CN108529966B - 防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法及浇筑成型方法 - Google Patents

防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法及浇筑成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法及浇筑成型方法，其中，防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法，包括以下步骤：对混凝土各组成材料的质量指标进行检验步骤，混凝土目标组分设计步骤；混凝土生产组分设计参数确定步骤，混凝土施工组分设计参数确定步骤。本发明提出的混凝土组分设计方法可以在混凝土具备防渗抗裂性能前提下，给出了一种不同气温段条件下混凝土组分的设计方法，以满足多种作业需求，从而有效提高混凝土结构的耐久性和承载性能、延长混凝土结构的使用寿命和发挥其使用功能。

Description

防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法及浇筑成型方法
技术领域
本发明涉及混凝土配合比设计领域，特别涉及一种防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法及浇筑成型方法。
背景技术
近几年，为了积极响应国家的政策号召，大型超高层房屋建筑、城镇地下综合管廊、地下引水工程以及公路工程，在我国西部地区不断的兴建，特别是在河砂、卵石资源缺乏的地区，机制砂、碎石已成为工程建设中的主要建筑材料，又因机制砂的自身缺陷，如优化、质量控制不佳，将会给工程施工质量带来质量隐患，尤其是地下工程结构混凝土的开裂、渗水问题已成为工程施工质量控制的重要难题。
由于地下高水位地区的房屋建筑地下工程结构、基础设施建设领域地下工程超长结构(如：地下综合管廊、引水隧洞、引水暗渠(箱涵))、公路隧道工程均埋置于地表下，为了提高混凝土结构的耐久性和承载性能、延长混凝土结构的使用寿命和发挥其使用功能等，对混凝土结构的混凝土防渗抗裂性能都有着特别高的要求，一旦地表水、地下水通过因混凝土集料塑性下沉产生的裂缝进入混凝土结构内部，难以排出，对混凝土结构的使用寿命和使用功能带来严重的影响，同时也对其裂缝的处理产生高额维修费用。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种混凝土组分设计方法，旨在满足不同气温段条件下混凝土组分的设计，以满足多种作业需求。
为实现上述目的，本发明提出的防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法，包括以下步骤：
(1)对混凝土各组成材料的质量指标进行检验步骤，所述混凝土的组成材料包括水泥、细集料、粗集料、拌合水、矿物掺合料、减水剂及防水剂，所述检验步骤具体包括对水泥进行检验、对细集料检验及级配优化、对粗集料检验及级配优化、对拌合水检验、对矿物掺合料检验、对减水剂及防水剂检验，以确认所述混凝土各组成材料的质量检验结果均符合国家或行业相关施工技术规范、产品标准或技术文件的要求；
(2)混凝土目标组分设计步骤，具体包括确定混凝土配制强度、混凝土组分设计计算，混凝土组分设计试拌、调整与确定，确定三个气温段下的混凝土组分设计组分；
(3)混凝土生产组分设计参数确定步骤，具体包括购置、调试和标定拌和机，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例；确定混凝土组成材料的投料方法和投料顺序，确定混凝土的搅拌时间，验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况，检验混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性，检验混凝土拌合物中砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量，检验混凝土拌合物强度及抗渗性能指标；
(4)混凝土施工组分设计参数确定步骤，通过细集料、粗集料实际含水率，确定混凝土搅拌时拌合水的实际用量和混凝土组成材料各料仓的供料比例；按混凝土生产组分设计时的投料方法、投料顺序及搅拌时间搅拌混凝土，检验混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性；验证混凝土拌合物中砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量；验证混凝土拌合物强度及抗渗性能指标。
