轻骨料混凝土在新坝船闸启闭机房结构物中的应用.doc

简述轻骨料砼在新坝船闸启闭机房结构物中的应用
一、前言
用轻骨料、砂、水泥和水配置而成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg/m3，称为轻骨料混凝土。在我国轻骨料混凝土属于新品种混凝土，其表观密度比普通混凝土减少1/4～1/3，绝热性能改善，可使结构物尺寸减小，增加使用面积，节约材料用量，，降低材料运输费用和地基基础工程费用，对于占自重较大比例的大跨、高层建筑物及构筑物尤为明显。本文结合xx运河xx段新坝船闸工程的实际施工情况，对轻骨料砼的施工情况进行介绍。
二、工程简介
xx运河xx段xx工程xx合同段上下闸首启闭机房结构物工程位于xx市萧山区义桥镇。由浙江工业大学建筑设计研究院设计，共分上闸首启闭机房、下闸首启闭机房两个单位工程。上闸首启闭机房为五层框架结构，总建筑面积为1136平方米，占地面积为155平方米，建筑高度25.4米；下闸首启闭机房，五层框架结构，总建筑面积为1022平方米，占地面积为149平方米；建筑高度24.6米。
其中下闸首为轻骨料砼，强度等级CL25，考虑到施工常出现的一些问题，在混凝土浇筑前进行现场试验、试配等工作，严格按照《轻骨料砼技术规范》进行施工。

三、轻骨料选择及原材料试验
为保证轻骨料混凝土符合设计和规范要求，首先对拟选用的轻骨料进行检测。本工程轻骨料选用南通大地陶粒有限公司生产的陶粒，委托江苏省建筑工程质量检测中心有限公司进行检测试验，根据检测结果（附后），该样品经检验符合《轻骨料及其试验方法第1部分：轻骨料》GBT17431.1—1998轻骨料800级密度等级、吸水率、筒压强度均符合该等级合格品的技术要求，可以投入生产使用。
检测结果见下表：
序号
检测项目
计量单位
技术要求
检测结果
单项评定
备注
1
堆积密度
Kg/m3
710～800
730
合格

2
吸水率
%
≤10
9.1
合格

3
筒压强度
MPa
≥4.0
11.2
合格

四、轻骨料混凝土配合比设计
按照《轻骨料混凝土技术规程（JTJ51—2002、J215—2002）》规定，进行配合比设计，具体步骤如下：
（一）、设计原则
轻骨料混凝土配合比设计的目的是在满足使用要求的前提下，确定施工用的合理混凝土材料用量。为满足工程使用要求，并使混凝土具有较理想的技术 经济指标，一般考虑以下几项基本要求：
（1）、满足抗压强度、密度和稠度的要求，并以合理使用材料和节约水泥为原则；必要时还应考虑弹性模量、抗冻性等特殊技术要求；
（2）、轻骨料混凝土的配合比应通过计算试配确定。为使配制的混凝土具有必要的强度保证率，试配强度按下式计算：
f,cu= fcu,k+1.645σ …………………………………………………（1）
式中：f,cu—轻骨料混凝土的试配抗压强度（MPa）；
fcu,k—轻骨料混凝土强度标准值（MPa）；
σ—轻骨料混凝土强度的总体标准值；
为了提高轻骨料混凝土的强度，降低轻骨料混凝土的容重等级，我们采取了如下措施：
1、 选用圆球型的、颗粒级配较好的、筒压强度较高的陶粒做轻骨料；
2、 采用中砂作细骨料；
3、 选用标号较高的水泥；
4、 尽可能减少水泥和砂的用量；
（二）、设计参数选择
项目
规范允许数值
备注
水泥用量（kg/M3）
350～400
浙江金首42.5
用水量净（kg/m3）
180～225
自来水
砂率（%）
35～45
桐庐中砂，
稠度（mm）
50～100

陶粒
xx有限公司
（三）、配合比设计与调整
采用松散体积法进行配比计算，即以给定每立方米混凝土的粗细骨料松散总体积为基础进行计算，然后按照设计要求得混凝土干表观密度为依据进行校核，最后通过试验调整的出配合比，步骤如下：
1、根据设计要求的轻骨料混凝土得强度等级、密度等级和混凝土的用途，确定粗、细骨料的种类和粗骨料的最大粒径；
2、测定粗骨料的堆积密度、颗粒表观密度、筒压强度和1h吸水率，并测定细骨料的堆积密度；
3、按照公式（1）计算混凝土试配强度；
4、按照《轻骨料混凝土技术规程》，选择水泥用量、净用水量和松散体积砂率；
5、 根据粗细骨料的类型，选用粗细骨料的总体积；并按照下列公式计算每立方米混凝土的粗细骨料用量；
Vs= Vt×Sp、Ms= Vs×ρ1s、Va= Vt- Vs、Ma= Va×ρ1a
式中：
Vs、Va、Vt—分别为每立方米细骨料、粗骨料和粗细的松散体积（m3）；
Ms、Ma—分别为每立方米细骨料和粗骨料得用量（kg）；
Sp—砂率（%）；
ρ1s、ρ1a—分别细骨料和粗骨料的堆积密度（kg/ m3）;
6、 根据净用水量和附加水量的关系按下式计算总用水量：
Mwt = Mwn + Mwn
式中：
Mwt—每立方米混凝土的总用水量（kg）；
Mwn—每立方米混凝土的净用水量（kg）；
Mwn—每立方米混凝土的附加水量（kg）
本工程施工中，对粗骨料进行预湿，细骨料为普砂，附加水量为零。
7、按照下式计算混凝土干表观密度，并与设计要求的干表观密度进行对比，如果误差大于2%，则应按下式进行调整和计算配合比：
ρcd=1.15 Mc + Ma+ Ms
式中：
ρcd—轻骨料混凝土的干表观密度（kg/ m3）；
通过配合比试配和调整，本工程的轻骨料配合比如下：
选用浙江金首42.5普硅水泥、 桐庐中砂，含水率1.61%；选用南通大地陶粒有限公司生产的陶粒。
水灰比
每立米砼中材料用量（Kg）
坍落度cm
单位体
积重量
Kg/M3
砂率%
抗压强度
龄期/强度
水泥
黄砂
轻骨料

