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1、第一节泵送混凝土配合比设计引言 泵送混凝土的特点:流动性特大、级配良好、石子的最大粒径符合泵送管道内径的要求。泵送混凝土配合比设计，应符合国家现行行业标准普通混凝土配合比设计规程JGJ55及国家现行标准混凝土结构工程施工质量验收规程GB50204、混凝土强度检验评定标准GB50107、预拌混凝土GB/T14902的有关规定。并应根据混凝土原材料、混凝土运输距离、混凝土泵与混凝土输送管径、泵送距离、气温等具体施工条件试配。必要时，应通过试泵送确定泵送混凝土配合比。原材料选择 石子粒径大小和颗粒级配施工配置强度 与强度保证率和施工控制水平有关混凝土可泵性 水泥用量、石子大小和颗粒级配、水灰比以及外
2、加剂的品种与掺量等有关一、胶凝材料用量的限制 水泥用量对形成润滑层的数量及浆体的粘度有较大影响。胶凝材料总量不宜小于300kg/m3水泥用量 过大，浆体粘度剧增，砼与管壁的摩阻力增加，不利于泵送。二、坍落度取值 砼泵送阻力坍落度减小而增加，当坍落度低于某一值时泵送阻力将急剧增加，泵送困难。过大,泌水大、容易因离析而堵塞。考虑经时损失值。具体的坍落度取值，应根据泵送距离、泵送高度、外加剂品种、气温及对混凝土的性能要求而定。不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值及损失值泵送高度（M）30以下306060100100400400以上坍落度（cm）101414161618182020-22泵送混凝土试配
3、时要求的坍落度应按下式计算：Tt=Tp+T式中 Tt 试配时要求的坍落度值；Tp 入泵时要求的坍落度值；T 试验测得在预计时间内的坍落度经时损失值。坍落度损失:时间、水泥品种、单位用水量及水灰比、颗粒级配及含砂率、掺和料和外加剂三、合理的水胶比 水胶比是影响混凝土强度的最主要因素，在水泥强度相同的条件下，混凝土强度随着水胶比的增大而降低。过低对可泵性不利。可通过外加剂提供其流动性。泵送混凝土的水胶比不大于0.60四、砂率的选择 砂率低的混凝土，变形困难，当混凝土通过弯管、锥形管、Y形管等管道时，不易通过，易产生堵塞。因此，泵送混凝土的砂率，应比非泵送混凝土的大些。但砂率也不可太大，否则将增加砼
4、的收缩并对砼耐久性能产生不利影响。泵送混凝土的砂率宜为3545配合比设计实例v例例1 1 C30泵送混凝土配合比设计 一、概述一、概述 该混凝土用于广东怀集至广西贺州高速公路灵峰（桂粤界）至八步段公路桥梁、涵洞工程。使用部位为盖梁、墩柱、台身、盖板等。设计所用原材料均取自工地料场。二、设计依据二、设计依据：1、JGJ552000混凝土配合比设计规程；2、JTG E302005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程；3、JTJ0412000公路桥涵施工技术规范。4、广贺高速公路灵峰（桂粤界）至八步段设计文件。三、工程要求三、工程要求：v1、强度等级：C30泵送混凝土；v2、混凝土入模坍落度：16018
5、0mm；v3、水灰比：0.400.60；最大水泥用量500 kg/m3；v4、砂率：4050；v5、碎石针片状含量15，最大粒径37.5mm，含泥量1；v6、砂宜采用中砂，其中通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%，含泥量3；四、设计步骤：四、设计步骤：v1 1、原材料的质量检测与选定、原材料的质量检测与选定、水泥：海螺水泥有限公司生产的海螺牌PO42.5水泥，各项指标均符合要求。、砂：南丰砂场中砂，细度模数MX2.78，含泥量1.4；、石子：采用西莨石场碎石,531.5mm连续级配，最大粒径31.5mm，含泥量0.8。d、水：河水。e、外加剂：采用山西远大化工建材有限公司生产的YD1