优选地，所述步骤(1)中，所述水泥为海螺牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；所述细集料由天然砂和用石灰岩经破碎加工制成的机制砂按质量百分比为50％：50％的比例掺配组合制成；所述粗集料为石灰岩经破碎加工制成4.75～9.5mm、9.5～16.0mm和16.0～26.5mm三个单粒粒级碎石混合构成，该三个单粒粒级碎石对应按质量百分比为10％：20％：70％的比例掺配组合成公称粒级5～25mm连续粒级碎石；拌合水符合国家标准的饮用水要求；矿物掺合料为粉煤灰；减水剂为BX－Ⅱ型缓凝型高效减水剂；防水剂为SY－JX－ⅢW抗裂硅质防水剂。
优选地，所述步骤(2)中，所述确定混凝土配制强度是按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中的4.0.1、4.0.2条款、公式(4.0.1－1)和表4.0.2的规定进行计算；
所述混凝土组分设计计算包括对水胶比、用水量、减水剂用量、防水剂用量、胶凝材料用量、矿物掺合料用量、水泥用量、砂率、细集料用量、粗集料用量分别进行计算；其中，
所述水胶比按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.1.1、5.1.2、5.1.3、5.1.4条款、公式(5.1.1)、公式(5.1.3)、公式(5.1.4)和表5.1.2、表5.1.3、表5.1.4的规定进行计算；
所述用水量、所述减水剂用量、所述防水剂用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.2.1、5.2.2、5.2.3条款、公式(5.2.2)、公式(5.2.3)、表5.2.1－2的规定进行计算；
所述胶凝材料用量、所述矿物掺合料用量、所述水泥用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.3.1、5.3.2、5.3.3条款、公式(5.3.1)、公式(5.3.2)、公式(5.3.3)和粉煤灰质量的掺量为20％进行计算；
所述砂率按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.4.1、5.4.2条款、表5.4.2的规定进行计算；
所述细集料用量、所述粗集料用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55－2011)标准中5.5.1条款(质量法)、公式(5.5.1－1)、公式(5.5.1－2)的规定进行计算；
所述混凝土组分设计试拌、调整与确定的步骤包括拌制多组不同比例的混凝土拌合物，该混凝土拌合物包括水泥、粉煤灰、砂、石子、水、减水剂和防水剂，然后根据各组混凝土拌合物的混凝土强度实测值是否满足混凝土配制强度、经济合理性、施工和易性以及抗渗等级实测结果的综合考虑，选定其中一组为调整后的混凝土组分设计组分。
优选地，所述三个气温段分别为5℃～15℃、15℃～25℃以及25℃～35℃。
优选地，所述步骤(3)中，所述购置、调试和标定拌和机，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例步骤具体包括根据细集料、粗集料的分档和混凝土组成材料情况，在购置拌和设备时，选择上料仓数量为5个仓式自动计量标准的强制式拌和机；拌和设备进行调试和标定时，混凝土组成材料各料仓的计量器具须进行定期的法定计量检定机构的静态标定和拌和设备在使用期间各料仓称量精度的动态标定，称量精度允许偏差均须符合国家或行业相关施工技术规范的规定，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例；
所述验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况具体包括级配检验时，采用抽取数量若干的混凝土拌合物，经一标准筛水洗烘干后再筛分或细集料、粗集料分别按其比例掺配搅拌后分别取样筛分法进行检验。
优选地，所述验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况具体包括级配检验时，采用抽取数量不少于20L的混凝土拌合物，经4.75mm和150μm标准筛水洗烘干后再筛分或细集料、粗集料分别按其比例掺配搅拌后分别取样筛分法进行检验。
本发明还提出一种防渗抗裂泵送混凝土浇筑成型方法，包括以下步骤：
(1)混凝土拌制步骤，按确定的混凝土组成材料投料方法和投料顺序进行投料；减水剂和防水剂按分别称取质量分成若干数量小袋，将以每盘每一小袋加入；粉煤灰采用与水泥相同的输送、计量方式加入；按确定的混凝土搅拌时间进行搅拌时间控制；混凝土拌合物搅拌均匀，颜色一致，不得有离析、泌水现象；检验混凝土拌合物坍落度及其损失、工作性能、泌水率、含气量、凝结时间性能指标和砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量；
