)62.3.2泵送重混凝土所用粗骨料、細(xì)骨料的性能試驗(yàn)72.4摻合料12第3章 泵送重混凝土配制143.1概述143.2泵送重混凝土須滿足的性能指標(biāo)要求143.3泵送重混凝土配制所用原材料143.4泵送重混凝土配合比的設(shè)計(jì)153.4.1泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算方法步驟153.4.2泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)的選擇153.4.3泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算163.5泵送重混凝土配制183.5.1不同骨料密度3000kg/m3

11、泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì)183.5.2不同骨料密度3500kg/m3泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì)203.5.3不同骨料密度3900kg/m3泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì)22第4章 試驗(yàn)結(jié)果及分析244.1不同用水量重晶石重混凝土配合比244.2不同砂率赤鐵礦石重混凝土配合比254.3不同水灰比磁鐵礦石重混凝土配合比254.4根據(jù)以上試驗(yàn)對(duì)泵送重混凝土物理力學(xué)性能分析264.4.1泵送重混凝土密度影響因素及規(guī)律274.4.2泵送重混凝土坍落度影響因素及規(guī)律274.4.3泵送重混凝土強(qiáng)度影響因素及規(guī)律29第5章 機(jī)理分析305.1泵送重混凝土的微觀結(jié)構(gòu)分析305.1.1 c30磁鐵礦石、赤鐵礦石重混凝土水

12、化產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比分析305.1.2 c30磁鐵礦石、赤鐵礦石重混凝土水化產(chǎn)物與骨料結(jié)合處微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比分析315.1.3 c50赤鐵礦石重混凝土和c50普通混凝土微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比分析335.2泵送重混凝土的可泵性分析34第6章 研究結(jié)論及建議356.1本文結(jié)論356.2建議35參考文獻(xiàn)36致 謝37第1章 緒論1.1引言 隨著天然能源逐漸枯竭，為減少二氧化碳排放量、保護(hù)環(huán)境以及政治、軍事的需要，各種用途的核反應(yīng)堆應(yīng)運(yùn)而生。核技術(shù)自誕生以來便得到迅速的發(fā)展，目前已在如核電、軍事、教育、科研、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。眾所周知，原子核反應(yīng)產(chǎn)生的大量如、x射線和中子射線能夠誘發(fā)癌癥等多種人類絕癥以

13、及誘發(fā)植物的基因變異，危害農(nóng)作物的生長(zhǎng)，而且其潛伏期長(zhǎng)，短時(shí)間內(nèi)無法得知。因此，在建造有輻射源的建筑時(shí)，必須設(shè)置防護(hù)體，用輻射屏蔽或生物屏蔽的方法減少或減弱中子和射線的輻射，使得輻射水平不致對(duì)核反應(yīng)堆工作范圍內(nèi)的人員造成傷害，同時(shí)也使周圍環(huán)境和廣大公眾得到保護(hù)。重混凝土作為物美價(jià)廉的防護(hù)材料得到了廣泛的應(yīng)用。 重混凝土的研制和應(yīng)用是隨著原子能工業(yè)和核技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用而發(fā)展起來的。當(dāng)前核技術(shù)的安全性問題主要包括兩個(gè)方面，其中之一是如何提高重混凝土的射線屏蔽性能；其二，如何安全處理日益增多的核廢料。重混凝土又稱為防射線混凝土、原子能防護(hù)混凝土或核反應(yīng)堆混凝土，它能有效屏蔽輻射，是原子能反應(yīng)堆，粒子加

14、速器及其它含放射源裝置常用的的防護(hù)材料，在設(shè)計(jì)中最重要的是考慮對(duì)射線和中子射線的屏蔽。防輻射問題主要?dú)w結(jié)為對(duì)射線和中子射線的防護(hù)。 射線穿透能力強(qiáng)，通常通過高密度建筑材料時(shí)，其能量能被減弱，達(dá)到一定密度和厚度時(shí)，可完全被吸收。中子主要由核反應(yīng)產(chǎn)生，不帶電荷，具有高度的穿透能力和傷害作用。所以用于屏蔽射線和中子流的混凝土要具有較大的表觀密度。 重混凝土既有較好的防護(hù)性能，材料來源也廣泛，成本低，又便于施工，可以根據(jù)要求制成任何尺寸和形狀的結(jié)構(gòu)，不少專家認(rèn)為，在一切防止射線危害的材料中，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最好的是混凝土。屏蔽方面作為防輻射層，同時(shí)也作為結(jié)構(gòu)支承物混凝土它有良好的結(jié)構(gòu)特性，重混凝土具有

15、較高的密度，所以它是減弱輻射的合適材料。故應(yīng)用相當(dāng)廣泛，成為現(xiàn)代輻射場(chǎng)中最常用的屏蔽材料。 目前重混凝土技術(shù)主要分為兩個(gè)方面：采用磁鐵礦石、赤鐵礦石或重晶石作粗細(xì)骨料，同時(shí)引入一定數(shù)量的摻和料，其特點(diǎn)是密度高的粗細(xì)骨料射線屏蔽作用較好。但是由于采用密度大的材料做骨料，易離析，早期強(qiáng)度低，混凝土施工性能差，混凝土易開裂，耐久性差。應(yīng)用高性能混凝土技術(shù)，摻加礦物摻合料。降低混凝土水灰比，減少混凝土收縮率，提高混凝土的密實(shí)性和混凝土抗開裂能力。重混凝土密度大，產(chǎn)生的阻力大，難以進(jìn)行泵送施工；另外，即使將重混凝土進(jìn)行泵送施工，其坍落度如果與普通混凝土泵送一樣在100180mm時(shí)，重混凝土就容易生產(chǎn)離析

