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低強度等級泵送混凝土配合比設計

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低強度等級泵送混凝土配合比設計
   [摘要]介紹低強度等級泵送混凝土在渝懷鐵路楊家壩隧道襯砌混凝土施工中的應用,并著重闡述了低強度等級泵送混凝土的配合比設計、試驗及經濟效益。
    [關鍵詞]低強度等級泵送混凝土  襯砌   配合比   設計   
一、概述
   我公司承建的渝懷鐵路楊家壩隧道全長3724.25m,中心里程為DK185+337.875。圍巖情況復雜多變,全隧均采用整體式襯砌,隧道襯砌混凝土采用9m和12m的兩臺整體襯砌臺車襯砌,混凝土拌和由JS500自動計量拌合站拌和。砼運輸車采用自卸車安裝自制混凝土罐;炷磷畲筝斔途嚯x為200m,襯砌混凝土強度等級根據地質圍巖情況設計分為C25、C20、C15三個等級。設計和施工對襯砌混凝土提出以下要求:
  (1)須用HBT60A混凝土輸送泵輸送,坍落度以120~160mm為宜。
  (2) 混凝土經過長距離輸送不離析,和易性好,流動性好保證襯砌混凝土在封頂時無空洞。
這樣對于C15泵送混凝土就提出了較高的要求:即要保證混凝土的可泵性、和易性和流動性又要兼顧混凝土的經濟性。針對上述要求及工地情況,我們采用“雙摻”技術(即摻入粉煤灰和泵送劑);炷林袚饺敕勖夯,可以顯著改善混凝土的和易性,減少泌水離析,增加混凝土密實性,提高混凝土強度,降低施工成本,減少粉煤灰對環境的污染。同時,粉煤灰具有緩解性,并降低混凝土水化熱的釋放,減少混凝土因表面收縮而引起的網裂、開裂的發生。經過大量試驗,解決了混凝土強度等級低與泵送混凝土的矛盾,既節約水泥降低造價,又確保工程質量,取得了滿意效果。
二、配合比試驗
1、原材料的選定:
水泥:重慶地維集團生產的P.032.5R普通硅酸鹽水泥,該水泥質量穩定,細度小,需水量少,早期強度高,初凝時間一般為3h,終凝時間一般為5h,對外摻劑適應性好。
  粉煤灰:重慶電廠Ⅱ級粉煤灰。粉煤灰含有大量硅鋁組成的活性玻璃微珠,其粒徑比水泥顆粒小,它們在堿性水化劑的作用下生成水化硅酸鈣等具有水硬性的水化物,同時,粉煤灰中含有大量的球狀顆粒,在混凝土攪拌搗實過程中發揮潤滑作用,減少拌和用水量,改善了混凝土的和易性,對強度有利。
  碎石:采用利用隧道洞碴自產的粒徑5~31.5mm連續級配石灰巖碎石,其缺點是針片狀含量偏大形狀不規則。
 砂:由于烏江水位變化較大,夏季多為特細砂,而且砂源緊缺,我們決定采用自產的機制砂。其缺點是石粉含量大、粒徑偏粗。
  水:烏江水。
  泵送劑:重慶外加劑廠產的JZ-5泵送劑,摻量為1.0%。
2、基準配合比試驗
2.1混凝土的配制強度: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 為保證混凝土的耐久性取W/C=0.60
2.3設計坍落度為:120-160mm,用水量mwo查表取210Kg,泵送劑的減水率為: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初步配合比為:mco:mso:mGo:mwo:mao =315:825:1051: 189:3.15
2.8基準配合比:經過試拌調整提出基準配合比
mco:mso:mGo:mwo:mao =320:822:1046:192:3.20
             3、摻加粉煤灰以基準配合比為基礎,按等稠度、等強度等級的原則,用超量取代法進行調整。
3.1選定粉煤灰取代水泥摻量百分率和粉煤灰超量系數
粉煤灰取代水泥摻量根據確保施工質量和施工便利確定為:ƒ=15%,超量系數為:δƒ =1.4。
3.2計算粉煤灰取代水泥量、粉煤灰超量部分質量和粉煤灰總量
粉煤灰取代水泥量:  mƒ1= mco* ƒ=320*0.15=48Kg
粉煤灰超量部分質量:mƒ2= mƒ1(δƒ-1)=19 Kg
粉煤灰總量:        mƒ= mƒ1+ mƒ2=67 Kg
3.3計算摻加粉煤灰的混凝土水泥用量                                   mcƒ= mco-mƒ=320-48=272 Kg
3.4摻加粉煤灰的混凝土各種材料用量
mcƒ:mƒ:msƒ:mGƒ:mwƒ:maƒ =272:67:822:1046:192:2.72
經過試拌混凝土坍落度、和易性均能滿足要求,實測容重為:2385 Kg經過上下調整水膠比其7d和28d齡期抗壓強度見表1。
表1:
水膠比(%) 7d抗壓強度(Mpa) 28抗壓強度(Mpa) 和易性
0.57

www.nvlbio.live 18.4 23.1 良
0.54 20.8 26.4 良
0.60 15.3 20.4 良
    3.5選定試驗室配合比為:
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、襯砌混凝土的施工
施工中嚴格控制原材料,保證碎石最大粒徑不大于40mm,準確按配合比配料,保證拌和質量。
在拌和混凝土前先拌兩盤或三盤砂漿潤滑輸送管,然后按規定配合比攪拌,攪拌時間不少于90S,經過輸送泵輸送后坍落度損失小于20mm,無離析現象,振搗后有少量泌水,及時用海棉吸水。澆注12h以后混凝土可以拆模,混凝土表面顏色一致、無流砂水線現象、色澤光亮,最大輸送距離可達到240m。
四、結束語
實踐表明,通過 “雙摻”低強度等級泵送混凝土的和易性、流動性、可泵性能都有所改善,同時混凝土的28d抗壓強度既能滿足設計要求且又在合理范圍內,比普通混凝土節約水泥,降低成本,而且混凝土易于振實、均勻、耐久性好。C25、C20同樣使用“雙摻”方法使襯砌混凝土取得了較好的經濟效益和質量效果。
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