(2)混凝土运输步骤，混凝土拌合物采用配有搅拌器运输车配合混凝土输送泵方式输送至浇灌地点，混凝土拌合物运输时间控制、途中搅拌方法及均匀性和坍落度检验，浇筑现场，混凝土泵送连续进行，当混凝土输送出料口与浇筑工作面高度大于2m且向下泵送混凝土时，混凝土通过沿高度方向设置多级“人”字形树型分流混凝土振动溜管，将混凝土缓缓倾卸注入模板开窗预留下料口；
(3)混凝土浇筑步骤，混凝土浇筑按：上下层同时、在倾斜面上、在混凝土结构构件设计有大坡度要求和在混凝土结构构件高度大于5m情况，分别按上层与下层保持距离前后浇筑、低处开始向上保持水平分层逐层扩展升高浇筑、构件侧顶面模板全封闭且在顶面模板开窗预留数量若干距离间隔相等的下料窗口及顶面模板上设置数量若干的小孔排出气泡和构件侧面模板开窗预留数量若干、上下距离间隔相等的下料窗口等方式进行浇筑，分层浇筑厚度为200～250mm，混凝土振捣采用插入式振动棒，快插慢拔、上下抽动、插点并列或交错式均匀排列方法进行振捣，直到混凝土拌合物表面停止下沉、不出现气泡、呈现泛浆为止，混凝土在初凝前进行二次振捣、平板振动器表面振实，防止因混凝土集料塑性下沉产生裂缝，混凝土浇筑连续进行，混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不超过120min，在混凝土浇筑的同时，抽取混凝土拌合物制作强度、抗渗试验用的试件。
优选地，所述步骤(1)中，所述减水剂和所述防水剂按分别称取质量分成若干数量小袋，将以每盘每一小袋人工方式加入。
优选地，在步骤(3)之后还包括(4)混凝土养护步骤，混凝土浇筑完成后，在其收浆后尽快采用浇水、覆盖保湿、喷涂养护剂、冬季蓄热养护方法进行养护，混凝土养护采用洁净、无含有害物质的水，混凝土养护时间大于或等于14天。
本发明提出的混凝土组分设计方法可以在混凝土具备防渗抗裂性能前提下，给出了一种不同气温段(至少3个气温段)条件下混凝土组分的设计方法，以满足多种作业需求，从而有效提高混凝土结构的耐久性和承载性能、延长混凝土结构的使用寿命和发挥其使用功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的混凝土组分设计流程图；
图2为本发明一实施例的混凝土浇筑成型流程图；
图3为本发明一实施例的混凝土质量检验流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
请参照图1，本发明的优选实施例提供了一种不同气温段条件下防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法，该方法包括以下步骤：
S1：根据城市地下综合管廊主体混凝土强度等级、抗渗等级为C35、P8的设计要求和现场混凝土浇筑狭窄的施工环境，决定了管廊主体混凝土具有防渗抗裂和泵送的性能要求。在混凝土组分设计前，做好下列前期准备工作：
S101：根据施工图设计要求，确定施工技术规范、混凝土配合比设计规程及试验规程；
S102：调查当地水泥、砂、石、矿物掺合料、减水剂、防水剂的储备能力及砂、石级配特点；根据设计要求和混凝土各组成材料的质量要求，确定混凝土组成材料的种类和规格、砂石合成级配的优化方案。
S2：根据确定的混凝土组成材料的种类和规格，进行搅拌站现场各组成材料的备料，按分类别、分规格隔仓堆放，并加以标识管理；防水剂与水泥、减水剂、粉煤灰之间有良好的相容性；对混凝土各组成材料作进场时的相关质量指标检验，所有检验结果均符合国家、行业相关施工技术规范、产品标准或技术文件的要求：
S201：水泥为海螺牌P.O42.5普通硅酸盐水泥。经检验结果为：比表面积为380m2/kg，初凝时间为153min，终凝时间为232min，安定性为合格，抗压强度28天为47.8MPa，抗折强度28天为7.6MPa，所有检验指标均符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175)标准中P.O42.5的技术要求。
S202：细集料为质地坚硬的天然砂和用石灰岩经多次破碎加工制成的机制砂，按质量百分比为50％：50％的比例掺配组合成混合砂，天然砂和机制砂掺配后的合成情况，见表1所示。
机制砂的亚甲蓝MB值检验为合格，石粉含量为6.8％，泥块含量为0.5％，单级最大压碎指标为18.5％。混合砂经检验结果为：合成颗粒级配在机制砂Ⅱ区级配范围内，级配良好；300μm筛孔颗粒含量通过率为21.4％，符合泵送混凝土用细集料300μm筛孔颗粒含量通过率不少于15％的要求；细度模数为2.87属于中砂；表观密度为2640kg/m3；含泥量为2.2％；泥块含量为0.2％，所有检验指标均符合《建设用砂》(GB/T 14684)标准中Ⅱ区中砂Ⅱ类技术要求。
Figure GDA0002588346220000061
Figure GDA0002588346220000071
表1天然砂和机制砂掺配后的合成情况