16、，重混凝土密度的均勻性將難以得到保證。由于重混凝土的組成材料特殊，價(jià)格昂貴，因此有關(guān)泵送重混凝土的研究、試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)很少有報(bào)道。 隨著核反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展，重混凝土作為特殊的屏蔽建筑材料其應(yīng)用將日益廣泛。新一代核反應(yīng)堆功率增大，中子通量更大、輻射性更強(qiáng)、設(shè)計(jì)壽命更長(zhǎng)，有必要對(duì)高容重高性能(可提高屏蔽性能，減少泵送重混凝土厚度、增大建筑空間)進(jìn)行系統(tǒng)研究以適應(yīng)核技術(shù)的應(yīng)用需求，本文重點(diǎn)闡述了有關(guān)重混凝土的原材料性能試驗(yàn)、重混凝土密度與粗細(xì)骨料的關(guān)系、重混凝土的配制、重混凝土的微觀結(jié)構(gòu)分析。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)及英國(guó)等國(guó)家專家學(xué)者用重骨料(赤鐵礦、赤鐵礦礦石、鈦鐵礦、鈦鐵礦

17、礦石、纖鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦礦石、碳酸礦、重晶石、高磷鑄鐵)制作混凝土的礦源、物理和化學(xué)特性等進(jìn)行了研究，包括成份、攪拌和澆筑方法，詳細(xì)研究一些高密度混凝土：重晶石與鐵塊混凝土，高磷鑄鐵混凝土、鈦鐵礦混凝土和磁鐵礦混凝土混合物比例、試驗(yàn)過程。采用高級(jí)靜態(tài)測(cè)試記錄器反應(yīng)堆生物泵送重混凝土樣本活化分析和模似器光子、快中子光譜測(cè)量和蒙特卡洛計(jì)算方法。通過中子通量經(jīng)過混凝土塊衰減來測(cè)量各種混凝土防護(hù)射線和中子的屏蔽性能，特性參數(shù)包括射線衰減線性系數(shù)，通過熱中子測(cè)量、混凝土材料半厚度測(cè)量，鐵和鋇含量影響射線的防護(hù)性能，而硼、鈹、鋰和k則與防護(hù)熱中子有關(guān)，礦物和有機(jī)玻璃合成的硼化物和硼鐵礦和電氣石有效地吸

18、收熱中子不產(chǎn)生射線。 日本泵送重混凝土用低活化石灰石、硅巖、硬硼酸鈣石、氧化鋁陶瓷與普通水泥和高氧化鋁水泥進(jìn)行中子照射屏蔽試驗(yàn)，結(jié)果表明這些原材料合成的混凝土應(yīng)該用作中子屏蔽。由于不同骨料混凝土性質(zhì)不同，影響屏蔽性能，不同種類泵送重混凝土劑量率比同一骨料低，隨著屏蔽厚度和骨料直徑增加而影響增大。球形礦渣用作細(xì)骨料混凝土的流動(dòng)性增強(qiáng)，改善重混凝土的工作性。在裂縫產(chǎn)生的部位將埋件按預(yù)定方式埋設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)中，施壓時(shí)所產(chǎn)生的裂縫就會(huì)得到控制，同時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫能夠得到有效的預(yù)防，抗輻射屏蔽的功效可以大大加強(qiáng)。 印度對(duì)核輻射防護(hù)和電站用的高密度泵送混凝土進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容有：(1)重混凝

19、土施工中選擇所需材料時(shí)應(yīng)考慮的因素，具體包括密度、化學(xué)成分、核性能、純度、加工及成本；(2)重密度混凝土的主要性能，具體包括密度、保水能力、空氣含量、特制混凝土的滲透性；(3)赤鐵礦等配制的或天然骨料的配制的重混凝土要求，包括水與水硬性膠凝材料的比率、膠凝材料的比率、配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度和骨料級(jí)配、泵送性能及施工方法。 我國(guó)自上世紀(jì)50年代建造核設(shè)施以來開始重混凝土的研究與應(yīng)用，但可查閱到的相關(guān)的研究成果和工程應(yīng)用實(shí)例的文獻(xiàn)甚少。進(jìn)入80年代后，核技術(shù)開始和平利用，特別是上世紀(jì)90年代后核技術(shù)更是廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、醫(yī)療等多領(lǐng)域才有試驗(yàn)研究和相關(guān)工程應(yīng)用報(bào)道。 對(duì)工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域射線較弱的屏

