机制砂配制泵送防水混凝土的研究和应用.pdf
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1、2 0 1 3年第 1期 1 月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CO NCRE T E AN D C EME NT P RODUC 2 0 1 3 No 1 J a n u a r y 机制砂配制泵送防水混凝土的研究和应用 李 果 , 白文辉 ( 1 绍兴职业技术学院, 3 1 2 0 0 0 ; 2 绍兴文理学院工学院, 3 1 2 0 0 0 ) 摘要 : 针对隧道二次衬砌混凝土对 强度要 求较低 , 对抗渗要 求较 高的情 况 , 用低成本 的含石粉 机制砂 ,配 制 出 了强度等级为 C 2 5 , 抗渗等级为 P 8的泵送混凝 土。试验表 明 , 机 制砂 中石粉含
2、量为 1 2 1 4 时 ,配 制 出 的 混凝 土 强 度较 高 ; 石粉含量 为 8 一 1 6 时, 能满足使用要求 。 关键词 : 机制砂 ; 泵送 防水混凝 土 ; 石粉 ; 应 用 Ab s t r a c t :Ai mi n g a t t h e s i t u a t i o n t h a t t h e l o we r s t r e n g t h b u t h i g h e r p e r me a b i l i t y r e s i s t a n c e r e q u i r e me n t s f o r t h e t u n n e l s
3、e c o n d a r y l i n i n g c o n c r e t e ,t h e C 2 5 p u mp i n g c o n c r e t e wi t h P 8 p e r me a b i l i t y r e s i s t a n c e i s p r e p a r e d wi t h t h e l o w c 0 s t s t o n e p o w d e r ma n u f a c t u r e d s a n d T h e e x p e r i me n t s h o ws t h a t wh e n t h e c o n
4、 t e n t o f s t o n e p o wd e r i s 1 2 1 4 ,t h e s t r e n g t I l o f c o n c r e t e i s h i g h e r , a n d w h e n t h e c 0 me n t o f s t o n e p o w d e r i s 8 1 6 ,t h e c o n c r e t e c a n s a t i s f y t h e a p p l i e a t i o n d e ma n d Ke y wo r d s : Ma n u f a c t u r e d s a
5、 n d ; P u mp i n g wa t e r p r o o f c o n c r e t e ; S t o n e p o wd e r : Ap p l i c a rl o n 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 3l 0 1 7 9 0 4 0前言 现有资料表明, 实际工程 中 C 2 5 C 3 5强度等级 的普通混凝土要占混凝土总用量的 8 0 9 0 _ l J 。隧 道二次衬砌对混凝土强度的要求较低 , 但对抗渗防 水 的要求较高 , 且通常要求泵送施工 。在隧道环境 里 , 随着水
6、的浸入 , 混凝土会发生冻融破坏 、 溶析性 侵蚀 、 硫酸盐侵蚀 以及钢筋锈蚀等 , 为 了避免这些 可能的破坏 , 隧道二次衬砌混凝土宜选用防水型混 凝土 。目前 , 防水混凝土主要有普通防水混凝土 、 外 加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土三种嘲 。对 于外加剂 防水混凝土 , 使用河砂的配制技术 已经很 成熟 , 而含有石粉的机制砂由于颗粒形貌和性质与 河砂不同 , 目前应用在混凝土施工 中的一整套技术 还不是很成熟。尤其是随着当前水泥强度等级的提 高 , 工程中往往存在使用高强度等级水泥配制低强 度等级混凝土 的情况。机制砂棱角多 , 如果水泥用 量少就没有足够的浆体包裹集料 , 混
