浅谈配制远距离、高扬程C50泵送混凝土时使用P·O42．5级较于P·O52．5级的综合优势.pdf

2 0 1 2 年 第 7期 (总 第 2 7 3 期 J Nu mb e r 7 i n 2 0 1 2 ( T o m l No 2 7 3 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 READY M D D CONCRE TE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 7 0 3 3 浅谈配制远距离、 高扬程 C 5 0泵送混凝土时使用 P 0 4 2 5级较于 P 0 5 2 5级的综合优势 丁虎 ，张勇 ，余高 ，杨红刚 ，丁庆军 z ( 1 湖南省路桥建设集团公司，湖南 长沙 4 1 0 0 0 0 ；2 武汉理工大学 材料科学与工程学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要： 近年来 ， 随着大跨径、 长悬臂、 高耸建筑的飞速发展和普及， 施工要求混凝土能远距离、 高扬程地泵送。 施工单位需综合考虑不 同地区原材料供应情况、 现场施工操作等各种因素确定混凝土配合比方案。 研究结合施工实际， 从混凝土的工作性、 外观、 施工现场操作、 成本等 4 个方面论述， 比较P O4 2 5 级和P O 5 2 5 级两种水泥配制的C 5 0 泵送混凝土， 说明前者较于后者的综合优势， 用于指导施工 ， 也为试配高强高性能混凝土提供一条思路。 关键词： C 5 0 泵送混凝土；远距离、 高扬程泵送；混凝土的综合性能；配合比方案的综合优势 中图分类号 ： T U5 2 8 5 3 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 7 0 0 0 0 0 0 Di s cu s s on m a k i n g t h e l ong r ange an d hi gh l if t of C50 pumpi ng c on cr e t e t h a t t he c ompr eh ens i v e s u per i or it y whe n us e P 0 425 t ha n P O 52 5 c e m e n t DI NGHu ， Z HAN G Yo n g ， J Ga o ， r ANGHo n g - g a n g ， DI NGQi n g - j u n ( 1 T h e Ag g r e g a t i o nC o mp a n y o f B u i l d i n gR o a dandB ri d g e i nHu n a n ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 0 ， C h i n a ； 2 T h e S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n me n t E n g i n e e ri n g Wu h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Wu h an 4 3 0 0 7 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： I n r e c e n t y e a r s wi t h t h e l o n g s p a n， l o n g c a n t i l e v e r and t a l l b u i l di n g h a v e ma d e r a b i d d e v e l o p me n t and g o tt e n t mi v ers a l ， c o n c r e t e s h o u l d b e p u mpe d t o a t t a i n the l o n g r a n g e a n d hi g h l i f I o f c o n s t r u c t i o n r e q u i r e me n t s Th e c o n s t r u c tio n un i t n e