20、蔽防護(hù)也常采用普通混凝土通過增加混凝土厚度來達(dá)到輻射防護(hù)目的，采用普通混凝土屏蔽防護(hù)其防護(hù)體厚度通常在lm以上，甚至超過2m?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)和施工均按照普通大體積混凝土施工技術(shù)措施進(jìn)行控制，如優(yōu)先選擇低水化熱水泥，控制原材料砂、石的級(jí)配、含泥量，提高混凝土密實(shí)性，盡量減少留置施工縫或?qū)⑹┕ち粼O(shè)在射線不經(jīng)過的部位并設(shè)置成凹凸縫，控制混凝土入模溫度、做好混凝土測(cè)溫及溫差控制防止混凝土產(chǎn)生裂縫等。 對(duì)射線較強(qiáng)的屏蔽防護(hù)體則采用了重晶石混凝土、赤鐵礦混凝土等，已開展了重晶石混凝土、赤鐵礦混凝土、磁混凝土、褐鐵礦混凝土及釩鈦鐵礦石混凝土的試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用并取得一定應(yīng)用效果。 采用重晶石配制的泵送重混

21、凝土通常用于射線的防護(hù)，已應(yīng)用到實(shí)際工程中的密度主要有2900kg/m3、3200kg/m3和3300kg/m3?；炷翑嚢璨捎枚紊狭霞聪韧度胨ⅫS砂、水泥，攪拌lmin左右再投入重晶石、重晶砂，再攪拌lmin，以減少泌水，提高混凝土的強(qiáng)度。在摻加不同比例的普通碎石后，重晶石防輻射混凝土的工作性和力學(xué)性能隨著普通碎石摻量的增加而有明顯改善，但防輻射能力也將隨之減弱，重晶石泵送重混凝土摻加一定量的普通碎石后，強(qiáng)度都有所提高，密度有所下降。為滿足重晶石混凝土泵送要求，配合比設(shè)計(jì)時(shí)摻加摻和料和外加劑。采用重晶石、赤鐵礦及磁鐵礦礦石配制的泵送重混凝土，已應(yīng)用到實(shí)際工程中的密度主要有3000kg/m3

22、、3040kg/m3、3200kg/m3、3400kg/m3、3500k/m3和3600kg/m3。赤鐵礦混凝土常用于屏蔽中子射線的防護(hù)，嶺澳核電站堆坑中使用含有硼化物及結(jié)晶水含量較高的赤鐵礦作一部分骨料的屏蔽中子混凝土。設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格書要求水泥用量375kg/m3，坍落度180mm，但沒有規(guī)定混凝土強(qiáng)度指標(biāo)。配合比設(shè)計(jì)時(shí)只計(jì)算褐赤礦中鐵和硼酸鈣粉中的硼含量滿足要求，同時(shí)根據(jù)赤鐵礦吸水率大和施工要求自流平密實(shí)的特點(diǎn)，選用自流平混凝土化學(xué)外加劑，而且采用了先加部分水使骨料吸足水再加水泥、外加劑和剩余水的攪拌工藝。綜上所述，我國(guó)尚未系統(tǒng)性的開展泵送混凝土的性能試驗(yàn)研究，包括泵送重混凝土原材料及其性能

23、、不同骨料配制的泵送重混凝土性能及其差異、配合比設(shè)計(jì)方法及質(zhì)量控制指標(biāo)等。并且長(zhǎng)期以來，泵送重混凝土性能試驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)與施工技術(shù)等是參照國(guó)家現(xiàn)行普通混凝土技術(shù)規(guī)程。由于泵送重混凝土在原材料的組成和性質(zhì)上有別于普通混凝土，在泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工中存在及需要解決的主要問題是：(1) 原材料及其性能指標(biāo)是否滿足泵送重混凝土的性能要求；(2) 泵送重混凝土性能影響因素及影響因素的變化規(guī)律；(3) 泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，配合比設(shè)計(jì)時(shí)如何確定泵送重混凝土原材料、密度合理允許的變動(dòng)范圍。(4) 已研究和使用的泵送重混凝土的密度通常均在3600kg/m3以內(nèi)，密度超過3600kg/m3的泵送

24、重混凝土研究應(yīng)用很少。1.3本文研究?jī)?nèi)容與意義1.3.1泵送重混凝土原材料及其性能試驗(yàn) (1)通過對(duì)重混凝土粗、細(xì)骨料的試驗(yàn)，確定能滿足重混凝土密度要求以及細(xì)骨料在區(qū)級(jí)配區(qū)的礦石材料。 (2)泵送重混凝土原材料的性能試驗(yàn)研究，粗、細(xì)骨料的性能檢驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)定包括骨料尺寸與級(jí)配；密度；膠結(jié)材料水泥性能包括水泥凝結(jié)時(shí)間；安定性，強(qiáng)度等性能指標(biāo)；粗、細(xì)骨料級(jí)配要求。1.3.2不同密度的泵送重混凝土配制試驗(yàn) 選擇密度為3000kg/m3-3900kg/m3等泵送重混凝土包括重晶石混凝土、磁鐵礦石混凝土、赤鐵礦石混凝土進(jìn)行研究。1.3.3泵送重混凝土物理性能試驗(yàn)對(duì)泵送重混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、倒塌落筒時(shí)間、

