特大橋C60機(jī)制砂混凝土超高泵送施工技術(shù)

江洪濤

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司第五分公司，浙江 杭州 310051）

隨著混凝土技術(shù)發(fā)展、自然資源短缺與環(huán)境保護(hù)的需求等問題，采用機(jī)制砂全面替代河砂拌制混凝土已經(jīng)成工程建設(shè)中的一種趨勢。文泰項目通過大量試驗論證，確定了機(jī)制砂的各項指標(biāo)，設(shè)計出C60混凝土配比。通過在施工中的不斷摸索，合理配置資源，克服了運輸距離長，超高泵送的問題，將C60機(jī)制砂混凝土成功應(yīng)用在本項目上，節(jié)約了大量成本，取得了良好的效益。

1 工程概況

浙江省文成至泰順（浙閩界）公路第WTTJ－4標(biāo)段，起訖樁號為YK38＋000～YK56＋905.469（ZK38＋030～ZK56＋905.469），路線全長18.905公里，項目位于泰順縣境內(nèi)，沿線經(jīng)過百丈鎮(zhèn)、筱村鎮(zhèn)、羅陽鎮(zhèn)，其中洪溪特大橋是該項目控制性工程。洪溪特大橋全長571米，主跨265米，塔高177米，是亞洲跨徑最大的雙索面矮塔斜拉橋。洪溪特大橋混凝土運輸距離約8km，運輸時間約50min，塔柱下水平泵送距離約90m，垂直泵送高度約126m橋面水平泵送距離約134m。C60機(jī)制砂混凝土主要用于特大橋的箱梁掛籃施工。

2 C60機(jī)制砂混凝土原材料

2.1 機(jī)制砂

2.1.1 機(jī)制砂的生產(chǎn)加工

本項目因地處山區(qū)，為減少對環(huán)境的污染，因地制宜，就地取材所以機(jī)制砂采用干法制砂，在章后特長隧道出口附近建成了章后機(jī)制砂碎石加工場，投入破碎加工設(shè)備分別為：鱷式破碎機(jī)1臺，反擊式破碎機(jī)1臺，圓錐破碎機(jī)1臺，整形機(jī)1臺，振篩機(jī)2臺，吸塵器2臺，加濕器1臺，產(chǎn)量可以滿足施工生產(chǎn)需求。生產(chǎn)工藝采用干式制砂工藝，其生產(chǎn)工藝流程如下：

鱷式破碎（鱷式破碎機(jī)，粗碎）→反擊破碎（反擊式破碎機(jī)，中碎）→圓錐機(jī)破碎（圓錐破碎機(jī)，細(xì)碎）→振篩（超徑碎石回反擊破碎）→吸塵（揚(yáng)塵控制）→整形 （制砂機(jī)，細(xì)碎）→振篩→吸粉→（機(jī)制砂）加濕→歸倉。

表1 機(jī)制砂檢測主要指標(biāo)結(jié)果

2.1.2 機(jī)制砂石粉含量對混凝土工作性的影響

項目試驗室采用石粉含量為4% 、7% 、9%對C60混凝土進(jìn)行對比試驗（C60配合比見表3），檢測混凝土坍落度，擴(kuò)展度，含氣量，表觀密度，離析情況，情況，粘聚性等機(jī)制砂混凝土的工作性能.。

表2 不同石粉含量混凝土的工作性能

從表中可以看出，隨著石粉含量的增大，C60混凝土的坍落度和擴(kuò)展度呈先增大后降低的規(guī)律，石粉含量在7%時，混凝土包裹性好，不易離析，混凝土工作性能最好。當(dāng)石粉含量低于4%時混凝土有輕微離析的趨勢，因為機(jī)制砂中石粉含量偏少，細(xì)度模數(shù)增大，造成混凝土包裹性差。同時當(dāng)石粉時超過9%，混凝土坍落度和擴(kuò)展度減小，因為石粉含量過多，需水量增大，單純的用外加劑調(diào)整混凝土狀態(tài)造成混凝土偏粘，偏重，難以泵送施工。

在傳統(tǒng)“糧食安全觀”的指導(dǎo)下，我國政府對列入統(tǒng)計口徑的糧食作物采取了“高保護(hù)”措施，包括價格支持和關(guān)稅保護(hù)，從而限制了市場基礎(chǔ)性調(diào)節(jié)作用的發(fā)揮。糧食安全新戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)市場在資源配置中的決定性作用，糧食統(tǒng)計口徑應(yīng)當(dāng)逐步縮小范圍，除關(guān)系到糧食安全的核心品種必須列入統(tǒng)計，并維持較高的自給率以外，其他品種可以結(jié)合庫存儲備與國際貿(mào)易等手段來調(diào)節(jié)供需平衡，以此減少政府對農(nóng)產(chǎn)品市場的過度干預(yù)，增強(qiáng)政府對農(nóng)產(chǎn)品市場的調(diào)控能力。