e d t o c o ns i d e r the d i ffe r e n t reg i o n s o f th e r a w ma t e ria l s u p p l y s i t u a t i o n， c o n s t r u c t i o n an d the o t h e r f a c t o r t o d e t e r mi n e the c o n c r e t e g r a d e Th i s the s i s c o mb i n e wi t h th e c o ns t r u c t i o n p r a C t i c e ， d i s c u s s f r o m t h i s f o ur a s p e c t s ， i n c l u d i n g c o n c r e t e w o r k a b i l i ty， a p p e aranc e ， o p era t i o n and c o s t C o mp a r i s o n o f P O 4 2 5 and P。 O 5 2 5 thi s t wo ki n d s o f c e me n t f o rm i n g C5 0 p u mp i n g c o n c r e t e ， the l a t t e r h a s c o mp r e h e n s i v e s u pe r i o r i t y， and U S C i t t o g u i d e t h e c o n s t r u c t i o n， an d p r o v i d e a t r a in o f t h o u g h t f o r ma k i n g t h e h i g h s tre n g t h an d h i g h pe rfo r manc e c o n c r e t e K e y WO r d s ： C 5 0 p u mp i n g c o n c r e t e ； t h e l o n g r an g e an d h i g h l i t t o f p u mp i n g c o n c r e t e ； c o mp r e h e n s i v e p e r f o rm anc e o f c o n c r e t e ； c o mp reh e n s i v e s u p e ri o r i ty o f c o n c r e t e g r a d e 0 引言 近年来， 随着我国基础设施建设的高速发展 ， 各种大跨度、 长悬臂、 高耸的桥梁及房屋建筑将使用越来越广泛。 目前 ， 在设 计其上部构造和直接承载构件时， 综合考虑强度、 刚度、 稳定性 及相关构造要求后 ， 混凝土的等级以 C 5 0使用最为广泛， 输送 方式以泵送最为普遍。 施工组织设计通常设计远距离、高扬程 地泵送混凝土， 对于大跨度钢管拱桥的主弦管、 高层建筑的立 柱等结构 ， 拟一次性或尽可能地少分几次灌注完成， 以提高结 构整体性。 这就要求混凝土具有优 良的综合性能， 包括强度、 工 作性、 外观等； 同时不使施工过于困难， 成本过于高昂。 1 P o 4 2 5级 与 P o 5 2 5级 试 配 C5 0泵送 混凝 土两种 配合 比的比较 在试配C 5 0 泵送混凝土 呈中选择原材料时， 通常将P 04 2 5 级和 P 0 5 2 5级两种水泥作比较。 某些传统观念认为： 使用 P 0 5 2 5级水泥更有利于提高混凝土强度。 尤其在有些山区， 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 1 -05 1 02 粉煤灰、 矿粉等矿物掺合料运输困难 ， 成本高， 有些工程存在不 掺加矿物掺合料的情况。 若达到同样的强度 ， P O 4 2 5 级水泥 将因用量过大而导致混凝土容易干缩开裂。 实际上 ， 随着近年来外加剂、 水泥等各种原材料性能的 大幅提高以及混凝土理论的发展 ， 混凝土强度的提高已不再 单纯依赖水泥的强度和用量 ， 而是注重所有原材料本身的性 能和相互之间“ 1 + 1 2 ” 的优化组合 ， 同时通过正交试配法调 整水灰比、 砂率及各种原材料的比例 ， 满足包括强度在内的综合 性能。 