泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與控制創(chuàng)新模式研究之二_泵送混凝土配合比理論模型及應(yīng)用

1、·37·泵送混凝土配合比和理論模型是對(duì)普通泵送混凝土配合比而展開,依摻合料成分不同分為單摻(粉煤灰方案和雙摻(粉煤灰、礦渣微粉方案。1 總體思路用全新的視野、新理念、新經(jīng)驗(yàn)、新成果,依據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程必須遵循的共同規(guī)律,按絕對(duì)體積法,在深入總結(jié),理論探索擬合的同時(shí),處理好泵送混凝土材料組成與性能間深層關(guān)系和內(nèi)在變化,合理優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì),力求兼顧施工性能、力學(xué)性能、變形性能、耐久性及經(jīng)濟(jì)性等,盡可能減少混凝土在空氣中早、長(zhǎng)期干燥收縮1。力爭(zhēng)經(jīng)反復(fù)探索,多層次推算出的理論模型能反映品質(zhì)較優(yōu)的泵送混凝土配合比框架,涵蓋面盡可能廣,收效大。力爭(zhēng)理論模型配合比的強(qiáng)度預(yù)

2、估算值(f cu,O 與實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度值等的線性擬合較為接近,有實(shí)用意義,結(jié)合質(zhì)量圖譜有較好的可控性。2 單摻與雙摻方案泵送混凝土配合比廣義理論模型適用范圍及應(yīng)用該模型適用于普通鋼筋混凝土地上一般建筑物與構(gòu)筑物,施工用的普通泵送混凝土。所謂廣義就是它適用范圍廣。2.1 各方案適用范圍(1 混凝土坍落度T: 14cm (1416cm 、16cm (1618cm 、18cm (1820cm 。(2水泥28d 抗壓強(qiáng)度f(wàn) ce :39 MPa、44 MPa、49 MPa、54 MPa、59MPa。(3砂的細(xì)度模數(shù)f :2.4、2.6、2.8、3.0;天然河砂。(4混凝土配制強(qiáng)度f(wàn) cu,o :2370MP

3、a?？傊?既滿足低混凝土強(qiáng)度等級(jí)試配要求,又可滿足較高混凝土強(qiáng)度等級(jí)的試配要求。2.2 應(yīng)用各方案供編繪:(1混凝土坍落度T 為18cm下的四種f 材料組、度質(zhì)量圖譜。(2混凝土坍落度T 為16cm下的四種f 材料組、度質(zhì)量泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與控制創(chuàng)新模式研究之二 泵送混凝土配合比理論模型及應(yīng)用江在光,江勝摘要本研究是前文泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與控制創(chuàng)新模式研究之一(商品混凝土2009年第二期的延伸和繼續(xù)。圍繞著單摻粉煤灰和雙摻粉煤灰、礦渣微粉兩方案,泵送混凝土材料組、度質(zhì)量圖譜的廣義泵送混凝土配合比組成理論模型開展深入理論探索,組成材料合理配制逐級(jí)演繹推算,創(chuàng)建品質(zhì)較優(yōu)的泵送混凝土配合比總體

4、框架理論模型,為編繪可控質(zhì)量圖譜提供序列準(zhǔn)(經(jīng)驗(yàn)混凝土配合比,做系統(tǒng)試配,繪制泵送混凝土配合比專用尺。關(guān)鍵詞普通泵送混凝土;理論模型;合理配制;兼顧;品質(zhì)較優(yōu);可控質(zhì)量圖譜;專用水泥圖譜。(3混凝土坍落度T 為14cm下的四種f 材料組、度質(zhì)量圖譜。進(jìn)而提供60種情況下,序列準(zhǔn)(經(jīng)驗(yàn)混凝土配合比做系統(tǒng)試配和最終繪制60種泵送混凝土配合比專用尺,提供2000個(gè)以上泵送混凝土配合比。3 理論模型3.1 使用材料(1P·O、P·水泥、f ce 從3959 MPa, c =3.1。(2S95礦碴微粉:k =2.8。(3級(jí) 粉煤灰:f =2.2。(4細(xì)度模數(shù)f :2.43.0,天然河