根據(jù)試驗C60混凝土機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.70～3.20范圍，石粉含量控制在5%－9%之間，混凝土工作性能能夠滿足施工要求，機(jī)制砂石粉含量在7%時，C60混凝土的工作性能是最佳狀態(tài)。

2.1.3 機(jī)制砂進(jìn)場存放

機(jī)制砂應(yīng)分批進(jìn)場分倉存放，減少因材料變化太大造成的混凝土狀態(tài)不穩(wěn)定。每批次進(jìn)場以后及時檢測含水率、細(xì)度模數(shù)、石粉含量等指標(biāo)。

2.2 水泥

本項目采用江山南方P.O52.5普通硅酸鹽水泥，檢測合格。水泥按照抽檢頻率及時取樣試驗，通過對水泥3天、28天強(qiáng)度進(jìn)行匯總分析，及時調(diào)整配合比膠凝材料比例。不同批次進(jìn)場水泥應(yīng)分罐存放，新進(jìn)水泥應(yīng)冷卻24h以后再使用，防止水泥溫度過高對混凝土性能造成影響。

2.3 粉煤灰

本項目粉煤灰：F類Ⅱ級檢測合格。其中需水量比94%，燒矢量1.40%，各項技術(shù)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》 （GB1596－2005）和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 （JTG／TF50－2011）要求。摻入粉煤灰的混凝土，能改善混凝土粘聚性、流動性、保水性，減少混凝土的泌水和干縮，改善了混凝土的泵送性能。粉煤灰作為重要的摻合料，質(zhì)量波動較大，充斥著假灰、脫硫灰、脫硝灰、黑灰等，項目試驗室對進(jìn)場粉煤灰做到車車檢測，通過細(xì)度試驗、顯微鏡觀察玻璃珠情況，加水?dāng)嚢杪剼馕逗陀^察溶液等方式進(jìn)行快速檢測，嚴(yán)格控制進(jìn)場粉煤質(zhì)量。

2.4 外加劑

本項目外加劑選用本項目采用江蘇博思通緩凝型聚羧酸高性能減水劑，檢測合格，技術(shù)指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》 （GB8076－2008）要求，另外還要保證其與水泥的相容性，以及混凝土拌合物的和易性、工作性（主要是坍落度的經(jīng)時損失）、力學(xué)性能。

超高泵送混凝土中的外加劑選用對混凝土工作性、耐久性等技術(shù)指標(biāo)起著至關(guān)重要的作用。實際現(xiàn)場施工中，混凝土澆筑時間久，泵送距離長，所以要求混凝土在澆筑過程中混凝土工作性必須穩(wěn)定，在混凝土拌制出機(jī)到澆筑完成坍落度損失不能太大，試驗室根據(jù)季節(jié)和氣溫變化及時調(diào)整緩凝、保塌成份，使混凝土的工作性滿足施工要求。

3 C60機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計

3.1 C60配合比

表3 C60機(jī)制砂高性能混凝土配合比（單位：kg／m3）

表4 洪溪特大橋1＃墩C60機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度

混凝土的初始坍落度均滿足180～220mm的要求，28天強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

3.2 試驗室在配合比設(shè)計時根據(jù)季節(jié)、氣溫變化調(diào)整水泥和粉煤灰用量

夏季溫度高選用水泥∶粉煤灰＝80%∶20%；冬季低溫選用水泥∶粉煤灰＝85%∶15%的比例以滿足拆模、張拉等工序的強(qiáng)度要求。

3.3 砂率的確定

3.4 凝土配比設(shè)計時應(yīng)充分考慮溫度、濕度、時間等因素

溫度：應(yīng)充分考慮水泥溫度，混凝土澆筑溫度等對工作性的影響。要將水泥加熱到60℃進(jìn)行試拌。

濕度：配合比試拌時應(yīng)充分考慮集料的吸水率?；炷猎嚢钑r采用表干狀態(tài)的機(jī)料，防止集料吸水對用水量造成影響。

時間：配合比設(shè)計時應(yīng)充分考慮運距遠(yuǎn)造成的塌落度損失，尤其夏季高溫施工時適當(dāng)增大混凝土塌落度，以使混凝土入模狀態(tài)良好。

4 施工設(shè)備

本項目采用一臺中聯(lián)26MPa超高壓拖泵和一臺三一重工80拖泵組成接力泵，超高壓拖泵將混凝土泵送到橋面上接力泵料斗中，再由接力泵泵送到要澆筑的箱梁節(jié)段。