在近十余年的应用实践中， 采用上述方法使用 P O 4 2 5 级 水泥试配 C 5 0泵送混凝土， 包括水泥、 粉煤灰等在内的总胶 凝材料用量一般控制在( 4 8 0 5 4 0 )k g m3 。 从施工期间以及竣 工后养护单位的反映来看 ， 比较使用 P o 4 2 5 级和 P o 5 2 5 级 水泥配制的 C 5 0泵送混凝土 ， 两者结构表面的干缩开裂程度 并无明显差别。 究其原因， 就混凝土本身而言 ， 可归纳为以下三 个方面 ： 第一 、 使用了高效减水剂 ， 水灰 比控制在( 0 2 9 - 4 ) 3 2 ) 之间， 用水量小； 第二、 现场拌和混凝土时使用电子称计量 、 强制搅拌 ， 混凝土本身大坍落度 、 高流动的性能又相对容易 振捣均匀、 在钢管中翻滚前进时能很好地 自密实。 这些因素使 水泥浆在混凝土中分布均匀 ； 第三 、 由于上部构造和直接承 载构件的截面尺寸不大 ， 结构受力和应变的变化均匀。 此外 ， 使用级配好 、 孔隙率小 、 针片状含量少 、 含泥量低 的集料 ， 掺 粉煤灰代替部分水泥提高混凝土工作性能和耐久性能 ， 使用 刚度大且光洁度好的模板， 使用优 良的脱模剂 ， 正确振捣及 养护等 ， 也有力保证了混凝土的表面开裂现象在可控制范围 之内； 第四、 有的水泥厂生产的 P 0 5 2 5级只是在 P O 4 2 5 级 的原有配合 比上进一步磨细， 这样将导致 P 0 5 2 5级放热快 ， 加 大 了收缩开裂 的程度 。 比较用 P O 4 2 5级水泥配制的混凝土( 以下简称方案 1 ) 和 用 P 0 5 2 5级水泥配制的混凝土( 以下简称方案 2 ) ， 前者具有 更多综合优势： 1 1 方案 1的新拌混凝土工作性明显优于方案 2 对于远距离、 高扬程泵送 ， 尤其是在钢管内灌注所需要的 自密实混凝土， 混凝土的工作性是试配时的关键控制点。 其他条 件相同的前提下， 混凝土若要达到同样的强度， P 04 2 5级的用 量将高于 P 0 5 2 5 级的用量。 较大的富浆系数使混凝土具有大 坍落度和扩散直径 ， 既能提高可泵性， 又能更好地润滑泵管和 钢管的内壁， 减小阻力 ； 其次， 前者在泵管内的高泵送压力下具 有更好的黏聚性和保水性， 可减小压力泌水值， 确保混凝土不 离析； 再次， P 04 2 5级细度较小， 水化热较少且放热时间较长， 这使得混凝土的凝结时间较长， 工作性损失较小 ， 有利于施工 现场控 制 ， 尤 其是从钢管一 端进另一端 出 ， 需数 小时才能 灌满 的 自密实混凝土。 如益阳南县茅草街大桥 ， 采用泵送顶升法， 两端对称灌注钢管拱主弦管的C 5 0自密实泵送混凝土 ， 单机最 远水平泵送距离为 1 9 0 m， 最高扬程为 9 0 m， 实际施工在 5 7 h 内灌注完成， 拌和船输送泵最大泵送压为 1 7 MP a ( 低压泵) ， 接 力输送泵最大压力为 9 MP a ( 高压泵) 。 混凝土 良好的工作性有 力地保证了正常施工( 配合比详见表 2 ) 。 混凝土工作性的提高还取决于各种原材料的组合上。 有时， 尽管各种原材料的每项检验指标都在规范范围之内， 但相互组 合的结果却相差甚远。 P O 5 2 5级水泥细度小 ， 比表面积大， 保证混凝土工作性 能时， 其吸附外加剂量多。 在外加剂掺量相同时， 随水泥温度及 存放期不同， 混凝土的工作性能变化较大。 因此需要根据水泥温 度和存放期的变化， 及时调整外加剂的掺量， 否则容易堵管 ， 造 成施工不易控制 。 碎石场破碎集料时产生的石粉 ， 在一定程度上可提高混凝 土的黏聚性和保水性 ， 同时使混凝土更加密实， 若含量适中还 可代替部分水泥， 改善工作性。 然而， 在某些偏远地区的中小型 碎石场没有专门的抽粉吸尘设备， 在那里修建地方工程时， 由于 工地碎石用量相对不大， 专门购置一套相关设备显然成本过高。 因此， 集料中的石粉含量较高。 而且 ， 碎石粒径越小 ， 比表面积 越大， 石粉含量就越高。 C 5 0 泵送混凝土综合考虑工作性和强度， 碎石最大粒径宜选择在 1 9 0 mn l 及以下。 例如湖南省吉首市龙 山县红岩溪镇改建 2 0 9国道时， 工地周围山区百余公里范围内 碎石场都没有抽粉吸尘设备。 