5、砂,s =2.62。(5最大粒徑31.5mm,二級(jí)配碎石,g =2.62。(6萘系緩凝高效減水劑NF-6,混凝土減水率=20%,d =1.2。(7水:自來(lái)水3.2 泵送混凝土配合比理論模型有單摻、雙摻兩大方案。表達(dá)式有M d 式每立方米混凝土減水劑用量(kg;M g 式每立方米混凝土碎石用量(kg;M s 式每立方米混凝土砂用量(kg;M w 式每立方米混凝土水用量(kg;M f 式每立方米混凝土級(jí)粉煤灰用量(kg;M k 式每立方米混凝土S95礦渣微粉用量(kg;M c 式每立方米混凝土水泥用量(kg。各式中均含有T、f cu,o 、f ce 、f 變數(shù)等。例如雙摻方案 : M d =0.1

6、5 T + 0.177 f cu.o + 0.6f - 0.072 f ce - 0.582M s =573.1247 + 161.9237f + 1.1705 f cu.o - 3.1784 T - 1.3785 f ce + 0.0041 f cu.o f ce + 0.9786f f ce + 0.0035 f ce T - 2.0099f T - 2.3718 f cu.o f現(xiàn)將 T=18cm,f =2.8,f ce =49 MPa,f cu.o =46 MPa,代入上式算得:M d =8.4 kg/m 3 M s =695.7kg/m 3由于理論模型一方面涵蓋面太廣,適用范圍難掌控

7、,必須通過編繪質(zhì)量圖譜對(duì)邊界范圍進(jìn)行制約實(shí)現(xiàn)有效控制,以實(shí)現(xiàn)模型配合比的可控性,另一方面理論模型本身太復(fù)雜,這里不作詳細(xì)介紹。3.3 理論模型部分運(yùn)算依部分材料情況及需求,用兩方案理論模型計(jì)算得混凝土各材料用量列表1,表2。3.4 應(yīng)用泵送混凝土兩大方案理論模型編繪質(zhì)量圖譜為方便討論現(xiàn)選較常用、較有代表性方案即混凝土坍落度T=18cm,砂細(xì)度模數(shù)f=2.8天然砂來(lái)編繪質(zhì)量圖譜:在縱坐標(biāo)為水泥實(shí)測(cè)強(qiáng)度f(wàn) ce(3959 MPa,橫坐標(biāo)為f cu.o(2370MPa的圖中,按建立的理論模型算出相關(guān)數(shù)據(jù),用六或七種彩色筆勾勒出每種材料每立方米材料用量(M c、M k、M f、M w、M s、M g、

8、M d的變化曲線就繪成質(zhì)量圖譜。質(zhì)量圖譜涵蓋上述各 f ce ,各 f cu.o配制強(qiáng)度準(zhǔn)(經(jīng)驗(yàn)混凝土配合比,提供某f ce下序列準(zhǔn)混凝土配合比做系統(tǒng)試配,繪制泵送混凝土配合比專用尺?，F(xiàn)將筆者編繪較有代表性的 T=18cm,f=2.8下兩大方案,材料組、度質(zhì)量圖譜見圖1、圖2。繪制T=18cm,f=2.8,f ce=49MPa單摻方案及T=18cm,f=2.6,f ce=49MPa雙摻方案,泵送混凝土配合比專用尺見圖3。圖1 單摻方案(T=18cm,f =2.8 圖2 雙摻方案(T=18cm,f=2.8 表1 單摻方案代號(hào)一二三四五六七八材料f 2.4 3.4 2.6 2.8 2.6 2.8

9、2.6 3.0 f ce(MPa4944595944495454需求T(cm1418161616181818 f cu.o(MPa2929465735466357各材料用量(kg /m3M d 4.5 6.07.19.2 6.38.310.89.9M g1070894102299910239881005973M s781847725687755709627672M w168189175176175182179183M f7158705551473643M c229293318400309379472 439圖3 泵送混凝土配合比專用尺4 兩大方案泵送混凝土配合比理論模型討論為討論方便,依據(jù) 圖