泵管采用壁厚8mm長3m的中聯(lián)泵管，選擇管壁較厚的泵管可以減少爆管的發(fā)生，減緩泵管磨損。泵送管道鋪設(shè)時盡量減少彎頭的設(shè)置，以減小泵送阻力。泵管接頭處應(yīng)加橡膠膠圈密封嚴(yán)密，外面用管卡擰緊防止漏漿，地面水平管應(yīng)每隔5－8m設(shè)置一個混凝土固定墩，預(yù)埋型鋼，將泵管固定在型鋼上，防止泵送過程中泵管晃動過大造成泵管接頭斷開，泵車連接處和泵管彎頭處應(yīng)加密設(shè)置固定墩。

項目拌合站配備混凝土拌合樓兩臺，混凝土罐車6輛，以上機(jī)械設(shè)備可以保證施工順利進(jìn)行。

5 人員配備和操作規(guī)程

5.1 試驗人員

試驗室至少配備兩名試驗人員。拌合站一名負(fù)責(zé)混凝土配合比的調(diào)整、含水率的測定。應(yīng)根據(jù)攪拌機(jī)電流差，料斗下料速度和滴漿狀態(tài)對混凝土干和稀有一個初步判斷，再通過放料觀察混凝土級配、砂率、外加劑摻量、塌落度等判斷混凝土是否滿足施工要求。

施工現(xiàn)場一名試驗人員負(fù)責(zé)反饋混凝土性能，后場試驗人員根據(jù)前場反饋即使調(diào)整混凝土配比，使出站混凝土滿足施工要求?；炷恋竭_(dá)現(xiàn)場塌落度偏小不能滿足施工要求時，前場試驗人員應(yīng)加外加劑，罐車加速攪拌使混凝土滿足泵送要求。對于混凝土塌落度偏大，可以采取罐車加速攪拌，等待半小時到一小時，塌落度滿足要求以后再泵送，這期間可以先泵送后一車的混凝土，防止等待時間過長造成堵管。

5.2 混凝土泵工

混凝土泵工應(yīng)選擇經(jīng)驗豐富的人員。泵工應(yīng)密切關(guān)注泵壓的變化，混凝土性能發(fā)生變化及時通知試驗人員。

當(dāng)泵壓過大應(yīng)立即停止泵送，防止爆管，當(dāng)泵車壓力顯示15－18MPa之間可以正常泵送；當(dāng)壓力到20MPa以上混凝土泵送困難，應(yīng)降低排量緩慢泵送，混凝土工作性應(yīng)盡快調(diào)整到合適的狀態(tài)；到當(dāng)壓力到25MPa極有可能造成爆管，這時應(yīng)停止泵送，將泵車料斗下閥門打開，排出料斗混凝土，同時將水平管塔柱下彎頭處拆開，將水平管和塔柱豎管混凝土排出，待重新接好管道后，先泵送兩方砂漿然后后再泵送和易性良好的混凝土繼續(xù)施工。施工過程中應(yīng)保持泵送連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)遇到特殊情況，中斷10min以上再次泵送之前應(yīng)抽反泵2－3次，活動泵管中的混凝土，再正向泵送。

在泵送的過程中一定要控制好料斗余料量，當(dāng)料斗中料量超過了防護(hù)網(wǎng)，葉片旋轉(zhuǎn)過程中容易將料灑出，造成混凝土不均勻，如果余料的量過少，那么在輸送的過程中很容易吸入空氣，而一旦在管道中吸入空氣也容易導(dǎo)致堵管。料斗的混凝土量應(yīng)保持在2／3處為宜。

每次泵送應(yīng)按水－砂漿－混凝土－砂漿－水的順序進(jìn)行。泵送開始前先泵送一車水潤管，泵管出水以后再泵入兩方砂漿，然后泵送混凝土；混凝土泵送完成以后再泵送兩方砂漿，將泵管中的碎石泵出，然后泵送一車水將泵管沖洗干凈，防止下次泵送堵管。

6 養(yǎng)護(hù)

混凝土施工結(jié)束以后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。當(dāng)夏季高溫，施工結(jié)束以后立即用土工布覆蓋，并每天專人定時灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤，防止表面失水造成干縮開裂。冬季施工結(jié)束以后應(yīng)及時覆蓋棉被，防止混凝土受凍，當(dāng)溫度低于5℃時不應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)，有條件時可以做蒸汽養(yǎng)護(hù)的措施。

7 結(jié)語

本項目通過在文泰四標(biāo)洪溪特大橋C60機(jī)制砂混凝土的大面積應(yīng)用，總結(jié)出機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)在2.70～3.20、石粉含量5%～9%之間拌制的混凝土進(jìn)能供滿足工作性和強(qiáng)度的要求。通過試驗施工人員的合理配備，泵送機(jī)械的合理選擇，實現(xiàn)了C60機(jī)制砂混凝土的超高泵送，并在施工中積累了豐富的經(jīng)驗，為以后其他項目推廣機(jī)制砂打下堅實基礎(chǔ)。同時，本項目用機(jī)制砂代替河砂節(jié)約了大量成本，大大降低了河砂的使用量，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為綠色施工，節(jié)能環(huán)保貢獻(xiàn)了力量。