较高的石粉含量使混凝土的工作 性降低 ， 坍落不下 ， 扩散不开 。 若使用 P 0 4 2 5级配制 C 5 0泵 送混凝土， 较多的水泥浆可更好地包裹石粉和润滑集料表面， 提高工作性， 对比试验见表 1 。 水泥与河砂组合的影响因素主要体现在河砂的形状、 表面 粗糙度和级配上。 一般来说， 上游的河砂形状， 棱突明显； 表面粗 糙， 孔隙较多。 随着水流的冲刷， 河砂翻滚前进到下游， 形状逐渐 打磨光滑， 表面软弱部分也逐渐破碎脱离， 剩下光滑坚固的内 核。 若在河流上游区域施工， 到下游购买河砂显然成本高昂， 而 上游河砂由于自身特性对混凝土的工作性又不利。 此时， 采用 P 0 4 2 5级配制混凝土将有更多的水泥浆填充、 包裹、 润滑 细集料 ， 从而提高混凝土工作性。 例如 2 0 9国道改建工地， 地 处洞庭湖水系的沅江支流酉水上游流域 ， 洞庭湖的岳阳地区 河砂运至工地 的价格 比酉水中游的保靖县河砂运至工地的 价格高( 1 6 0 1 8 0 ) 元 m s 。 保靖河砂与 P 0 4 2 5级组合明显比 与P 0 5 2 5级组合更能适应 C 5 0泵送混凝土的工作性， 对比试 验见表 1 。 表 1 变换水泥和砂 比较混凝土工作性 注 ： 碎石 均为工地所在 地红岩溪镇所 产( 4 7 5 1 9 0 ) ton i 碎石 ， 2 3 6mm 以下粒径含量为 2 7 ， 石粉含量 为 O 8 。 使用 部位 ： T梁 、 空心板 、 桥面铺装 。 设计泵送水平距 离 2 7 0 m扬程 6 0 m。 配合 比先后使 用 C5 0 0 3 、 C5 0 一 O 1 ， 相关其他 数据详见表 2 。 达到同样的强度 ， P 0 5 2 5 级水泥用量较少 ， 但如使用本 地保靖河砂， 混凝土工作性能达不到泵送要求 ， 施工现场不易 控制。 1 2 方案 1比方案 2更能改善硬化混凝土的外观 方案 1由于工作性较好使混凝土容易振捣密实 ， 排出气泡 ， 可减少蜂窝麻面； 由于粗集料周围的砂浆层较厚可避免出现集 料与水泥浆之间的“ 相料色差” ； 由于水泥浆较多而使结构表面 光 洁度较好 。 方案 2使用 P 0 5 2 5级， 水泥因为细度小、 比表面积大， 所 以水化速度快 ， 水化放热速率高， 硬化后产生温度应力较大， 自 收缩较大 ， 易引起开裂 。 1 3 方案 1比方案 2施工方便 ， 便 于管理。 工地全面赶工期间， 常需要在不同施工点灌注不同强度等 级的混凝土。 对于桥梁和房屋建筑的泵送混凝土而言， C 3 0及 以下等级常采用 P C 3 2 5级， C 3 5 、 C 4 0 等级常采用 P 0 4 2 5 级， 若 C 5 0等级在使用 P 0 5 2 5级， 将会由于水泥种类过多给存放 和施工 带来不便 。 首先， 工地需建造3个水泥仓库存放不同水泥。 而且， 由于高 于 C 5 0等级的混凝土所占混凝土总量的比例较小， P 05 2 5级水 泥的用量也较小， 目前市场上即使是大型水泥厂至少也要大半 月以上时间才生产一批， 使得工地存放P 0 5 2 5级的水泥仓库需 要占用较大空间， 对地处山区或临时用地紧张的工地尤为不便。 】 03 其次， 也给施工现场的操作带来不便。 若使用包装水泥， 则每次 使用完后剩余水泥的转运和临时存放较麻烦。 若使用罐装( 散装) 水泥， 则需多增加个水泥罐， 增大了设备投资和临时用地， 尤其在 水 E 拌台 漾 时还牵涉到船体平衡加载的问题， 操作=更力 复杂； 若 不增加水泥罐， 则需严格计算每次灌注使用的不同强度等级水泥的 用量， 避免多余的f 岛虽 度等级水泥用于高强度等级混凝土， 而高强度 合格， 但又将造成浪费。 再次， 目前各水泥厂生产 P O 4 2 5 级时原材料较统一， 工 艺较成熟， 而生产 P 0 5 2 5 级时原材料和工艺则相差较大。 有的 水泥厂在生产 P 0 4 2 5 级的基础上 ， 配合比不作大的变动， 直 接将水泥熟料磨细； 有的水泥厂将 P 0 5 2 5级原料中的熟料比 例加大； 有的水泥厂则两种方法都使用。 用第一种方法生产的 水泥由于细度小， 比表面积大， 将使混凝土的水化热加大， 凝结 时间缩短 ， 用水量增加。 若要满足工作性要求 ， 外加剂缓凝 、 减 水的性能或用量需进一步提高， 增加了成本。 