S203：粗集料为质地坚硬的石灰岩经破碎加工制成4.75～9.5mm、9.5～16.0mm和16.0～26.5mm三个单粒粒级碎石，按质量百分比为10％：20％：70％的比例掺配组合成公称粒级5～25mm连续粒级碎石，粗集料三个单粒粒级碎石掺配后的合成情况，见表2所示。合成粗集料经检验结果为：合成颗粒级配在公称粒级5～25mm连续粒级级配范围内，级配良好；含泥量为0.7％，泥块含量为0.1％，针片状颗粒含量为6.3％，压碎值为16.0％，其岩石饱水抗压强度为102.5MPa，所有检验指标均符合《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685)标准中Ⅱ类碎石技术要求。
Figure GDA0002588346220000072
表2粗集料三个单粒粒级碎石掺配后的合成情况
S204：拌合水为符合国家标准的饮用水。
S205：矿物掺合料为品质稳定、来料均匀的电厂F类Ⅱ级粉煤灰，质量的掺量为20％，细度为8.6％，需水量比97％，烧失量为4.1％，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596)标准中Ⅱ级技术要求。
S206：减水剂为BX－Ⅱ型缓凝型高效减水剂，粉剂，减水率为23％，掺量为1.0％，其质量符合《混凝土外加剂》(GB 8076)标准中缓凝型高效减水剂技术要求。
S207：防水剂为SY－JX－ⅢW抗裂硅质防水剂，粉剂，掺量为5％，具有微膨胀功能，掺加后混凝土的限制膨胀率经检验为0.032％，其质量符合《砂浆、混凝土防水剂》(JC 474)标准中一等品技术要求。
S3：将质量检验合格的细集料和粗集料分别按最佳选用比例进行掺配，组合成合成颗粒级配，其数量满足混凝土组分设计所需数量要求。
混凝土组分设计试拌前，将搅拌站现场的混凝土各组成材料提前1天放入混凝土组分设计室，室内温度为20℃，属于15℃～25℃气温段范畴，做好混凝土目标组分设计的各项准备工作。
S301：混凝土配制强度按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中4.0.1、4.0.2条款、公式(4.0.1－1)和表4.0.2的规定进行计算，C35混凝土配制强度为43.2MPa。
S302：混凝土组分设计计算，内容包括有水胶比、用水量、减水剂用量、防水剂用量、胶凝材料用量、矿物掺合料用量、水泥用量、砂率、细集料用量、粗集料用量。
S3021：水胶比按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.1.1、5.1.2、5.1.3、5.1.4条款、公式(5.1.1)、公式(5.1.3)、公式(5.1.4)和表5.1.2、表5.1.3、表5.1.4的规定进行计算，C35混凝土水胶比为0.453，符合抗渗混凝土C35P8最大水胶比0.50和泵送混凝土最大水胶比0.60的规定要求，则水胶比确定为0.45。
S3022：用水量、减水剂用量、防水剂用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55－2011)标准中5.2.1、5.2.2、5.2.3条款、公式(5.2.2)、公式(5.2.3)、表5.2.1－2的规定、粗集料的种类为碎石和最大公称粒径为25mm、泵送混凝土坍落度大于100mm且不大于180mm的施工要求及C35P8的坍落度按140±30mm进行计算，用水量为222.5kg/m3；再根据BX－Ⅱ型缓凝型高效减水剂的减水率为23％，掺量为1.0％，SY－JX－ⅢW抗裂硅质防水剂，掺量为5％，则掺减水剂时的用水量为171kg/m3，减水剂用量为3.8kg/m3，防水剂用量为19.0kg/m3。
S3023：胶凝材料用量、矿物掺合料用量、水泥用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.3.1、5.3.2、5.3.3条款、公式(5.3.1)、公式(5.3.2)、公式(5.3.3)和粉煤灰质量的掺量为20％进行计算，胶凝材料用量为380kg/m3，矿物掺合料(粉煤灰)用量为76kg/m3，水泥用量为304kg/m3。
S3024：砂率按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.4.1、5.4.2条款、表5.4.2的规定、水胶比为0.45、粗集料的种类为碎石和最大公称粒径为25mm、C35P8的坍落度按140±30mm及细集料为天然砂和机制砂按最佳选用比例进行掺配组合成混合砂，砂率确定为45％。
S3025：细集料用量、粗集料用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55－2011)标准中5.5.1条款(质量法)、公式(5.5.1－1)、公式(5.5.1－2)的规定、每立方米混凝土拌合物的假定质量为2380kg/m3进行计算，细集料用量为822kg/m3，粗集料用量为1007kg/m3。