6、型缓凝减水剂（水剂，浓度为30），最佳掺量经试验确定为水泥重量的2.1%，实际减水率18%。v、配合比设计、配合比设计:、基准配合比设计试配强度：fcu.0=fcu.k+1.645=30+1.6455=38.2(MPa)计算水灰比:W/C=afce/(fcu.0+abfce)=0.4642.5/(38.2+0.460.0742.5)=0.49按经验选取，W/C=0.48；计算用水量:mw0按经验选取225kg/m3，掺缓凝减水剂2.1%，减水率18%，则mw0=225（118%）=185(kg/m3)；v计算水泥用量:mc=mw0W/C=1850.48=385(kg/m3)该水泥用量满足规范要
7、求。v计算砂率：s0按经验选取45%；v计算减水剂用量：mj=3852.1%=8.085(kg/m3)v砂石重量，设混凝土密度为2420kg/m3。385+ms0+mg0+185+8.085=2420 45%=ms0/（ms0+mg0）100%解之得：ms0=829(kg/m3)mg0=1013(kg/m3)v初步配合比：水泥：砂 ：碎石 ：水 ：减水剂 385：829：1013：185 ：8.085 1 ：2.15：2.63 ：0.48：0.021 试拌15L，则各种材料用量为：水泥5.78 kg；砂12.44 kg；碎石15.20 kg；水2.690 kg；减水剂0.1213 kg；注：实
8、际用水量从外加剂用量中折减注：实际用水量从外加剂用量中折减7070的溶液水。的溶液水。实测拌和物性能良好，出机坍落度175mm；30min后实测坍落度160mm；实测混凝土密度为：2430 kg/m3；计算密度=385+829+1013+185+8.085=2420 kg/m3；则：24302420/2420=0.42；根据JGJ552000混凝土配合比设计规程，当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值与计算值的比值不超过2%时，该配合比可不做调整。、调整配合比水灰比减少0.05，砂率减少1%，水灰比增加0.05，砂率增加1%c、试拌校正(35L)五、确定理论配合比五、确定理论配合比 根据根
9、据2828天立方体抗压强度试验结果，确定天立方体抗压强度试验结果，确定C30C30泵送土的理论配合比泵送土的理论配合比 例例3 3 客运专线箱梁客运专线箱梁C50C50高性能混凝土配合比设高性能混凝土配合比设计与泵送施工计与泵送施工v一、C50 高性能混凝土的配合比设计高性能混凝土的配合比设计 客运专线桥梁使用年限按100年考虑,预应力混凝土箱梁C50混凝土技术要求主要有:56 d电通量小于1 000 C(氯盐环境小于800 C);抗冻融指标为F200(冻融环境F300);抗渗等级P20以上。v1.配合比设计技术路线配合比设计技术路线 基于抗裂和耐久性考虑,“大掺量矿物掺和料+高性能外加剂”是
10、配制预应力混凝土箱梁高性能混凝土的主要技术路线。对客运专线预应力混凝土箱梁混凝土来说,除预应力措施外,混凝土本体的抗裂性是首要考虑因素,基于对水化热和体积稳定性的考虑决定了应积极选择粉煤灰和磨细矿粉作为辅助胶凝材料,并选择适应箱梁施工的兼有低收缩、早强、缓凝性能的聚羧酸系高性能外加剂配制其混凝土成为关键技术措施,也符合混凝土耐久性的技术实现途径。v2.原材料选择原材料选择(1)基于控制水化热和收缩的抗裂要求以及耐久性要求,选择胶凝材料主要应注意以下几点:水泥。强度等级应在42.5以上;应限制使用早强型水泥;应控制碱含量0.6%;应控制熟料中的C3A含量8%;应控制比表面积350 m2/kg。粉