25、抗壓強(qiáng)度、密度等性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，總結(jié)不同礦石原材料配制的重混凝土特點(diǎn)，不同礦石、不同密度的泵送重混凝土性能差異、影響因素及變化規(guī)律。1.3.4泵送重混凝土的微觀結(jié)構(gòu)的觀察通過對(duì)重混凝土微觀結(jié)構(gòu)的觀察與分析，從微觀結(jié)構(gòu)上解釋重混凝土具有的密度大、強(qiáng)度高、抗輻射等特點(diǎn)。1.3.5研究意義為重混凝土配合比設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，提高重混凝土的施工效率，而且質(zhì)量也得到了保證，解決重混凝土施工慢，施工難的問題，此工藝的研究成功可以廣泛地應(yīng)用于核電工程、核工程及其它特殊混凝土工程。第2章 泵送重混凝土原材料性能試驗(yàn)2.1概述普通混凝土中骨料體積大約占混凝土體積的3/4左右，骨料的性質(zhì)對(duì)混凝土的技術(shù)性能或生產(chǎn)成

26、本均產(chǎn)生相當(dāng)影響，主要有：(1)骨料的級(jí)配對(duì)新拌混凝土的和易性、泵送性能以及混凝土是否經(jīng)濟(jì)合理具有重大影響；(2)粗骨料的針片狀含量較多時(shí)，對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度和泵送性能有較大影響；(3)骨料的穩(wěn)定性對(duì)混凝土的耐久性有直接影響。重混凝土主要由普通水泥或密度很大的水泥與重骨料制成。重混凝土的骨料選擇主要是赤鐵礦、磁鐵礦、重晶石、鋼丸等，石英砂常作為細(xì)骨料使用來調(diào)整重混凝土和易性、泵送性能。為保證重混凝土的性能，就需要通過對(duì)粗、細(xì)骨料性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，對(duì)粗、細(xì)骨料的性能檢驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)定包括密度；骨料尺寸、形狀與級(jí)配；強(qiáng)度等性能指標(biāo)。通過性能試驗(yàn)系統(tǒng)總結(jié)配制泵送重混凝土的原材料性能特點(diǎn)。2.2泵送重混

27、凝土原材料選擇2.2.1材料的選擇原則泵送重混凝土選擇的骨料須滿足：(1) 骨料或骨料的混合物應(yīng)滿足混凝土密度的要求；(2) 骨料還須同時(shí)考慮混凝土特殊技術(shù)指標(biāo)的要求，如可泵性；(3) 所選骨料配制的泵送重混凝土在相應(yīng)的環(huán)境下必須有良好的穩(wěn)定性。2.3泵送重混凝土原材料性能試驗(yàn)研究2.3.1泵送重混凝土所用膠結(jié)材料的性能試驗(yàn)配制泵送重混凝土最常用的膠結(jié)材料是普通硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥最易獲取，并含有一定量的結(jié)合水又便于施工。如果混凝土要求結(jié)晶水含量很高，又無法從普通水泥和礦石原材料中引入時(shí)可考慮使用特種水泥，如高鋁水泥、鋇水泥、含硼水泥、鍶水泥等。高鋁水泥配制的泵送重混凝土凝結(jié)硬化快，水化

28、熱高，施工中應(yīng)采取適宜的抗裂措施。1)水泥性能試驗(yàn)本試驗(yàn)所用po52.5r水泥的性能試驗(yàn)主要包括水泥細(xì)度、安定性、強(qiáng)度及凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)，水泥性能測(cè)試結(jié)果見表2.1。表2.1 po52.5r水泥的性能試驗(yàn)水泥品種細(xì)度()初凝時(shí)間min終凝時(shí)間min安定性抗折強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度3d28d3d28dpo52.51.1185235合格5.28.629.759.82)重混凝土常用水泥的性能特點(diǎn)、規(guī)定和要求見表2.2。表2.2 常用水泥的性能特點(diǎn)水泥品種相對(duì)密度kg/m3水泥性能、規(guī)定和要求硅酸鹽水泥3000-31001. 常溫下含結(jié)晶水約為13.15，在高溫(1000c以上)脫水較小；2.能滿足一般防護(hù)結(jié)構(gòu)的

29、要求。鋁酸鹽水泥3000-31001.常溫下含結(jié)晶水約為20-23，但在高溫(1000c以上)嚴(yán)重脫水；2.早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,但水化熱在澆筑后1-3d后集中散發(fā),易出現(xiàn)早期裂紋；3.用于結(jié)晶水含量有較高要求的防護(hù)。2.3.2泵送重混凝土所用粗骨料、細(xì)骨料的性能試驗(yàn)1)粗骨料、細(xì)骨料的性能試驗(yàn)重混凝土的物理性能在很大程度上取決于骨料的性能，粗、細(xì)骨料的性能試驗(yàn)主要包括密度；骨料尺寸、形狀與級(jí)配；強(qiáng)度等性能指標(biāo)，骨料的表觀密度、堆積密度、篩分試驗(yàn)等性能指標(biāo)測(cè)試。本次試驗(yàn)所用的骨料主要性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表2.3。表2.3 骨料性能測(cè)試結(jié)果產(chǎn)地骨料種類表觀密度kg/m3壓碎指標(biāo)%feo%fe2o3%蕪