S3026：经过上述S3021～S3025步骤计算，混凝土组分设计计算组分为：(单位：kg/m3)水泥：粉煤灰：砂：石子：水：减水剂：防水剂＝304：76：822：1007：171：3.80：19.00。
S303：在混凝土组分设计计算组分的基础上进行试拌：
S3031：试拌材料用量。按计算组分试拌30L混凝土拌合物，用150kg感量1g的电子秤称取下列各种材料用量：
水泥：304×0.03＝9.120(kg)，称取9.120(kg)；
粉煤灰：76×0.03＝2.280(kg)，称取2.280(kg)；
水：171×0.03＝5.130(kg)，称取5.130(kg)；
砂(天然砂和机制砂按质量百分比为50％：50％的比例掺配组合)：822×0.03＝24.660(kg)，称取24.660(kg)即：天然砂称取12.330kg，机制砂称取12.330kg；
碎石(规格4.75～9.5mm、9.5～16.0mm和16.0～26.5mm按质量百分比为10％：20％：70％的比例掺配组合)：1007×0.03＝30.210(kg)，称取30.210(kg)即：规格4.75～9.5mm碎石称取3.021kg，规格9.5～16.0mm碎石称取6.042kg，规格16.0～26.5mm碎石称取21.147kg；
BX－Ⅱ型缓凝型高效减水剂：3.80×0.03＝0.114(kg)，称取114g；
SY－JX－ⅢW抗裂硅质防水剂：19.00×0.03＝0.570(kg)，称取570g。
S3032：拌制混凝土拌合物，坍落度实测为155mm、153mm、148mm，平均为150mm，1小时坍落度损失为25mm；坍落扩展度实测为512mm、528mm、515mm，平均为520mm，1小时坍落扩展度损失为30mm；容重实测为2400kg/m3；混凝土拌合物粘聚性和保水性良好，满足施工和易性要求，不需要修正计算组分。
S3033：根据S3032试拌混凝土拌合物的实测结果，混凝土组分设计试拌组分确定为：(单位：kg/m3)水泥：粉煤灰：砂：石子：水：减水剂：防水剂＝304：76：822：1007：171：3.80：19.00，W/B＝5.130/(9.120+2.280)＝0.45。
S3034：在混凝土组分设计试拌组分的基础上进行混凝土强度检验：采用水胶比分别(W/B)A＝0.40、(W/B)B＝0.45和(W/B)C＝0.50，拌制三组混凝土拌合物。
A组组分为，水泥：粉煤灰：砂：石子：水：减水剂：防水剂＝342：86：784：997：171：4.28：21.40(W/B为0.40，砂率为44％)。经拌制混凝土拌合物，坍落度实测为135mm、132mm、135mm，平均为135mm，1小时坍落度损失为30mm；坍落扩展度实测为412mm、408mm、415mm，平均为410mm，1小时坍落扩展度损失为30mm；容重实测为2410kg/m3；混凝土拌合物粘聚性和保水性良好，满足施工和易性要求；
B组组分为试拌组分，水泥：粉煤灰：砂：石子：水：减水剂：防水剂＝304：76：822：1007：171：3.80：19.00(W/B为0.45，砂率为45％)；
C组组分为，水泥：粉煤灰：砂：石子：水：减水剂：防水剂＝274：68：859：1008：171：3.42：17.10(W/B为0.50，砂率为46％)。经拌制混凝土拌合物，坍落度实测为165mm、167mm、170mm，平均为165mm，1小时坍落度损失为20mm；坍落扩展度实测为602mm、598mm、595mm，平均为600mm，1小时坍落扩展度损失为20mm；容重实测为2390kg/m3；混凝土拌合物粘聚性和保水性亦良好，满足施工和易性要求。
A组组分、B组组分、C组组分经分别拌制混凝土拌合物，制作混凝土抗压试件，标准条件养护28d后，按规定方法测得其立方体抗压强度值，见表3所示。
组别 水胶比(W/B) 胶水比(B/W) 28d立方体抗压强度(MPa)
A 0.40 2.50 49.8
B 0.45 2.22 44.3
C 0.50 2.00 38.8
表3不同水胶比的混凝土强度值
C组组分(W/B＝0.50)经拌制混凝土拌合物，制作混凝土抗渗试件，标准条件养护28d后，按规定方法测得其抗渗等级为P10，满足《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中7.1.3条款要求。
S304：组分调整与确定
S3041：根据A组组分、B组组分、C组组分的混凝土强度实测值是否满足混凝土配制强度、经济合理性、施工和易性以及C组组分抗渗等级实测结果的综合考虑，确定B组组分为调整后的混凝土组分设计组分。
S3042：根据B组组分表观密度计算值为2380kg/m3，实测值为2400kg/m3，按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中6.2.3条款，计算(混凝土拌合物表观密度实测值－表观密度计算值)/表观密度计算值＝0.008％＜2％，不需要对B组组分进行校正。
