长距离泵送水下不分散混凝土的应用技术研究.pdf

第 3 3 卷第 7 期 Vo 1 3 3 No 7 建筑施工 B UI L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 长 距 离泵 送 水 下不 分 散 混 凝 土 的应 用技 术 研 究 S t u dy o n Appl i e d Te c hno l o g y f o r Lo ng - Di s t a nc e Pumpi n g o f Undi s pe r s e d Unde r wa t e r Co nc r e t e 口 赵飞欧 ( 上海市建筑构件制 品有 限公 司 2 0 0 0 9 0 ) 【 摘 要】 通过混凝土配合比的优化设计，应用复合胶凝材料技术并结合掺用絮凝剂技术，配置了长距离泵送水下不分散混 凝 土，研 究出 了适合 水下浇筑环境 的浇筑方法。该方 法使混凝 土的工作性和 力学性 能等各项指标均满足 了工程设 计要求 ，在上 海金 山铁路 改建工程黄浦江特大桥 主桥 工程 中得 以成功应用。 【 关键词】大流动度水下不分散混凝土 絮凝剂 长泵送距离 【 中图分类号】 T U 5 2 8 1 7 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 5 9 0 0 3 1 工程概 况 上海金 山铁路改建工程黄浦江特大桥主桥及引桥全长 3 5 k m ，主桥为 4孔跨径 1 1 2 m的简支钢桁架双线铁路桥 ， 全长 4 5 6 m ，本项目为其中二标段黄浦江特大桥， 作为金山 铁路改建工程的组成部分 ， 主要用于大桥受压 ， 为水工 I 级 建筑 ， 要求混凝土抗压强度级别不小于 C 3 0 。施工采用固定 泵泵送 ， 水平泵送距离最长处为 4 0 0 m 。 2 工程难点 ( 1 )本工程项 目要求在最大水深 8 m ，水流速度为 1 m s 2 m s 的条件下进行浇筑。由于是水下施工， 对混凝土 的抗离散性能有很高的要求，必须严格控制混凝土的配合 比。 若坍落度过大 ， 会产生离析现象， 使粗骨料相互挤压阻塞 导管； 若坍落度过小或浇注时间过长， 会使混凝土的初凝时 间缩短 ， 加大混凝土下落阻力而阻塞导管。 因此， 如何选取合 适的絮凝剂和配合比， 使其最大限度保证混凝土在浇筑过程 中的黏结性能， 是本次工程的重点。 ( 2 )水工建筑物由于自身的特点， 在施工过程 中难免 使用长距离泵送混凝土。由于泵送管道过长， 混凝土与管道 会因摩擦产生热量， 使混凝土温度升高， 令初凝时间缩短， 导 致堵泵现象。 ( 3 )必须保证混凝土良好的流动性和填充性以及优异 的混凝土坍落度保持能力，以此来保证混凝土的顺利浇注。 【 作者简介】 赵飞欧( 1 9 7 7 - ) ， 男， 本科， 工程师。联系地址： 上 海市藜 平路 2号( 2 0 0 0 9 0 ) 。 【 收稿日期】 2 0 1 1 - 0 6 0 2 当浇注时间过长时 ， 上部混凝土已接近初凝， 会加厚积聚在 混凝土表面的沉淀物 ， 造成混凝土浇注极为困难 ， 进而造成 堵管， 故要尽可能提高混凝土浇注速度 。 3 混凝土质量目标的确定 根据本工程对混凝土的质量要求和工程特点，我们确定 了所要配制的混凝土的质量指标， 见表 1 。 表 1混凝土质量指标 序号 项 目 指标要 求 备 注 2 强度等级 C3 O 水下成型方法 3 坍 落度 mm 2 0 0 3 0 4 扩展度 m m 5 0 0 5 0 5 凝结 J 初 凝 1 2 水下成型方法 时间 h l 终凝 2 6 水下成型方法 4原材料 ( 1 )水泥 ： 选用安徽铜陵海螺牌 P 0 4 2 5普通硅酸盐 水泥， 2 8 d 抗折强度为 7 8 M P a ， 抗压强度为 5 3 0 M P a 。 ( 2 )细骨料： 选用安徽庐江牌 ， 区中砂 ， 细度模数为 2 6 ， 含泥量为 0 5 名 ， 含水率为 5 2 名 ， 泥块含量为 O 2 名 。 ( 3 )粗 骨料 ：选 用湖州金丰石场人工碎石 ，粒径为 5 m m 2 5 m m， 含泥量为 O 5 ， 针片状含量为 5 3 ， 泥块含量 为 O 3 。 ( 4 )粉煤灰 ： 选用上海家溪建材的级粉煤灰 ， 细度为 1 6 6 ， 含水量为 0 2 。 ( 5 ) 矿粉 ： 选用恒昌牌 S 9 5 型高炉粒化矿渣粉。 ( 6 )外加剂： 所选用户的 L ) S水下抗分散剂为上海交通 7 ， 2 0 1 1 赵飞欧： 长距离泵送水下不分散混凝土的应用技术研究 第 7期 大学研制的 j s 系列混凝土絮凝剂。 5 混凝土配合比设计 5 1 配合比选择 本工程混凝土的配合 比方案通过计算和试配调整后确 定。 考虑到水下浇筑环境， 为提高混凝土强度富余值， 我们确 定了混凝土的强度等级为 C 4 0 ，再采用水下成型的试验方 式， 按照上述要求， 对以下三种混凝土配合比进行系歹 试验。 配合比见表 2 。 组 号 水泥 砂 石 水 粉煤灰 砖粉 絮凝 剂 A 5 0 0 6 4 6 9 7 0 2 3 0 1 2 5 B 4 5 0 6 4 6 9 7 0 2 3 0 5 0 1 2 5 C 4 0 0 6 6 0 9 9 0 2 1 O 5 0 5 0 1 0 5 _ 2 混凝土拌合物工作性 表 3 混凝土拌合物工作性 编号 A B C 坍落度 mm 2 O o 2 1 0 2 2 O 扩展 度 mm 4 5 04 8 0 4 7 0X 5 0 0 5 0 05 3 0 凝 结 初 凝 1 5 8 1 6 5 1 6 时间 h 终凝 2 3 2 2 4 3 2 4 表 3 为混凝土拌合物工作性数据。从中可见， 混凝土因 矿物质掺合料的作用， 流动性高。这是由掺合料 自身特性决 定的： 颗粒极细、 在混凝土中各组成材料形成连续级配的粒 径分布、 减水作用、 自身微观形貌( 滚珠状 ) ， 都有利于增强混 凝土流动性。所以， 选择配合比C方案既能满足工程要求又 具经济性 。 5 3 混凝土抗压强度 表 4 混凝土抗压强度( 折合标准试块强度) 编号 抗压 强度 MP a 3 d 7 d 2 8 d 5 6 d A 2 2 O 3 9 O 4 9 6 5 3 _ 5 B 2 0 7 3 7 9 5 2_3 5 6 9 C 2 0 2 3 7 0 5 3 6 5 8 2 由试验测得的混凝土抗压强度， 见表 4 。纯水泥混凝土 的一个主要特点就是早期强度增长较快，后期强度增长缓 慢。 可见， 矿物掺合料有助于混凝土后期强度的增长。 因此从 泵送性能和经济性方面考虑 ， 选用配合比C方案。 5 4 不同成型条件下混凝土的强度指标 为确定本工程的最佳浇注环境， 我们将配合比 C 试配的 混凝土在三种不同成型条件下进行比对试验。 试验过程见图 1 试验结果见表 5 。 可以看出， 在水下环境浇注中， 混凝土的强度比在空气 中略低 ， 但硬化后， 混凝土的强度仍能满足设计要求； 在水中 有导管条件下浇注， 比水中无导管条件能够更好地防止混凝 表 5 配合比较 C混凝土浇筑条件对比 浇筑 7 d强度( 折合标准 迭到强度 2 8 d 强度折合标 达到强度 方法 试块强度 MP a ) 设计值 准试块强度 MP a 设计值 空气中 3 8 5 9 6 5 2 3 1 3 1 水中无导管 2 8 8 7 2 4 5 0 1 1 2 水中有导管 3 2 4 8 1 4 8 1 1 2 0 土的离散。 综合上述试验 ，我们确定水胶 比为 O 4 6 、坍落度为 2 0 0 m m 土3 0 m m ， 砂率控制在 3 8 4 2 、 矿物掺合料采用复 掺法、 粉煤灰掺为 1 0 、 粒化高炉矿渣粉掺量为 1 0 ， 选用最 终配合比 C 方案。 6 水下不分散混凝土的工程应用 6 1 运输 水下不分散混凝土在运输过程中应始终保持混凝土搅 拌车搅拌筒低速旋转 ， 以保持混凝土的工作性。由于是长泵 送距离混凝土 ， 对混凝土泵送性能有较高要求， 运输时间应 严格控制在 1 h以内。 6 2 泵送和浇筑 水下不分散混凝土的浇注方法一般采用导管法、泵送 法和开底容器法。依据施工现场特点 ， 本次施工最终采用了 导管法进行施工。长距离泵送中为防止混凝土堵泵 ， 采用的 导管按标准须达到粗骨料最大直径的 8 倍 ，依据本次施工， 我们选用了 西2 0 0 m m导管。 水下不分散混凝土的浇筑必须采取连续浇筑的施工方 法。 在开始浇筑时， 先将导管灌满混凝土， 然后打开底盖或让 滑塞滑出导管。 应避免管内充水 ， 使混凝土在水中落差增大， 从而降低混凝土的强度。故在浇筑过程中， 混凝土应连续不 断地供给装料斗 ， 使导管内经常充满混凝土， 以防止水流反 窜。若施工过程中不得不停顿时， 续浇的时间不得超过水下 不分散混凝土的初凝时间( 图 2 ) 。 图 1 浇筑条件对比试验 图 2 混凝土 的浇筑 6 3 质量控制和管理 ( 1 )混凝土生产过程中， 絮凝剂必须采用先与粉状材 料干拌、再整体混合的顺序投料，混凝土搅拌时间控制为 3 mi n 。 ( 2 )在浇筑前， 应先进行护坦面清淤作业， 对江泥采用 抓斗挖除， 以保证护坦面无浮泥和碎渣， 确保新浇筑的混凝 土与护坦面粘结良好。清淤后，须现场进行隐蔽性工程验 收圈 o 5 9 1 第3 3 卷第7 期 V0 1 3 3 No 7 建筑施工 B U I L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 机 制碎 石 、机 制砂 泵 送 混 凝 土在 工程 中 的应 用 Eng i ne e r i ng Appl i c a t i o n o f Pu mpe d Co nc r e t e M i x e d wi t h M a c hi ne M a de Gr a v e l a nd Sa nd 口 答宏良 章唯跃 ( 上海建工集 团海外部 2 0 0 0 3 2 ) 【 摘 要】 萨摩亚新建政府综合办公楼项目工程地处热带海岛，当地只有机制碎石和机制砂，施工中对泵送混凝土提 出了较 高的要 求。由此 ，通过 选择连 续级 配的骨料、合理的混凝土施 工配合比设计 ，为 工程施 工提供 了性能 良好的 泵送 混凝土 ，达到 了施 工要 求，成功地 完成 了施 工任 务。 【 关键词】机制碎石 机制砂连续级配外加剂泵送混凝土 早强水泥 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 6 文献标识码 B 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 5 9 2 0 2 1 工程概况 萨摩亚新建政府综合办公楼项目位于萨摩亚独立国首 都阿皮亚市。萨摩亚属于岛国， 地质多为岩石， 且当地无河 砂， 海砂主要为细砂 ， 因此当地混凝土材料主要采用机制砂 和机制石拌制而成。 2 骨料继配 ( 1 ) 粗骨料 萨摩亚当地只生产机制碎石。 碎石表面粗糙且有孔隙与 水泥粘结好 ， 但工作性较差。 特别在应用于泵送混凝土中， 由 于流动性差， 需要较高的输送压力， 容易产生堵管 ， 所以选择 【 作者简介】 答宏良( 1 9 7 6 - ) ， 男， 本科， 工程师。联 系地址： 上 海市小木桥路 6 8 1 号( 2 0 0 0 3 2 o 【 收稿日期】 2 O 1 l 一 0 5 1 0 良好继配的机制石是控制混凝土拌合料的关键。 经过反复的 比较， 我们选用 5 m m - 2 5 m m的碎石 ， 并且保证碎石有良好 的颗粒连续性， 筛分情况见表 1 。 表 I 碎 筛分 筛 孔 n u n 筛 余量 目 分 计筛 余率， 累 计筛 余率 1 9 6 3 0 1 2 6 1 2 6 1 6 1 8 0 1 3 6 0 4 8 6 9 5 2 2 1 3 4 4 3 9 2 9 4 7 5 1 4 9 3 O 9 5 9 2 3 6 6 6 1 3 9 7 2 底 1 4 1 2 8 1 O O O ( 2 )细骨料 当地的细骨料只有机制砂和海砂 ， 因海砂受到有害物质 的影响， 不能使用， 所以我们只有选择机制砂。 ( 由机械破碎、 筛分制成的， 粒径小于 4 7 5 m m的岩石颗粒 ， 它不包括软质 岩、 风化岩石的颗粒) 。因机制砂保水性较差， 容易产生泌水 ( 3 )混凝土供应应采用现场派人协调和 G P S实时监控 相结合的控制方式， 确保混凝土在 1 h内泵送完毕。 ( 4 J由于混凝土的表面平整度与浇筑点的分布和其密 度有很大关系， 因此在施工过程中， 应根据混凝土的流动度 来确定浇筑点的分布。 混凝土的浇筑原则是“ 宁高勿低” 。 待 混凝土表面沉实且自流平停止后 ，必须由专人进行水下检 测， 看是否有漏浇现象。 7 工程施工效果 按上述措施 ， 于 2 0 1 0 年 6 月 1 5日开始浇筑该工程水下 不分散混凝土， 共浇筑三次 ， 总计 8 9 4 m 。对浇筑中的混凝 土进行取样检测。根据检测结果可知， 3 次浇筑的混凝土各 项指标均能达到设计要求。整个浇筑过程中供料顺畅， 凝结 时间符合设计要求， 未发生堵泵现象。 参考文献 1张长民， 周伟， 丁新龙， 冯士明，许海彬 水下不分散混凝土的性能特 点及其在水利工程中的应用U 】 水利水电技术，2 0 0 0 ( 3 1 ) ： 2 6 2 8 【 2 陈立明， 冯微， 钟少全， 陈秋声 水下不分散混凝土施工技术应用 】 广 东水利水 电， 2 0 0 1 ( 5 ) ： 7 4 7 7