30、湖石峰重晶石416114.5-赤鐵礦石4450812.3673.28磁鐵礦石456710.314.2771.78重晶砂4111-赤鐵礦砂4310-13.4673.56磁鐵礦砂4193-15.5672.282)骨料的級(jí)配篩分曲線顆粒級(jí)配是骨料的重要特性，細(xì)骨料的級(jí)配顯著影響混凝土的工作性。顆粒外型多棱角表面粗糙，對(duì)骨料與水泥之間的粘結(jié)有利，但間隙較多，其粒徑和結(jié)構(gòu)趨向于形成干硬性的拌合物，加之骨料密度大，對(duì)混凝土和易性不利。泵送重混凝土所用礦砂如果直接參照天然砂對(duì)顆粒級(jí)配的要求，會(huì)造成混凝土流動(dòng)性、粘聚性、保水性差，影響混凝土工作性能。1.以下是兩組粗骨料的篩分析，每組取樣品5000g,根據(jù)試驗(yàn)

31、研究，表2.4和表2.5總結(jié)出了礦石的顆粒級(jí)配情況，圖2.1、2.2為篩分析曲線圖。表2.4 粗骨料的篩分析篩孔尺寸（mm）累積篩余量%樣品26.519.016.09.504.752.36篩底重晶石06.727.868.787.297.2100赤鐵礦石0425.864.885.498.5100續(xù)表2.4篩孔尺寸（mm）累積篩余量%樣品26.519.016.09.504.752.36篩底磁鐵礦石05.417.658.682.295.2100表2.5 粗骨料的篩分析篩孔尺寸（mm）累積篩余量%樣品26.519.016.09.504.752.36篩底重晶石07.628.870.785.298.210

32、0赤鐵礦石06.226.874.883.497.5100磁鐵礦石06.927.668.687.297.2100圖2.1粗骨料的篩分析曲線圖2.2 粗骨料的篩分析 2.為優(yōu)化細(xì)骨料的級(jí)配，常需摻加部分河砂，河砂細(xì)度模數(shù)為2.9，經(jīng)計(jì)算確定重砂與黃砂質(zhì)量比為3:7。每組取樣品1000g，根據(jù)試驗(yàn)研究，表2.6和表2.7總結(jié)出了兩組混合礦砂的顆粒級(jí)配情況。圖2.3、2.4為細(xì)骨料的篩分析曲線。表2.6 細(xì)骨料的篩分析篩孔尺寸（mm）累積篩余量%樣品9.504.752.361.180.600.300.15篩底黃砂01.54.118.173.491.899.3100重晶砂+黃砂02.16.723.860

33、.781.297.2100赤鐵礦砂+黃砂01.6416.859.880.496.5100磁鐵礦砂+黃砂01.85.417.658.682.295.2100表2.7 細(xì)骨料的篩分析篩孔尺寸（mm）樣品累積篩余量%9.504.752.361.180.600.300.15篩底黃砂02.67.324.976.892.698.9100重晶砂+黃砂01.44.217.872.686.597.2100赤鐵礦砂+黃砂02.47.425.665.685.496.4100磁鐵礦砂+黃砂01.53.916.662.482.297.1100圖2.3圖2.4 3)混合礦砂的細(xì)度模數(shù)計(jì)算見式(2.1)及表觀密度特征見表2

34、.8， 由公式， 式(2.1) 得，1=2.9,2=2.7,3=2.6,4=2.67。.表2.8 混合砂的細(xì)度模數(shù)試樣細(xì)度模數(shù)表觀密度kg/m3黃砂2.92600重晶砂+黃砂2.73035赤鐵礦砂+黃砂2.63110磁鐵礦砂+黃砂2.673075 4）針片狀石子顆粒含量相對(duì)較多對(duì)混凝土和易性和可泵性影響很大。對(duì)重混凝土的泵送施工，要求針片狀含量應(yīng)小于10，不同針片狀含量對(duì)泵送重混凝土的和易性和可泵性能的影響情況見表2.9。表2.9針片狀含量（%）5101520和易性良好差離析嚴(yán)重離析泵送性能易泵送不易泵送泵送困難不能泵送通過以上的篩分試驗(yàn)分析，礦石粗骨料最大粒徑在20mm以內(nèi)，而且以多級(jí)配為最

35、佳，針片狀含量應(yīng)小于10；礦砂粒徑為0.15-4.75mm，礦砂的細(xì)度模數(shù)宜為mx=2.5-3.0。用在重混凝土中有礦石及礦砂的級(jí)配，粗骨料顆粒級(jí)配為5-20（mm）連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料的篩分區(qū)間應(yīng)在級(jí)級(jí)配區(qū)。2.4摻合料（1）泵送重混凝土中摻入粉煤灰可大大改善泵送重混凝土的工作性。但粉煤灰密度小，摻入密度較大的重混凝土中較難做到滿足密度、工作性要求的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。（2）為了提高混凝土拌合物性能，減少混凝土拌和物的離析和泌水，增大混凝土密度，在配制重混凝土?xí)r宜加入減水劑。盡管重混凝土的坍落度一般都很小，施工過程中仍然容易產(chǎn)生泌水，摻減水劑目的一是增大流動(dòng)性，二是減少振搗時(shí)間，骨料容易均勻同步下沉，三是