S3043：B组组分混凝土拌合物水溶性氯离子含量(占水泥质量百分比)实测值为0.02％，满足《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中表3.0.6的规定；抗渗等级实测为P11，满足设计P8要求。
S3044：混凝土组分设计组分确定为：水泥：粉煤灰：砂：石子：水：减水剂：防水剂＝304：76：822：1007：171：3.80：19.00(W/B为0.45，砂率为45％)作为控制C35P8防渗抗裂泵送混凝土施工依据。
S305：重复S301～S304步骤，完成5℃～15℃、25℃～35℃气温段的混凝土组分设计，以备C35P8防渗抗裂泵送混凝土在不同气温用时之需。
经过组分设计，三个气温段条件下的混凝土组分设计组分见表4所示：
Figure GDA0002588346220000111
Figure GDA0002588346220000121
表4三个气温段条件下的混凝土组分设计组分
C35P8防渗抗裂泵送混凝土在三个气温段(5℃～15℃、15℃～25℃和25℃～35℃)的组分设计组分确定为：水泥：粉煤灰：天然砂：机制砂：4.75～9.5mm石子：9.5～16.0mm石子：16.0～26.5mm石子：水：减水剂：防水剂，组分单位为kg/m3，分别为：
⑴当气温为5℃～15℃时：(296～300)：(73～75)：(398～414)：(398～414)：(102～106)：(203～211)：(711～739)：(159～161)：(3.69～3.75)：(18.42～18.78)；
⑵当气温为15℃～25℃时：(301～307)：(75～77)：(403～419)：(403～419)：(99～103)：(197～205)：(691～719)：(170～172)：(3.77～3.83)：(18.81～19.19)；
⑶当气温为25℃～35℃时：(303～309)：(76～78)：(410～426)：(410～426)：(97～99)：(193～199)：(674～700)：(179～181)：(3.80～3.86)：(18.96～19.34)。
S4：在混凝土目标组分设计的基础上，对搅拌站拌和设备进行调试和标定，确定合理的混凝土生产组分设计参数，包括下列技术内容：
S401：根据细集料、粗集料的分档和混凝土组成材料情况，在购置拌和设备时，选择上料仓数量为5个仓式自动计量标准的强制式拌和机。
S402：拌和设备进行调试和标定时，混凝土组成材料各料仓的计量器具须进行定期的法定计量检定机构的静态标定和拌和设备在使用期间各料仓称量精度的动态标定，称量精度允许偏差均须符合国家、行业相关施工技术规范的规定，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例。
S403：确定混凝土组成材料的投料方法和投料顺序。
S404：确定混凝土的搅拌时间。
S405：验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况。
级配检验时，采用抽取数量不少于20L的混凝土拌合物，经4.75mm和150μm标准筛水洗烘干后再筛分或细集料、粗集料分别按其比例掺配搅拌后分别取样筛分法进行检验。
S406：检验混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性。
S407：检验混凝土拌合物中砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量。
S408：检验混凝土拌合物表观密度、坍落度及其损失、工作性能、泌水率、含气量、凝结时间、强度及抗渗性能指标。
S5：在混凝土生产组分设计阶段试生产试验的基础上进行混凝土施工组分设计参数的确定，包括下列技术内容：
S501：通过搅拌站现场存储砂、石的实际含水率，确定混凝土搅拌时拌合水的实际用量和混凝土组成材料各料仓的供料比例。
S502：按混凝土生产组分设计时的投料方法、投料顺序及搅拌时间搅拌混凝土，检验混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性。
S503：验证混凝土拌合物中砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量。
S504：验证混凝土拌合物表观密度、坍落度及其损失、工作性能、泌水率、含气量、凝结时间、强度及抗渗性能指标。
本发明还提出了防渗抗裂泵送混凝土的浇筑成型方法，如图2，该方法包括以下步骤：
S6：混凝土搅拌站根据当地当天当时气温现状选择相应气温段的混凝土组分设计组分，又根据当天混凝土施工任务通知书和试验室提供的混凝土施工组分设计组分单进行混凝土拌制，拌制时须完成下列技术内容：