因此， 用第一种方 法生产的P 0 5 2 5 级水泥与外加剂的相溶性不如 P 0 4 2 5级 水泥。 在实际施工中， 与 P C 3 2 5 级、 P 0 4 2 5级配合使用的外 加剂常常可以通用， 只需改变掺量， 而针对生产 P 0 5 2 5级使 用的外加剂往往需要单独配制。 增加外加剂种类与增加水泥种 类的结果相似， 也会给存放和施工带来不便。 而采用方案 1 ， 工地上的水泥和外加剂各减少一种， 以上的 不便就可以避免或明显减轻。 1 4 方案 1的成本较低 ( 1 ) 由于以上的“ 第三点” 原因， 降低了原材料在转运过程 中的损耗， 也降低了临时用地和临时设施的建造费用。 ( 2 ) 同样强度的混凝土 ， P 0 4 2 5级的用量虽然稍大 ， 但是 价格明显便宜， 同时与外加剂相溶性较好 ， 外加剂掺量少。 因此 方案 1 的原材料成本较低。 ( 3 ) 由于方案 1 提高了混凝土的工作性 ， 普通机械也可泵 送， 且磨损较小， 使得在设备购置和维护方面节省了投资。 2 运 用实例 表 2 是我公司十余年实践中使用成功的部分实例。 混凝土的 综合性能良好， 验收时均一次通过， 使用至今安全适用， 效果理想。 表 2原材料 表 3 施工要求 序号 揿比 水泥 灰 剂砂渐水 1 0 4 表 5 混凝土拌合物性能 表 7 现 场取样试块的强度及数理统计法评 定结果 3 总结与建议 ( 1 ) 混凝土的配合 比需满足强度、 工作性、 外观等综合性 能； 需提高质量， 降低成本 ， 同时使施工操作方便 ， 以提高综合 优势。 因此， 配合比从选择原材料到调整比例， 每步工作都应考 虑全局 。 ( 2 ) P O 4 2 5 级水泥双掺高性能外加剂和工农业废渣( 如 粉煤灰、 硅粉、 低温稻壳灰等活性材料) ， 采用正交法调整配合 比， 在试配高强高性能混凝土方面发展越来越迅速， 运用越来 越广泛。 近年的工程实际应用中， 运用此方法配制 C 5 0 C 8 0 结 构混凝土成功的实例也越来越多。 ( 3 ) 运用本文的思路， 可使用 P 04 2 5 级试配更高强度， 更 高性能的混凝土。 ( 4 ) 原材料优良的性能是提高混凝土综合性能的决定因素 s、 之一。 原材料的生产厂家优选产品原料、 改进生产工艺， 是适应 市场经济竞争发展的必须 。 例如： P 0 4 2 5级的质量需进一步 稳定； 水泥厂商与J b J J n 剂厂家可加强合作 ， 共同开发相溶性好 的新产品， 互利双赢； 碎石厂的破碎机械应逐步淘汰落后的锤 式、 鄂式 ， 采用先进的反击式； 碎石生产过程中加装吸尘设备收 集石粉， 以定量掺配于混凝土中， 等。 ( 5 ) 用 P 0 4 2 5级水泥配制 ， 尤其是掺加了粉煤灰的泵送 混凝土， 在检测强度时， 回弹法的检测值往往大幅低于钻芯法 的检测值。 国家相关部门需尽快修正回弹法试验检查标准。 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 丁虎( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 工程师， 试验检测工程师。 湖南省长沙市天I 斤 j = f 铺路 1 7 4 号富绿新村 2 6 栋 4 O 4房 ( 4 1 0 0 0 0 ) 07 3 1 8 2 8 6 8 0 3 9 中联重科喜获新能源汽车生产企业准入证 近日， 中联重科顺利通过国家工业和信息化部组织的新能源汽车生产准入审查， 获得新能源汽车生产企业资质。 今年 3 月 ， 工信部委托中机车辆技术服务中心专家组对中联重科新能源汽车生产资质进行审核。专家组对中联重科新能源研 发、 生产、 质量保证等各方面的软、 硬件条件进行了全面审查和评估， 并对中联重科的新能源汽车研发团队进行了技术水平测试。最 终， 审查组专家认为， 中联重科达到了新能源汽车生产企业准人的要求， 予以通过审查。 早在 2 0 0 7 年， 中联重科就启动了新能源车辆产品的研发， 并为2 0 0 8 年绿色奥运会在北京成功举办提供了一批纯电动产品作为示 范。 新能源汽车生产资质的获得， 拉开了中联重科在新能源汽车生产领域产品升级的序幕， 公司将抓住这一历史性的机遇， 以领航者的 气魄和独特的视野， 积极探索新能源领域发展中的重点和难点， 以领先的技术、 优质的产品， 为公司培育下一个新的增长亮点。 1 05