36、減少用水量。第3章 泵送重混凝土配制3.1概述泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)的量化指標(biāo)除混凝土強(qiáng)度值外，還需要考慮的是如何滿足設(shè)計(jì)密度的要求，還增加了混凝土密度及泵送指標(biāo)值，如塌落度、擴(kuò)展度、倒塌落筒時(shí)間等。重混凝土的骨料品種多，密度又不相同，用其配制的混凝土密度不一樣，通過對(duì)磁鐵礦、重晶石、赤鐵礦、鋼丸等重混凝土各種礦石原材料性能試驗(yàn)，采用普通混凝土配合設(shè)計(jì)方法就存在一定局限性，尤其是混凝土密度實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)密度值之間存在較大的誤差，往往要多次設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化才能找到合適的施工配合比，這不僅造成了資源的浪費(fèi)，影響工程建設(shè)的質(zhì)量和工程進(jìn)度，而且如密度富裕過大還會(huì)增加結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。3.2泵送重混凝土須滿足的性能

37、指標(biāo)要求(1)密度滿足特定所需的密度；(2)坍落度，滿足施工所需要的坍落度；(3)滿足混凝土設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等性能；(4)滿足重混凝土的可泵性。除上述技術(shù)指標(biāo)外，泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)的要求還包括：(1)施工性，滿足混凝土在施工中所設(shè)計(jì)的拌合物和易性、工作性，除易于澆筑外，還應(yīng)將泵送重混凝土離析和泌水降到最小，保證泵送重混凝土密度的均勻性；(2)經(jīng)濟(jì)性，在滿足以上要求的前提下，盡可能降低成本，設(shè)計(jì)出來的泵送重混凝土配合比經(jīng)試配試驗(yàn)，密度實(shí)測(cè)值不超過設(shè)計(jì)值的3。3.3泵送重混凝土配制所用原材料(1)膠結(jié)材料：po32.5r、po52.5r硅酸鹽水泥。(2)粗、細(xì)骨料：重骨料的品種有赤鐵礦、磁鐵礦

38、、重晶石、鑄鐵及鋼丸等。(3)摻和料：ii級(jí)粉煤灰，減水效率為26%的高效減水劑。3.4泵送重混凝土配合比的設(shè)計(jì)3.4.1泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算方法步驟1.混凝土配合比設(shè)計(jì)方法步驟(1)根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)密度值，計(jì)算出應(yīng)選定骨料的密度；(2)根據(jù)骨料的密度值，確定選擇合適的骨料品種及其混合物；(3)計(jì)算配制強(qiáng)度，并求出相應(yīng)的水灰比；(4)選取每立方米混凝土的用水量，并計(jì)算出每立方米混凝土的水泥用量；(5)選取砂率，計(jì)算每立方米粗骨料和細(xì)骨料的總用量；(6)計(jì)算或試驗(yàn)確定應(yīng)選的粗骨料和細(xì)骨料或其混合物的表觀密度值；(7)計(jì)算粗骨料和細(xì)骨料混合物中各組分的用量。3.4.2泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)中的

39、主要參數(shù)的選擇1.骨料配合比設(shè)計(jì)主要由兩個(gè)過程組成，一是選擇混凝土的合適組分：二是確定它們的相對(duì)數(shù)量(比例)。重混凝土配合比設(shè)計(jì)首先要滿足密度要求。通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在一定用水量條件下，重混凝土密度與骨料密度成典型的線性關(guān)系，通過查閱資料，得出混凝土密度與骨料密度的關(guān)系式為： y=0.744x+0.33 式（3.1） 式中：y：混凝土的密度，kg/m3；x：骨料的密度，kg/m3。 該公式表明，如果選擇密度值相同的粗骨料和細(xì)骨料配制重混凝土，則粗、細(xì)骨料的密度值均為x值或接近x值才能配制出密度為y的混凝土。2.水灰比 混凝土強(qiáng)度的水灰比定律為：“對(duì)于給定的材料，其強(qiáng)度只取決于一個(gè)因素-水灰比。

40、普通混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，鮑羅米公式中的骨料系數(shù)依骨料品種的不同而變化。經(jīng)查閱資料，得出骨料為礦石的重混凝土系數(shù)a=0.70，b=0.35；骨料為鐵質(zhì)骨料的重混凝土系數(shù)a=0.50，b=0.25。 wc=afce/(fcuo+bfce) 式（3.2） 式中，wc為水灰比；fcuo為重混凝土配制強(qiáng)度；fce為水泥實(shí)測(cè)強(qiáng)度。3.用水量配制重混凝土所用的骨料品種繁多，由于吸水率不同，用于配制混凝土的用水量也不同。不同的礦石組合用水量不同，摻用各種外加劑時(shí)，用水量應(yīng)按下式作相應(yīng)的調(diào)整： mwa=mwo(1-) 式（3.3）式中，mwa為摻外加劑混凝土每立方米混凝土的用水量，kg； mwo為不摻外加劑混凝