11、煤灰。控制烧失量3%;控制需水量比100%;对于硫酸盐侵蚀环境,应限制粉煤灰CaO含量10%。磨细矿粉。控制比表面积350450 m2/kg。v(2)基于强度和耐久性要求,选择骨料应注意以下几点:粗骨料。母岩强度应达90 MPa以上;级配合理,粒形好,紧密空隙率宜40%,松堆密度大于1 500 kg/m3,压碎值10%,针片状5%;硬质、洁净碎石;控制吸水率2%,处于冻融环境应1%;非碱活性。细骨料。细度模数宜为2.63.0,含泥量2%,吸水率2%,硬质、洁净、天然河砂;非碱活性。(3)基于抗裂、耐久性、强度、施工性能要求,选择外加剂应注意:外加剂与胶凝材料的相容性要好,减水率宜为25%以上,
12、并适度引气,适度缓凝。v3.配合比设计方法配合比设计方法预应力混凝土箱梁C50 混凝土配合比是基于抗裂、抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、抗冻融、抗碳化等耐久性的早强高性能混凝土配合比设计,因此,应遵循高性能混凝土配合比设计方法,即选择水胶比、矿物掺和料掺量、含气量、浆集比、砂率(粗骨料用量)等参数采用绝对体积法进行配合比设计,既可科学地指导混凝土的实际施工和过程调整,又便于分析施工中产生问题的原因。v4.配合比参数选择配合比参数选择(1)水胶比 从100年设计年限要求的上海东海大桥和杭州湾跨海大桥预应力混凝土箱梁C50高性能混凝土的成功实践来看,水胶比通常选择0.310.33,较适应基于国内原材料
13、现状的预应力混凝土箱梁C50高性能混凝土的施工。(2)矿物掺合料掺量通常,为有效改善混凝土抗化学侵蚀性能,优质粉煤灰的掺量宜选择25%30%,磨细矿粉的掺量宜选择30%50%。采用52.5及以上等级的水泥时,粉煤灰可选择较大掺量。考虑预应力混凝土箱梁施工特点兼顾早强、降低水化热的要求以及原料来源的限制,掺合料可选择粉煤灰或磨细矿粉单掺路线、粉煤灰和磨细矿粉双掺路线。因掺合料单掺使用在不同施工季节难以协调混凝土强度、水化热、耐久性、施工性能之间的矛盾,箱梁混凝土施工以粉煤灰与磨细矿粉二者双掺较为适宜,通常双掺的掺量组合范围为:粉煤灰(10%20%)+磨细矿粉(20%45%),总量30%55%。v
14、混凝土掺入粉煤灰因早期强度偏低,其掺量应根据水泥实际强度和施工季节的温度条件进行调整,以适应箱梁的预应力张拉要求,掺量通常应选择15%以上,以利于改善混凝土和易性和水化热。矿粉的掺量则主要应兼顾到施工性能,如混凝土粘度过大、拌和物流动性损失过快而影响混凝土可泵性时则应适当减少用量。v(3)浆集比Mehta和A tcin认为,采用适宜的集料时,浆集体积比0.350.65可以解决强度、工作性和尺寸稳定性(弹性模量、干缩和徐变)之间的矛盾。客运专线预应力混凝土箱梁C50 高性能混凝土采用聚羧酸外加剂和大掺量矿物掺合料通常可使单位用水量降低至145 155 kg/m3,按照水胶比0.310.33 计算
15、,浆集比通常为(0.33 0.37)(0.670.63),保证适宜的含气量(2%4%),可使浆集比参数与泵送施工工艺相协调,获得施工性能优良的混凝土拌和物。v(4)含气量保证适宜的含气量,可以提高混凝土的抗冻性能、抗硫酸盐腐蚀性能,改善混凝土的拌和物性能和施工性能,保证适宜的浆体体积量,改善骨料性能缺陷,提高混凝土的匀质性和稳定性。从施工性能和冻融耐久性两方面考虑,客运专线预应力混凝土箱梁C50混凝土通常应保证混凝土含气量2%4%(抗冻F200以上),如进行混凝土配合比设计时因胶凝材料原因导致混凝土单位用水量较低时,为保证适宜的泵送施工性能,应按含气量上限进行设计。v(5)砂率(粗骨料用量)确