7、凝土流动性就 难 以达到要求 。对于地处山区、 不能保证河砂供应 的施工单位来说 , 使用机制砂配制混凝土是必须 面 对的技术问题。 本文 以湖北谷竹高速公路某标 段隧道二次衬 砌采用的防水混凝土为例 ,对河砂 、机制砂+ 粉煤 灰 、全机制砂三种配合 比方案在拌合 物工作性 、 强 度、 抗渗性以及经济方面进行了对比, 并对全机制 砂泵送防水混凝土的配合 比进行优化设 计 , 最后还 基金项目: 浙江省高校科研计划项 目( Y 2 0 1 2 2 4 2 8 0 ) 。 对机制砂的应用进行 了总结 。 工程实践表 明, 机制砂和石粉是一体而不可分 割的 ,机制砂 的棱角多流动性差可 由石粉来
8、 弥补 。 本 工 程 中 , 石 粉含 量在 1 2 一 l 4 时混 凝 土 的强 度 最 高, 石粉含量在 8 - 1 6 能达到使用要求。 1 原材料和技术路线 1 1 原材料 细集料 : 河砂 和机制砂 , 其 中 , 机制砂 的原料为 石灰石母岩 , 细集料的主要性能指标见表 1 。 表 1 河砂与机制砂的主要性能指标 粗集料 : 石灰石碎石 , 4 7 5 - 2 6 5 mm连续级配。 水泥 : P 0 4 2 5级 。 外加剂 : HL型 防水剂 , 复合 型 , 具有一 定 的减 水率。 粉煤灰 : 级粉煤灰。 水 : 自来水。 1 2 技术路线 根据设计要求 , 隧道二次
9、衬砌 防水混凝 土设计 强度等级为 C 2 5 , 设计坍 落度 1 4 0 1 8 0 mm, 需满足 泵送混凝土要求, 且抗渗等级达到P 8 。 本研究初步拟定的三种方案分别是 : 用河砂 一 7 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 1 期 混凝土与水泥制 品 总第 2 0 1 期 作为混凝土细集料 ;采用掺粉煤灰超量取代+ 机 制砂 ; 全部采用机制砂 , 并优选 出强度最高且抗 渗性能符合要求时的石粉含量及配合 比。 以上三方案的粗集料 、 水泥 、 防水剂均采用相 同型号。 结合本工程特点 , 对三种方案进行 了技术经济 分析 :
10、河砂混凝土 的优点是施工工艺成熟 , 可供 参考的资料 多 , 配制 出的混凝土流动性好 , 易于施 工 , 强度及质量容易得到保证 ; 缺点是运距远 , 货源 会 出现季节性不足 ,不能满足施工进度 的要 求 , 且 价格高 ( 到场价格为 1 8 0元 m ) 。 而当地河砂 由于母 岩为板岩 、 页岩 , 使砂总体呈现细长扁平颗粒状 , 压 碎值及粒型极差 , 并存在过度开采现象 。机制砂 粉煤灰混凝土的优点是混凝土流动性强 ,粘聚性 、 保水性均能得到保证 , 混凝土前期强度虽低但后期 强度高 , 且粉煤灰可降低水泥水化热。缺点是粉煤 灰本地最近货源运距为 2 4 0 k m, 且价格
11、高( 平均价格 为 3 0 0元 t ) 。机制砂本地料源丰富, 质量易控制 , 价格低 , 到场价格仅为 8 0元 m , 且通过对机制砂石 粉含量的控制 , 同样可以配制出和易性好且强度满 足要求的混凝土。其缺点是机制砂细长扁平颗粒偏 多 , 表面粗糙 , 棱角性强 , 级配不 良, 无法整形修复 , 比表面积大 , 所需水泥浆多。 货源供应是工程应用 的首要 问题 , 通过 以上对 比分析 , 本工程 确定选用机制砂混凝土 , 并 针对机 制砂的缺点 , 采取相应的技术措施进行解决 。 2机制砂防水混凝土的配合比设计 2 1 设计思路 按照 J G J 5 5 2 0 1 1 普通混凝土
12、配合 比设计规 程 和 机制砂在混凝 土中应用技术指南 , 研究水 灰 比、 砂率 、 石粉含量等对机制砂 防水衬砌混凝土 拌合物工作性 、 物理力学性能的影响规律 , 确定二 次衬砌防水混凝土 的基 准配合比, 并提出原材料 的 控制指标 。 2 2 水灰 比的影响 根据 A b r a ms 的水灰 比定律 : 对于给定 的材料 , 混凝土的强度跟灰水比成正 比关系。水灰比的确定 是指导混凝土配合 比设计的核心 , 为选取合适的水 灰 比,满足配制强度 的同时保证适 当的强度 富余 , 通过试验 , 确定机制砂混凝土水灰 比 W C与强度 的 关系。试验配合 比如表 2所示 ,其 中水粉
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