41、土每立方米混凝土的用水量，kg； 為外加劑的減水率()。 在以鐵質(zhì)骨料為主的混凝土中摻加礦粉改善混凝土和易性時(shí)，用水量對(duì)重混凝土密度略有影響，對(duì)重混凝土的工作性影響較大。所以，重混凝土中宜加入減水劑或高效減水劑，以增加重混凝土密度，提高重混凝土工作性。4.砂率砂率主要影響混凝土的工作性。查閱資料表明，當(dāng)以赤鐵礦砂和赤鐵礦石為主要骨料時(shí)，砂率宜為33-41；以重晶砂和重晶石為主要骨料時(shí)，砂率宜為34-42；以磁鐵礦砂和磁鐵礦石為主要骨料時(shí)，砂率宜為44-52，并宜摻加礦粉來改善混凝土和易性，提高混凝土工作性，防止鐵質(zhì)骨料的下沉，保證混凝土密度的均勻性。 =s/(s+g) 式（3.4）5.摻合料

42、依據(jù)設(shè)計(jì)的重混凝土性能要求，在混凝土加入適當(dāng)?shù)膿胶土弦愿纳浦鼗炷恋墓ぷ餍?，主要包括ii級(jí)粉煤灰，高效減水劑。3.4.3泵送重混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算1.粗骨料、細(xì)骨料總用量的計(jì)算確定了水灰比、用水量和砂率后，可根據(jù)以下公式計(jì)算出每立方米粗細(xì)骨料總用量。 mc+mw+mg+ms= 式（3.5） =s/(s+g) 式（3.6） 式中，mc為基準(zhǔn)配合比混凝土每立方米的水泥用量，kg； mw為基準(zhǔn)配合比混凝土每立方米的用水量，kg； ms為基準(zhǔn)配合比混凝土每立方米的細(xì)骨料用量，kg； 為混凝土表觀密度設(shè)計(jì)值。2.粗骨料、細(xì)骨料或其混合骨料的表觀密度值的計(jì)算 重混凝土的骨料品種多，密度又不相同，用其配制的

43、混凝土密度不一樣，公式y(tǒng)=0.744x+0.33很好地解決了這個(gè)問題，然而，為了滿足設(shè)計(jì)密度y的要求，在現(xiàn)有的礦石資源中很難找到密度值剛好為x的骨料單一品種，實(shí)際應(yīng)用中重混凝土骨料很多情況下使用的是混合骨料。混凝土配合比設(shè)計(jì)體積公式： 式（3.7）涉及的有粗、細(xì)骨料密度值兩個(gè)變量，只要固定s，g兩個(gè)變量之中的一個(gè)變量，另一變量就可由體積公式計(jì)算出來，s混值為多少要通過體積公式計(jì)算出來。由于在混凝土中用了較多的鐵質(zhì)骨料，為了提高混凝土和易性，需要在混凝土中加入減水劑，按體積計(jì)算公式或混合密度計(jì)算公式確定。 如果應(yīng)選的粗、細(xì)骨料均為混合物，當(dāng)所選粗細(xì)骨料各自混合物的表觀密度與公式中的x相差較大時(shí)，

44、根據(jù)設(shè)計(jì)混凝土密度值的要求，可由下式確定其中一種混合骨料的表觀密度，另一混合骨料的表觀密度可由體積公式計(jì)算得出。 式（3.8）式中，a為混合骨料組分1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； b為混合骨料組分2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；3.骨料、細(xì)骨料混合物中各組分用量的計(jì)算 計(jì)算出混合骨料的密度后，按照混合密度的計(jì)算公式，計(jì)算出各組分的用量。 兩種粗骨料或細(xì)骨料混合時(shí)，可由公式計(jì)算出各混合組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而確定各組分的用量。4.混凝土配合比的試配、調(diào)整與確定 按計(jì)算的配比進(jìn)行試配時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行試拌，以檢查拌合物的性能。當(dāng)試拌得出的拌合物表觀密度實(shí)測(cè)值或稠度不能滿足設(shè)計(jì)配合比的要求，或粘聚性和保水性不好，應(yīng)在保證水灰比不變的條件下相

45、應(yīng)調(diào)整砂率、粗細(xì)骨料各組分的用量、摻和料用量和用水量，直到符合要求為止。3.5泵送重混凝土配制3.5.1不同骨料密度3000kg/m3泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì) 配合比1：密度3000kg/m3泵送重晶石混凝土配合比設(shè)計(jì)1)技術(shù)指標(biāo)： （1）混凝土密度3000kg/m3 （2）強(qiáng)度等級(jí)c30 （3）塌落度180士20mm2)材料性能： （1）水泥：p032.5r； （2）普通砂+重晶砂(7:3)：ii區(qū)中砂；表觀密度3035kg/m3。 （3）重晶石：規(guī)格5-20mm連續(xù)級(jí)配，表觀密度4161kg/m3。 （4）減水劑：減水效率為26%的高效減水劑。3)計(jì)算過程：(1)計(jì)算應(yīng)選骨料的密度 300

46、0=0.744x+330 x=3588(2) 選擇合適的骨料品種 選擇重晶砂和黃砂組成的混合細(xì)骨料與重晶石配制。(3) 計(jì)算fcuo=50+1.645×5=58 w/c=0.82×fce/(fcuo+0.41×fce) = 0.55(4) 選用水量并計(jì)算水泥用量 據(jù)有關(guān)資料得，選mw=190： 計(jì)算mc=345(5) 選取砂率，計(jì)算每立方米粗細(xì)骨料總用量 據(jù)有關(guān)資料，選擇砂率為50 ms+mg+345+190=3000 ms/(ms+mg)=0.5 ms=1232 mg=1233（6)計(jì)算或試驗(yàn)選用的細(xì)骨料或其混合物的表觀密度值 粗骨料選用的是重晶石，試驗(yàn)知其表觀