16、定砂率应考虑粗骨料密实堆积下的空隙率,如粗骨料粒形不好、级配差、空隙率大会造成填充空隙的胶凝材料浆体和细骨料用量过大、粗骨料用量过少,造成填充空隙和包裹骨料的胶凝材料用量增加,影响混凝土的弹性模量和尺寸稳定性。砂的细度模数通常不能完全反映颗粒组成差异,砂率还应根据砂自身的颗粒组成进行调整:细颗粒含量过多时则应适当降低砂率,以防止过多的细颗粒含量引起骨料裹浆量不足,引起管道润滑层摩擦阻力增大;细颗粒含量过少时则应适度增加砂率,增强浆体保水性能,降低离析倾向。C50高性能混凝土配合比设计参数选择建议值高性能混凝土配合比设计参数选择建议值如粗骨料级配良好,细骨料中细颗粒含量合适,水泥相容性良好,采用
17、聚羧酸外加剂配制的客运专线预应力混凝土箱梁C50高性能混凝土,进行配合比设计时通常可按表1建议参数选择。混凝土电通量试验方法直径为95102mm，厚度为513mm的素混凝土芯样，三个为一组。试验龄期：56d电压：60V直流电压溶液：3.0%氯化钠、0.3mol/L氢氧化钠 电通量试验步骤：1）在规定的56d试验龄期前，对预留的试块进行钻芯制件，试件直径为95102mm，厚度为51mm，试验时以三块试件为一组。2）将试件暴露于空气中至表面干燥，以硅橡胶或树脂密封材料涂于试件侧面，必要时填补涂层中的孔道以保证试件侧面完全密封。3）测试前应进行真空饱水。将试件放入1000mL烧杯中，然后一起放入真空
18、干燥器中，启动真空泵，数分钟内真空度达133Pa以下，保持真空3h后，维持这一真空度并注入足够的蒸馏水，直至淹没试件，试件浸泡1h后恢复常压，再继续浸泡182h。4）从水中取出试件，抹掉多余水份，将试件安装于试验槽内，用橡胶密封环或其它密封胶密封，并用螺杆将两试验槽和试件夹紧，以确保不会渗漏，然后将试验装置放在2023的流动冷水槽中，其水面宜低于装置顶面5mm，试验应在2025恒温室内进行。5）将浓度为3.0%的氯化钠和0.3mol/L的氢氧化钠溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入氯化钠溶液的试验槽内的铜网连接电源负极，注入氢氧化钠溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。6）接通电源，对上述两铜网施
19、加60V直流恒电压，并记录电流初始读数，通电并保持试验槽中充满溶液。开始时每隔5min记录一次电流值，当电流值变化不大时，每隔10min记录一次电流值，当电流变化很小时，每隔30min记录一次电流值，直至通电6h。7）结果处理 绘制电流与时间的关系图。将各点数据以光滑曲线连接起来，对曲线作面积积分，或按梯形法进行面积积分，即可得到试验6h通过的电量。取同组3个试件通过的电量的平均值，作为该组试件的电通量。当三个试件中有一个超过平均值的15%时，取另两个试件的平均值，当二个试件超过平均值的15时，该组试验无效。第二节第二节 泵送混凝土常见问题及解决途径泵送混凝土常见问题及解决途径v（一）砼外加剂
20、对水泥的适应性(1)水泥矿石是否稳定导致矿物组分是否稳定，从而影响到砼外加剂对水泥的适应性。(2)水泥生产工艺，如立窑与回转窑，冷却制度中的急冷措施控制得怎样，石膏粉磨时的温度等，造成水泥中矿物组分、晶相状态，石膏形态发生改变，从而影响到砼外加剂对水泥的适应性。(3)水泥中吸附外加剂能力:C3AC4AFC3SC2S，水泥水化速率与矿物组分直接相关。v(4)水泥存放一段时间后，温度下降，使砼外加剂高温适应性得到改善，而且f-CaO吸收空气中的水后转变成Ca(OH)2，吸收空气中的CO2后转变成CaCO3，从而使Mwo下降，也使砼和易性得到改善，使新拌砼塌落度损失减缓，砼的凝结时间稍延长。v(5)