S601：混凝土拌制所用的各组成材料均按质量投料，投料质量的允许偏差均符合国家、行业相关施工技术规范的规定；投料顺序按混凝土生产组分设计确定的混凝土组成材料投料顺序。
S602：在混凝土拌制前，将粉状减水剂、粉状防水剂分别采用经标定合格的电子秤称取质量，分成若干数量小袋减水剂和防水剂。每小袋减水剂和防水剂的质量分别为每盘混凝土拌制所需的质量，在每小袋减水剂和防水剂外表面粘贴、标注其名称和质量，并分类存放和保管，避免发生混淆。
在混凝土拌制时，粉状减水剂和粉状防水剂分别将以每盘每一小袋人工方式加入。
S603：粉煤灰采用与水泥相同的输送、计量方式加入。
S604：混凝土搅拌时间按混凝土生产组分设计确定的混凝土搅拌时间。
S605：混凝土拌合物搅拌均匀，颜色一致，不得有离析、泌水现象。
S606：混凝土拌制完毕，检验混凝土拌合物坍落度及其损失、工作性能、泌水率、含气量、凝结时间性能指标和砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量。
S7：混凝土拌制完毕后，混凝土拌合物采用配有搅拌器运输车+混凝土输送泵方式输送至浇灌地点。混凝土运输时须完成下列技术内容：
S701：混凝土拌合物从搅拌站搅拌机卸出至施工现场接收的时间间隔，因机制砂特性不大于70min。
S702：搅拌器运输车运输混凝土时，途中以3～5r/min速度进行搅拌，卸料前以4～6r/min速度再次搅拌不少于30s。
S703：混凝土运至浇筑地点因运距过远、交通堵塞或现场准备不充足问题，造成混凝土拌合物发生离析、泌水或坍落度不符合施工要求时，须进行第二次搅拌。二次搅拌时严禁任意加水，确有必要时，同时加入水、水泥、粉煤灰、减水剂和防水剂，保持其原水胶比不变，并检验混凝土拌合物的均匀性和坍落度；如二次搅拌后坍落度仍不符合140±30mm要求时，则此混凝土拌合物不得入泵。
S704：混凝土浇筑现场采用HBT80R型车载式混凝土输送泵，管径150mm，每小时输送为76m3，流速为1.20m/s，以3.0～3.5MPa泵出口压力将混凝土拌合物连续输送至浇筑地点；输送管道末端设置有φ150mm×2000mm的橡胶软管，由人工摆动橡胶软管来灵活移动浇筑位置。
S705：混凝土连续供应，确保混凝土泵送连续进行，如因故必须中断，混凝土泵送间歇时间因机制砂特性不超过10min。在泵送过程中，受料斗顶部设置有孔径30mm×30mm的金属振动筛，防止超尺寸的石子吸入；受料斗内须具有足够的混凝土，防止吸入空气产生阻塞。输送管顺直，转弯处圆缓，接头严密不漏气。
S706：当混凝土输送管末端出料口与浇筑工作面高度大于2m且向下泵送混凝土时，混凝土通过沿高度方向设置多级“人”字形树型且根据现场浇筑需要能随时关闭或打开控制阀门且与模板开窗预留下料口数量相同的分流混凝土振动溜管，并加以固定，将混凝土缓缓倾卸注入模板开窗预留下料口，各下料口位置与浇筑工作面高度保持为250～350mm，防止混凝土倾卸时产生离析。
S8：混凝土拌合物浇筑入模温度，冬天施工时不低于5℃，夏天施工时不高于35℃。混凝土浇筑时须完成下列技术内容：
S801：混凝土浇筑前进行：检查并控制模板、钢筋、保护层和预埋件的尺寸、规格、数量和位置，其允许偏差符合现行国家标准的有关规定；同时检查模板支撑的稳定性、接缝间的密合情况，清除模板内、垫层上的杂物，并在干燥的地基土、垫层、木模板表面浇水润湿或在钢模板表面涂刷脱模剂。
S802：混凝土浇筑按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑，在下层混凝土初凝前浇筑完成上层混凝土。混凝土浇筑：
⑴如为上下层同时浇筑时，上层与下层保持1000mm以上距离前后浇筑。
⑵如为在倾斜面上浇筑时，从低处开始向上保持水平分层、逐层扩展升高浇筑。
⑶如为在混凝土结构构件设计有大坡度要求浇筑时，则将构件侧、顶面模板全封闭且在顶面模板开窗预留数量若干、距离间隔相等的下料窗口，以便混凝土浇筑灌入和振捣，下料窗口间距以能振捣密实混凝土为准；在浇筑混凝土的同时，采用橡胶锤敲击顶面模板辅助混凝土振捣密实，并在顶面模板上设置数量若干的小孔排出气泡；从低处开始向上保持水平分层、逐层扩展升高浇筑，浇筑振捣密实完一个下料窗口后再移至相邻高处的一个下料窗口，直至混凝土浇筑完成。
⑷如为在混凝土结构构件高度大于5m浇筑时，则在构件侧面模板开窗预留数量若干、上下距离间隔相等的下料窗口，保持水平分层浇筑。
当混凝土浇筑面至预留下料窗口处时，及时封闭窗口继续进行混凝土浇筑，分层浇筑厚度为200～250mm。
S803：混凝土振捣采用φ50mm插入式振动棒，快插慢拔、上下抽动、插点并列或交错式均匀排列，振捣移位间距不超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模板保持50～100mm的距离，且插入下层混凝土中的深度为50～100mm，每一振捣点的振捣时间为20～30s，直到混凝土拌合物表面停止下沉、不出现气泡、呈现泛浆时，可视为振捣密实。