47、密度為4161kg/m3，由式得： 1232/s混 + 1233/4161 + 304/3100 + 190/1000=1 s混=3037 (7)通過試驗(yàn)其不同比例品種混合物的表觀密度值來確定粗細(xì)骨料中各組份 的用量 重晶砂370；黃砂862；表觀密度值為3035kg/m3。 (8)減水劑用量 膠凝材料用量的2%，即345×2%=6.9 (9)配合比 水:水泥:黃砂:重晶砂:重晶石:減水劑=190:345:862:376:1233:6.94)實(shí)測(cè)技術(shù)指標(biāo) （1）塌落度184mm； （2）拌合物表觀密度3035kg/m3； （3）擴(kuò)展度580×600mm，倒塌落筒時(shí)間13s；

48、 （4）28天抗壓強(qiáng)度32mpa。 配合比2：密度3000kg/m3泵送磁鐵礦石混凝土配合比1)技術(shù)指標(biāo) （1）混凝土密度3000kg/m3； （2）強(qiáng)度等級(jí)c30； （3）坍落度180士20mm；2)材料種類 （1）水泥：p032.5r； （2）普通砂+磁鐵礦砂(7:3)：ii區(qū)中砂；表觀密度3078 kg/m3； （3）磁鐵礦石：規(guī)格5-20mm，表觀密度4567 kg/m3； （4）減水劑：減水效率為26%的高效減水劑。3)配合比 水:水泥:黃砂:磁鐵礦砂:磁鐵礦石:減水劑=190:345:872:366:1233:6.94）實(shí)測(cè)技術(shù)指標(biāo) （1）塌落度193mm； （2）拌合物表觀密度3

49、040kg/m3； （3）擴(kuò)展度595×610mm，倒塌落筒時(shí)間13s；（4）28天抗壓強(qiáng)度33mpa。 配合比3：密度3000kg/m3泵送赤鐵礦石混凝土配合比1)技術(shù)指標(biāo) （1）混凝土密度3000kg/m3； （2）強(qiáng)度等級(jí)c30： （3）坍落度180士20mm。2)材料種類 （1）水泥：p032.5r； （2）普通砂+赤鐵礦砂(7:3)：ii區(qū)中砂；表觀密度3113 kg/m3； （3）赤鐵礦石：規(guī)格5-20mm，表觀密度4450 kg/m3； （4）減水劑：減水效率為26%的高效減水劑。3)配合比水:水泥:黃砂:赤鐵礦砂:赤鐵礦石:減水劑=190:345:868:370:12

50、33:6.94）實(shí)測(cè)技術(shù)指標(biāo) （1）塌落度208mm； （2）拌合物表觀密度3055kg/m3； （3）擴(kuò)展度600×615mm，倒塌落筒時(shí)間11s；（4）28天抗壓強(qiáng)度34mpa。試驗(yàn)小結(jié)：流動(dòng)性很好，粘聚性一般，無明顯泌水現(xiàn)象，用po32.5r水泥配制的重混凝土早起強(qiáng)度低，早期需養(yǎng)護(hù)2-3天方可拆模。3.5.2不同骨料密度3500kg/m3泵送重混凝土的配合比設(shè)計(jì) 配合比1：密度3500kg/m3泵送重晶石混凝土配合比設(shè)計(jì)1)技術(shù)指標(biāo)： （1）混凝土密度3500kg/m3 （2）強(qiáng)度等級(jí)c50 （3）塌落度180士20mm2)材料性能： （1）水泥：p0 52.5r； （2）普通

51、砂+重晶砂(7:3)：ii區(qū)中砂；表觀密度3035 kg/m3。 （3）重晶石：規(guī)格5-20mm連續(xù)級(jí)配，表觀密度4161 kg/m3。 （4）減水劑：減水效率為26%的高效減水劑。3)配合比水:水泥:粉煤灰:黃砂:重晶砂:重晶石:鋼丸:減水劑=190:355:120:319:142:1815:539:104)實(shí)測(cè)技術(shù)指標(biāo) （1）塌落度214mm； （2）拌合物表觀密度3535kg/m3； （3）擴(kuò)展度595×610mm，倒塌落筒時(shí)間10s； （4）28天抗壓強(qiáng)度51mpa。 配合比2：密度3500 kg/m3泵送磁鐵礦石混凝土配合比1)技術(shù)指標(biāo) （1）混凝土密度3500 kg/m3； （2）強(qiáng)度等級(jí)c50： （3）坍落度180士20mm。2)材料種類 （1）水泥：p052.5r； （2）普通砂+磁鐵礦砂(7:3)：ii區(qū)中砂；表觀密度3078 kg/m3； （3）磁鐵礦石：規(guī)格5-20mm，表觀密度4567 kg/m3； （4）減水劑：減水效率為26%的高效減水劑。3)配合比水:水泥:粉煤灰:黃砂:磁鐵礦砂:磁鐵礦石:鋼丸:減水劑=200:375:125:564:242:1680:314:104）實(shí)測(cè)技術(shù)指標(biāo) （1）塌落