长距离泵送混凝土配合比设计与施工.pdf

第9 卷笫1 期 2 0 1 0年 3月 石家庄铁路职业技术学院学报 VOL 9 No 1 J 0URNAL OF S HI J l AZ HUANG f NS TI TUTE 0F RAI I ( A Y TE CHN0LOGY M a r 2 0 l 0 长距离泵送混凝土配合 比设计与施工 赵 桂 荣 ( 中铁建总公司第十四集团公司第四分公司 山东济南2 5 0 0 0 2 ) 摘要：为确保海洋环境中长距离泵送混凝土钻孔桩的质量，从混凝土工作性、耐久性、可泵性 等方面进行试验研究。 关键词：长距离泵送 海工混凝土 钻孔桩应用 中图分类号： U 4 4 4 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 3 1 8 1 6 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 0 8 0 5 1 工程概况 青岛海湾大桥位于胶州湾北部，是我 国北方寒冷海域一座大型海上桥梁集群工程 ，主线全长 2 6 7 6 7 k m，其中跨海大桥 2 5 8 8 0 k m。本合同段为第四合同段，起点为红岛互通西终点，顺接红岛 互通内主线非通航孔桥 。起止桩号为：KI 5 + 8 3 0 K1 9 + 1 3 0 ，长度为 3 3 0 0 m；本合同段桥墩采刚群 桩基础，一个承台下设 4根直径为 1 6 m钻孔灌注桩，均为摩擦桩 ，桩长 5 1 0 m5 9 0 m；大桥设计 使用年限为 1 0 0年 ，钻孔桩海工混凝l十设计强度等级为 C 3 5 F 3 0 0 。施工中，我们从原材料选择与控 制 、配合比设计和耐久控制等方面入手，对钻孑 L 桩高性能海工混凝土技术进行 了试验研究，取得的 研究成果已成功应川于现场施 L 。 2 原材料 ( 1 )水泥。山东日照大宇水泥厂生产的P I 5 2 5硅酸盐水泥。其烧失量 1 4 5；总碱量 0 5 4； S O 3 含量 2 3 4；Mg O含量 2 8 2；C 3 A含量 7 9 0 ：不溶物 0 6 9 ；氯离子含量 O 0 2；比表面 积 3 3 0 m g ；3 d 、2 8 d抗折强度 6 3 MP a 、9 6 MP a ；3 d 、2 8 d 抗压强度 2 9 0 M Pa 、5 6 4 MP a ；安 定性合格。 ( 2 )磨细矿渣粉 ：青岛家棵足球一 贸公司生产 $ 7 5矿渣粉。其密度 2 8 3 g c m ；比表面积 4 1 0 m k g ；流动度 比 1 0 0 ；S O 3 含 1 3 4；CI 含量 0 O 1 ；烧失量 1 1 5；Mg O含量 1 1 2 4 ； 总碱量 0 8 5；8 d 、2 8 d活性指数 8 7 、9 9。 ( 3 )粉煤灰：日照华能电厂 1 级粉煤灰。其细度 7 3；烧失量 3 3 9；需水量比 7 5；S 03 含量 0 6 0 ；含水率0 1 ；游离氧化钙 0 1 9 ；碱含量 1 4 9 ：C l 含量0 0 1 。 ( 4 )细骨料：青岛平度徐里 I l 区中砂。其细度模数为2 8 ；表观密度 2 6 2 0 k g m ；堆积密度 1 4 1 0 k g m ：紧密密度 1 5 9 0 k g m ；含泥量 1 2；泥块含量 0 2 ； C I 含量 0 0 0 1 ；坚固性 6； 有机物合格。 收稿 日期：2 0 0 9 - 1 0 - 2 4 作者简介：赵桂荣 ( 1 9 6 5 一 ) ，汉，山两火同人，学一 I ： ，丁程师，研究方向工程技术。 8 第 1 期 赵桂荣 长距离泵送混凝土配合 比设计与施工 ( 5 ) 粗骨料： 沂水磊鑫生产碎石， 采用5 1 0 m m 、 1 0 2 0 m m两级配的碎石合成级配( 5 1 0 m m 4 0 ， 1 0 2 0 mm6 0) ；其表观密度 2 6 8 0 K g m ；吸水率 0 7 2；含泥量 O _ 3；泥块含量 0 2；C I 含量 0 0 1 ；坚固性 2；压碎值 1 1 _ 3 ；S O3 含量 0 ；空隙率 4 3 ；针片状颗粒含量 3 _ 3 。 ( 6 )外加剂：-曲卡 ( 中国)建筑材料有限公司生产的高效缓凝 3 3 0 1 c e A型聚羧酸高效减水 剂。其减水率为 2 5 5；含气繁 4 0；2 8 d收缩率比 9 8 7；3 d 、7 d 、2 8 d抗压强度 比为 1 5 9、 1 3 8 、1 2 7 ；C I 。 含量 0 0 5 ；总碱量 ( N a 2 O +0 6 5 8 K 2 O)0 4 6 ；对钢筋无锈蚀作用。 江苏博 特新材料有限公司生产的 J M 2 0 0 0 引气剂。其减水率为 8 9；泌水率 比6 5 1 ；含气量 4 0 ； 含 量 5 9 7 4；密度 1 1 4 8 m ；P H值 8 4 ：c l 。 