10、1、圖2 查找出相關(guān)數(shù)據(jù)列 表3、表4 供討論?，F(xiàn)按 表3、 表4 討論如下:(1水泥f ce= 59MPa適合配制要求較高的C25C50及要求不高的C55、C60泵送混凝土(優(yōu)先選用雙摻方案,P·II 52.5可作泵送混凝土專用水泥。(2水泥f ce=49MPa適合配制普通C20C40及要求不高的C50泵送混凝土。(3水泥f ce=39MPa適合配制C20C35的混凝土。(4基本上C20混凝土的最終摻合料(含水泥中的摻合料不會(huì)超過40%和50%,粉煤灰水泥及復(fù)合水泥的摻合料指標(biāo)。(5表4中混凝土用水量M w在 180183kg/m3 之間較為適中。(6表中主要 f cu.o (35

11、MPa 混凝土膠結(jié)料總量365 kg/m3;f cu,o(46MPa混凝土膠結(jié)料總量430kg/m3均低于文獻(xiàn)2。北京地鐵工程為降低混凝土干縮和溫度收縮,規(guī)定混凝土膠結(jié)總量400 kg/m3和440 kg/m3。同時(shí)總體上膠結(jié)總量也滿足文獻(xiàn)3膠結(jié)總量在270550 kg /m3,此外C50普通混凝土漿體體積基本上在285350 L /m3左右,干砂漿體積為410420 L /m3,滿足一般文獻(xiàn)所提數(shù)值,以確保泵送混凝土品質(zhì)。(7以上泵送混凝土配合比理論模型的總體架構(gòu)適合于混凝土坍落度 T18cm,對(duì)于坍落度20cm、22cm來(lái)說(shuō),上述柜架理論模型還是基本適用,只要找到配對(duì)合適的減水率高的

12、83;38·(約25%減水劑 M d式仍可用或依減水劑品種摻量變化另立M d式(每提高5%約可提高4cm混凝土坍落度。如有高減水率(25%也可用T=14cm或16cm柜架理論模型配合比配制T18cm較高品質(zhì)的泵送混凝土。5 理論模型運(yùn)算誤差(1每立方米混凝土各材料用量誤差:M c、M k、M f、M w 誤差均1kg,M d誤差0.1kg, M s、M g誤差均3kg僅約0.3%0.5%,M s+M g 誤差2kg。(2每立方米混凝土濕重量基本上符合絕對(duì)體積法計(jì)算結(jié)果,誤差約0.2%。6 結(jié)論表2 雙摻方案代號(hào)一二三四五六七八材料f 2.6 2.4 2.6 2.8 3.4 3.0 2

13、.8 2.8 f ce(MPa5949394454544959需求T(cm1416141418181818 f cu.o(MPa5740244646574669各材料用量(kg /m3M d8.9 6.8 4.58.28.410.18.411.8 M g1029104810371008920974988993 M s677711808722745654695591 M w170173170172187183182181 M f6460554764515347 M k896845818310184118 M c294249201294284335293377表3 單摻方案(T=18cm,f=2.

14、8 注:1.漿體體積=水泥體積+粉煤灰體積+水體積。2.干砂漿體積=水泥體積+粉煤灰體積+砂體積。表4 雙摻方案 (T=18cm,f=2.8f ce (MPaf cu,o(MPaM c+f+k(kg /m3M f(kg /m3M k(kg /m3M w(kg /m3M f+k/M c+f+k(%M s(kg /m3砂體積(L/m3漿體體積(L/m3干砂漿體積(L/m3592930618345801305.8295.4418.3 4640618237712271.9325.2415.15747118133654249.6344.2412.86954218130591225.6366.1410.7