水
0.53
370
626
572
196
5.0
1758
38.5
（ 28 ） 天
（ 33.2 ）MPa

五、轻骨料混凝土施工工艺要点
(一)、轻骨料的堆放和运输：
1、轻骨料按不同品种分批运输和堆放，避免混杂。
2、轻骨料运输和堆放保持颗粒混合均匀，减少离析。采用自然级配时其堆放高度不超过2m，并防止树叶、泥土和其它有害物质混入。
3、轻骨料在堆放和运输时应采取防雨措施，用塑料布进行覆盖。
4、根据工程需要，对轻粗集料进行预湿处理。预湿时间可根据外界气温和来料的自然含水状态确定，提前半天或一天对集料进行淋水、预湿，然后滤干水分投料。
(二)、轻骨料混凝土的拌制
采用JS500强制型搅拌机（配自动计量系统）进行轻骨料混凝土搅拌，按下图的投料顺序进行施工，整个过程搅拌时间控制在3～4min。

水 泥
净用水量

细 集 料
掺 和 料
粗集料
拌和物

搅 拌
搅 拌
拌和 拌和

1 min 2.5 min

轻骨料砼拌和物的投料顺序和拌制工艺图
在施工过程中，按照有关要求检查混凝土的和易性、塌落度，控制混凝土搅拌质量。
（三）、混凝土运输
为了防止混凝土在运输过程中减少塌落度损失和防止离析，尽量缩短运输距离和运输时间，项目部将搅拌机、材料堆场布置在物料提升机旁，并由专人控制物料提升机，进行混凝土的垂直运输，混凝土从卸料起到浇注入模止，整个过程的延续时间控制在10～15min以内，保证混凝土和易性符合施工要求。
（四）、混凝土的浇注成型及养护
1、现场浇筑墙体时，分层高度控制在30～50㎝。由于启闭机房层高均在4.5m～5.5m，为防止混凝土在浇注过程中因落差太大而产生离析，在混凝土入口出帮扎一橡皮软管作为串筒进行下料。
2、浇筑上表面积较大的构件，若厚度在20㎝以下可采用表面振动成型；厚度大于20㎝，则采用插入式振捣器振捣密实后再采用表面振捣。用插入式振捣器振捣时，插入间距不大于棒的振动作用半径。连续多层浇注时，插入式振捣器插入下层混凝土约5cm左右，以确保两层混凝土结合紧密。振捣延续时间以拌和物捣实为准，振捣时间不宜过长，以防集料上浮。振捣时间随拌和物稠度、振捣部位等不同，控制在10～30s内。
3、浇注成型后，采用抹面铁板等工具及时将浮在表层的轻骨料压入混凝土中；如果颗粒上浮的面积较大，则采用平板振捣器进行二次复振，使砂浆返上再进行抹面。
4、楼板混凝土脱模后及时用土工布覆盖洒水养护；墙柱采用塑料薄膜覆盖养护，表面覆盖严密，保持膜内有凝结水；墙体采用喷水养护；养护时间不少于14d。
（五）、轻骨料混凝土质量检验
1、轻骨料混凝土强度的检验按照下列规定进行，检验评定方法按《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107）执行：

①、每一百盘，而且不超过100m3的同配合比的混凝土，取样次数不少于一次；
②、每一工作台班的同配合比混凝土不足一百盘时，取样次数不少于一次。
2、轻骨料混凝土干表观密度的检验按下列规定进行，检验结果的平均值不超过配合比设计值的±3%：
①、连续生产的预制厂及预拌混凝土搅拌站，对于同配合比的混凝土每月不得少于四次；
②、单项工程，每100m3混凝土的抽查不得少于一次，不足的按100m3计。
根据现场检验，本工程的轻骨料混凝土的强度、干表观密度均符合设计和规范的要求。
六、结语
我国在轻骨料混凝土的开发和应用取得了很大成就，一般来说，轻骨料大多应用在房建的多层、高层建筑、大跨屋顶以及公路的中小型桥梁，但在水运工程中的应用还不多见。我省沿海的码头、栈桥大多为高桩梁板式，若采用轻骨料混凝土浇注横梁、纵梁、面板等上部结构构件，在保证施工质量的情况下，由于轻骨料混凝土表观密度小，可以有效的减轻上部结构的自重，进而减少下部桩基的工程费用，提高综合经济效益，因此轻骨料砼在码头工程中应用也是有可能的。