含量 0 0 1 ；总碱量 ( Na 2 0+0 6 5 8 K 2 0)3 8 1 ； 3 d 、7 d 、2 8 d抗压强度 比为 9 8、9 3 、8 6。 ( 7 )水 ：饮 刚水 。 3 混凝土性 能试验 3 1混凝土配合 比 钻孔桩海工混凝土是针对混凝_十结构在海洋环境中的使用特 点，采取 以下措施保证混凝土达到 设计要求：通过规定掺加一定量矿粉乘1 粉煤灰保证混凝土的低渗透性；通过引气和气泡质量控制保 证其抗冻性；通过掺加矿粉保证耐磨性 ( 抗海冰冲磨) ；通过限制活性骨料含量、限制 总含碱量 、掺 加矿粉和粉煤灰防 碱集料反应 ；通过使刖低热水泥、掺加矿粉与粉煤灰降低水化热，浇筑时采用 对混凝_十内部降温控制热应力裂缝。经过反复试配、调整得到钻孔桩用海工混凝土配合 比见表 l 。 表 1 钻孔桩 c 3 5混凝土配合 比 C 3 5钻孔桩混凝土性能检验结果：坍落度 2 2 0 mm；7 d 、2 8 d抗压强度 4 4 9 MP a 、5 7 3 MP a ； 2 8 d通电量 8 1 7 C；2 8 d扩散系数 2 8( 1 0 - 2 m s ) ；混凝土抗裂性能评价为 l 级。 3 2投料搅拌工艺试验 考察不同的投料方式及搅拌时间对混凝土拌合物的和易性的影响，投料方式 1 ：全部料一次投 入机 内拌合 2 5 mi n ，塌落度为 l 1 8 c m；投料方式 2 ：胶凝材料加骨料加部分水，拌合 6 0 s ，再加入 剩余水和外加剂再拌 9 0 S ，塌落度 1 4 5 C l T I ；投料方式 3 ：骨料加 2 3 水拌 3 0 s ，加入胶凝材料再拌 3 0 s ，在加入剩余 的水拌 3 0 s 最后加入外加剂拌 9 0 s ，塌落度 2 O 5 c m 。在三种投料搅拌方式中，第 三种搅拌方式的混凝土塌落度大，混凝土的和易性好。为了在低水胶 比的条件下拌制大塌落度混凝 土，宜选用第三种投料搅拌方式。 3 3耐久性试验 主要研究混凝士耐海水侵蚀 、抗冻融循环、抗渗透能力。 3 3 1耐海水侵蚀试验 取工程环境水 ( 海水)作为侵蚀液，按照选定的配合比制作试件一组，标养 2 4 h候脱模，在经 5 O 。的热水快养 7 d ，然后分别放进标准养护室中养护和工程环境水 ( 海水)中浸泡。为了更好的符 合 程环境水 ( 海水)的实际情况，试件在 r 程环境水 海水 )的浸泡过程中，每天用 1 N硫酸滴 9 石家庄铁路职业技术学院学报 2 0 1 0年第 1 期 定以中和试件在溶液中析出的氢氧化钙，并用搅拌器不断地搅拌， 使溶液流动，试件在标准养护 2 8 d 和在海水中养护 2 8 d后 ， 取出搽干用微型电子实验机试验比较， 耐蚀系数 K = 0 9 5 ， 标准要求 K0 8 0 ， 即认为耐海水硫酸盐侵蚀性能较好。 3 3 2冻融循环试验 按所选配合比制作试件 ，按快冻试验方法进行混凝土冻融试验，达到 3 0 0个循环后，混凝土的 相对动弹性模量值 7 0，重量损失率 2 3符合要求。 3 3 3抗渗透能力试验 我们对试桩进行 了钻芯取样对试样进行标准养护 ， 进行龄期 艺 8 d和 8 4 d的电通量试验和氯离 子扩散系数试验。试验结构见表 2 、表 3 。 表 2叱通 量测试结果 表 3 氯离子扩散系数测试结果 序 号 l 2 3 平均深度 mm 1 O 9 8 9 8 辅助 变量 0 0 1 2 8 1 扩散系数( m s ) 2 1 3 E 1 2 2 0 9 E - 1 2 2 0 9 E 1 2 平均扩 散系数( m s ) 2 1 E 1 2 注：以上为龄期 2 8 d的测试值，试验结果符合 J T J 2 7 5 - 2 0 0 0规范标准 序号 4 5 6 平均深度 mm l 0 7 l 0 4 l 0 8 辅助变量 O 0 1 2 9 4 扩 散系数( m2 s ) 1 1 9 E 1 2 1 1 3 E 1 2 1 1 6 E - 1 2 平 均扩 散系数( m2 s ) 1 1 6 E 1 2 注：以上 为龄期 8 4 d的测试值，试验结果符合 J T J 2 7 5 2 0 0 0规范标准 4 泵送可行性试验 长距离泵送起点桩号 Kl 8 +l 1 0 ，终点桩号 K1 9 +0 7 0 ，直线距离长 9 6 0 m、弯管距离 4 0 m，共 计 1 0 0 0 m。首先选择了三一重= f ： 集团专为海： I _ 砼生产 HB T 8 0 C 一 2 1 2 2 1 1 1 型砼输送泵适宜于长远 、 超高距离输送砼 ，主要参数见表 4 。 另外 ，混凝土压力泌水量又是影响混凝十泵送 的一个重要因素，因此经过混凝土拌合物在受压 条件下的泌水量 试验，结果见表 5 。 可以看出：Wp 1混凝士塌落度小，受压泌水量也小，但是阻力大，Wp , 4混凝土的混凝土塌落 皮大，受压泌水量也大，但是阻力也人，冈此选择混凝土塌落度 1 8 2 2 mm，受压泌水量较小，阻 力也较小。