15、 492430118340812310291.5418.5 3536618235754287.9310.7416.64643018232696265.7329.65749518129637243.1349.8411.9 3924325535218332797304.2296.6417.8 40419398018228711271.4325.1414.5注:1.漿體體積=水泥體積+粉煤灰體積+礦渣微粉體積+水體積。2.干砂漿體積=水泥體積+粉煤灰體積+礦渣微粉體積+砂體積。(下轉(zhuǎn)第42頁(yè)·39··42·六鋪炕改造工程:混凝土到場(chǎng)和易性優(yōu)良,由于運(yùn)距稍遠(yuǎn),坍

16、落度有一定的損失。實(shí)測(cè)坍落度為240mm,擴(kuò)展度為590mm,包裹性好。工地采用塔卸由上部拋落混凝土,工地反映良好,混凝土工作性優(yōu),混凝土能夠自由填充密實(shí)。施工方法:由于混凝土施工高度不能超過2m,所以施工方用一根軟管伸入結(jié)構(gòu)管中,距離澆筑面2m,然后把混凝土灌入管中,讓混凝土順著管流入結(jié)構(gòu)部位。由于用的是自密實(shí)混凝土,工作性很好,給施工也帶來(lái)了很多的方便,使得施工比較順利。5 工程部分圖片三處施工現(xiàn)場(chǎng)圖片見圖3圖8。當(dāng)代萬(wàn)國(guó)城 : 圖3 圖4四元橋建材超市 : 圖5 圖6六鋪炕改造工程 : 圖7 圖86 結(jié)論結(jié)合以上三個(gè)比較有特點(diǎn)的施工工程,筆者總結(jié)以下幾點(diǎn):(1自密實(shí)混凝土的材料須選用優(yōu)質(zhì)

17、的原材料,特別對(duì)砂、石和外加劑要求較高;同時(shí)要對(duì)混凝土生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。(2自密實(shí)混凝土坍落度需在250mm 以上,擴(kuò)展度在600mm 以上,模型落差不大于5cm,經(jīng)時(shí)損失最好不大于20mm。(3通過攪拌站對(duì)自密實(shí)混凝土配合比的調(diào)整,最終滿足泵送自流平、自底部頂升法澆筑混凝土和上部拋落法澆筑混凝土等不同的施工技術(shù)和要求,且能夠達(dá)到很好的效果。作者簡(jiǎn)介徐寶華,女,工程師,北京住總商品混凝土中心,現(xiàn)從事混凝土技術(shù)質(zhì)量管理工作。單位地址 北京市順義區(qū)李橋鎮(zhèn)南半壁店李天路17號(hào)(101304(1提高減水劑的品質(zhì)是提高混凝土質(zhì)量的重要途徑之一。特別是C40混凝土中要優(yōu)先采用混凝土減水率25%,以達(dá)

18、到降低膠結(jié)材總量,減少混凝土干縮變形,提高混凝土穩(wěn)定性。對(duì)于要求高的高強(qiáng)高性能等混凝土宜摻礦渣微粉及硅粉等。(2目前國(guó)內(nèi)機(jī)制砂多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備較落后,品質(zhì)難控,不很規(guī)范,普遍細(xì)度模數(shù)太大,混凝土和易性差,需增加混凝土膠結(jié)材總量和用水量,增大混凝土的收縮變形,降低混凝土品質(zhì)。應(yīng)規(guī)范管理,引導(dǎo)進(jìn)行技改,優(yōu)先選用先進(jìn)的可控可調(diào)砂細(xì)度模數(shù)(f =2.62.7、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠的生產(chǎn)設(shè)備。如“壽技研V7干法制砂系統(tǒng)”進(jìn)行生產(chǎn),穩(wěn)定混凝土配合比,提高混凝土品質(zhì),降低成本。盡量減少單獨(dú)使用f 2.8機(jī)制砂,本理論模型暫不涉及f =3.2、3.4部分。(3建議 P·52.5作泵送混凝土專用水泥,以利于規(guī)范穩(wěn)定混凝土配合比,提高混凝土品質(zhì)。參考文獻(xiàn)JTG F30-2003,水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范