21、普通硅酸盐水泥的需水量稍大于矿渣水泥，其保水性好，但一般塌落损失也较快。(6)C3A含量较高的水泥，塌落度损失快，保水性好。(7)水泥中亲水性掺合料保水性好;火山灰质水泥保水性差，易泌水。(8)温度、湿度高低直接影响砼外加剂对水泥的适应性。(9)配合比中的砂、石级配及砂、石、水、胶材的比例也影响砼外加剂对水泥的适应性。（二）砼易出现泌水、离析问题的原因及解决方法v2.1原因(1)水泥细度大时易泌水;水泥中C3A含量低易泌水;水泥标准稠度用水量小易泌水;矿渣比普硅易泌水;火山灰质硅酸盐水泥易泌水;掺级粉煤灰易泌水;掺非亲水性混合材的水泥易泌水。(2)水泥用量小易泌水。(3)低标号水泥比高标号水泥
22、的砼易泌水(同掺量)。(4)配同等级砼，高标号水泥的砼比低标号水泥的砼更易泌水。(5)单位用水量偏大的砼易泌水、离析。(6)强度等级低的砼易出现泌水(一般)。(7)砂率小的砼易出现泌水、离析现象。(8)连续粒径碎石比单粒径碎石的砼泌水小。(9)砼外加剂的保水性、增稠性、引气性差的砼易出现泌水。(10)超掺砼外加剂的砼易出现泌水、离析。v2.2解决途径(1)根本途径是减少单位用水量。(2)增大砂率，选择合理的砂率。(3)增大水、水泥用量或掺适量的、级粉煤灰。(4)采用连续级配的碎石，且针片状含量小。(5)改善砼外加剂性能，使其具有更好的保水、增稠性，或适量降低砼外加剂掺量(仅限现场)，搅拌站若降
23、低砼外加剂掺量，又可能出现砼塌落度损失快的新问题。v（三）泵送砼塌落度损失问题的原因及解决方法 3.1原因(1)砼外加剂与水泥适应性不好引起砼塌落度损失快。(2)砼外加剂掺量不够，缓凝、保塑效果不理想。(3)天气炎热，某些外加剂在高温下失效;水分蒸发快;气泡外溢造成新拌砼塌落度损失快。(4)初始砼塌落度太小，单位用水量太少，造成水泥水化时的石膏溶解度不够;一般，sl020cm的砼塌落度损失慢，反之，则快。(5)一般，塌落度损失快慢次序为：高铝水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥掺合料的水泥。(6)工地与搅拌站协调不好，压车、塞车时间太长，导致砼塌落度损失过大。v3.2解决途径(1)调整砼
24、外加剂配方，使其与水泥相适应。施工前，务必做砼外加剂与水泥适应性试验。(2)调整砼配合比，提高砂率、用水量，将砼初始塌落度调整到20cm以上。(3)掺加适量粉煤灰，代替部分水泥。(4)适量加大砼外加剂掺量(尤其在温度比平常气温高得多时)。(5)防止水分蒸发过快、气泡外溢过快。(6)选用矿渣水泥或火山灰质水泥。(7)改善砼运输车的保水、降温装置。（四）泵送砼堵管的原因及解决方法 4.1原因(1)砼和易性差，离析，砼稀散。(2)砼拌合物塌落度小(干粘)。(3)砼拌合物抓底、板结。(4)采用单粒级石子，石子粒径太大，泵送管道直径小。(5)石子针片状多。(6)泵车压力不够，或是管道密封不严密。(7)胶
25、凝材料少，砂率偏低。(8)弯管太多。(9)管中异物未除尽。(10)搅拌砼时，不均匀，水泥成块未松散成水泥浆。(11)第一次泵送砼前未用砂浆润滑管壁。4.2解决途径(1)检查砼输送管道的密切性和泵车的工作性能，使其处于良好的工作状态。(2)检查管道布局，尽量减少弯管，特别是90的弯管。(3)泵送砼前，一定要用砂浆润滑管道。(4)检查石子粒径、粒形是否符合规范、泵送要求。(5)检查入泵处砼拌合物的和易性，砂率是否适合，有无大的水泥块，拌合物是否泌水、抓底或板结等现象，若有，采取相应的措施(见砼泌水、离析问题)。(6)检查入泵处砼塌落度、黏聚性是否足够，若塌落度不足，则适量提高砼外加剂的掺量，或在入泵处掺加适量的高效减水剂，若是砼黏聚性不足，则适量增大砂率或是掺加适量的级粉煤灰。(7)检查砼的初始塌落度是否20cm，若是砼塌落度损失快而引起的砼堵泵现象，则应首先解决砼损失问题(见塌落度损失问题)