符合施工要求 。 1 0 第 1 期 赵桂荣 长距离泵送混凝土配合比设计与施工 表 4 H B T 8 0 C 2 1 2 2 1 1 1 型砼 输送泵主要参数 拖泵型号技术参数 HB T 8 0 C 2 l 2 2 1 1 1 混凝土理论输送压力 ( 氐 压 高压 ) ：MP a l 4 2 2 混凝土理论输送 量 ( 低 苛压 ) ：m h 8 5 5 0 电动机额 定功率 ：k W l l 0 + l 1 0 主油泵排量 ：ml r 1 9 0 +1 9 0 最大骨料尺 ml 5 0m m 5 0 输送管径 寸：mm 1 2 5m m 4 0 砼坍落度 ：mm l O O 2 3 O 输送缸直径 最大行程 ：mm 9 2 0 0 2 1 0 0 料 斗容积 上料高度 ：m mm 0 7 l 4 2 0 外形尺寸 长 宽 高：mm 7 3 9 0 2 1 0 0 2 5 3 2 类型 S阀I I I 型电动机拖泵 表 5 不 同塌落度 的混凝土拌合物在管道 内受压泌水量 5 泵送工艺 直线布管固 l 1 0 0 0 m布管图 l l 弯管布管图 川 一 一 _ _ 石家庄铁路职业技术学院学报 2 0 1 0 年第 1 期 5 1合理布管见图 1 管道敷设时要求路线短、弯道少、接头密、固定牢靠。 5 2 由于泵送距离长 ，对泵送混凝土前的润滑做了优化，顺序见图 2 ( 1 )泵送凝土前，先泵送 I 2方水 于润湿管道和检验管道的密封性，并给管道降温 。 ( 2 )接着泵送 0 5 m 左右水泥浆；作川如下： 由于使用 l 5 0 输送管道， 管道的直径大， 流动速度慢， 水与砂浆亲密接触的时间长达 2 0 min 以上 ，水泥浆能有效地阻止水和砂浆的接触，防止冲刷堵管。 填充管道之间的缝隙，有效防漏。 ( 3 )接着泵送 2 m 砂浆 ( 砂浆的比例：水泥 ： 砂子= 2：1 )以进一步润滑管道；最后才泵送混 凝 土。 6 结语 传统的泵送 工艺 图 图 2 泵送工艺 图 超长距 离泵送工艺 图 ( 1 )本合同段共有钻孔灌入桩 4 2 0根，全部为 I 类桩。 ( 2 )实际施工输送直线水平长达 1 0 0 0 m，混凝土灌注顺利 ，没有发生离析和堵管现象。 ( 3 )施工中应注意投料搅拌 J 二 艺，控制好混凝土的塌落度。 ( 4 )配置长距离泵送海工混凝土，宜参加矿粉粉煤灰和高效外加剂，已达到混凝土拌合物 良 好和易性 以及混凝土的耐久性要求。 ( 5 )运输设备的运输能力廊适应混凝士凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。 运输过程 中应确保混凝土不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象 。 ( 6 )根据 目前钻孔桩成桩质量检测和取芯结果来看，混凝土的施工质量控制较好 ，耐久性试验 结果符合要求 。 De s i g n a nd Co n s t r u c t i o n o f Lo n g Di s t a nc e Pu m p Co nc r e t e M i x t ur e Ra t i o Z HAO Gu i r o n g ( No 4 B r a n c h o n N o 1 4 Gr o u p C o mp a n y ， C h i n a R a i l w a y C o n s t r u c t i o n C o r p o r a t i o n L i mi t e d J i n a n S h a n d o n g 2 5 0 0 0 2 C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o g u a r a n t e e q u a l i t y o f l o n g d i s t a n c e p u mp c o n c r e t e b o r e d p i l e i n t h e o c e a n e n vi r o nme n t ，e x p e r i me n t a n d s t u d y a r e c a i e d o n wo r k a bi l i t y ，d u r a b i l i t y，p u mp a b i l i t y an d S O on o f c on c r e t e Ke y wo r d s ：l o n g d i s t a n c e p u mp i n g c o n c r e t e f o r o c e a n c o n s t r u c t i o n a p p l i c a t i o n o f b o r e d p i l e 1 2