S804：浇筑后的混凝土在初凝前，将振动运转着的振动棒以其自身的重力逐渐插入混凝土中进行振捣，振动棒拔出时混凝土仍能自行闭合、不留有空隙作为振捣时间，进行混凝土二次振捣；必要时，采用ZW－5型混凝土平板振动器进行表面振实，排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，增加混凝土密实度，防止因混凝土集料塑性下沉产生裂缝。
S805：混凝土浇筑连续进行，因故中断间歇时，其间歇时间小于前层混凝土的初凝时间；混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间，因机制砂特性不超过120min，如超出时按浇筑中断处理，留置施工缝；
S806：在混凝土浇筑的同时，抽取混凝土拌合物制作强度、抗渗试验用的试件，试件数量满足国家、行业相关施工技术规范规定要求。
S9：混凝土浇筑完成后，在其收浆后尽快采用浇水、覆盖保湿、喷涂养护剂、冬季蓄热养护方法进行养护。混凝土养护采用洁净、无含有害物质的水，养护时间不少于14天。
如图3，S10：混凝土质量检验，包括下列技术内容：
S1001：混凝土组成材料质量检验。
S1002：混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性、坍落度及其损失、工作性能、泌水率、含气量、凝结时间、水溶性氯离子含量、砂浆密度和单位体积混凝土中粗集料含量检验。
S1003：硬化混凝土的抗压强度、抗渗等级、钢筋混凝土保护层厚度、保护层混凝土的密实性、渗透性检验。
S11：因混凝土施工期受气温影响产生裂缝，导致混凝土结构的耐久性和承载性能降低。在混凝土组分设计时，按三个气温段(5℃～15℃、15℃～25℃和25℃～35℃)分别进行混凝土组分设计组分确定，以备不同气温用时之需。
当气温发生不同气温段变化时，应重复S6～S10步骤操作，完成相应的技术内容。
S12：当混凝土性能有新的特殊要求或混凝土组成材料品种、质量有显著变化时，须重新进行混凝土组分设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种防渗抗裂泵送混凝土组分设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对混凝土各组成材料的质量指标进行检验步骤，所述混凝土的组成材料包括水泥、细集料、粗集料、拌合水、矿物掺合料、减水剂及防水剂，所述检验步骤具体包括对水泥进行检验、对细集料检验及级配优化、对粗集料检验及级配优化、对拌合水检验、对矿物掺合料检验、对减水剂及防水剂检验，以确认所述混凝土各组成材料的质量检验结果均符合国家或行业相关施工技术规范、产品标准或技术文件的要求；
(2)混凝土目标组分设计步骤，具体包括确定混凝土配制强度、混凝土组分设计计算，混凝土组分设计试拌、调整与确定，确定三个气温段下的混凝土组分设计组分；
(3)混凝土生产组分设计参数确定步骤，具体包括购置、调试和标定拌和机，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例；确定混凝土组成材料的投料方法和投料顺序，确定混凝土的搅拌时间，验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况，检验混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性，检验混凝土拌合物中砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量，检验混凝土拌合物强度及抗渗性能指标；
(4)混凝土施工组分设计参数确定步骤，通过细集料、粗集料实际含水率，确定混凝土搅拌时拌合水的实际用量和混凝土组成材料各料仓的供料比例；按混凝土生产组分设计时的投料方法、投料顺序及搅拌时间搅拌混凝土，检验混凝土拌合物的均匀性、颜色一致性；验证混凝土拌合物中砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量；验证混凝土拌合物强度及抗渗性能指标。
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述水泥为海螺牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；所述细集料由天然砂和用石灰岩经破碎加工制成的机制砂按质量百分比为50％：50％的比例掺配组合制成；所述粗集料为石灰岩经破碎加工制成4.75～9.5mm、9.5～16.0mm和16.0～26.5mm三个单粒粒级碎石混合构成，该三个单粒粒级碎石对应按质量百分比为10％：20％：70％的比例掺配组合成公称粒级5～25mm连续粒级碎石；拌合水符合国家标准的饮用水要求；矿物掺合料为粉煤灰；减水剂为BX－Ⅱ型缓凝型高效减水剂；防水剂为SY－JX－ⅢW抗裂硅质防水剂。
3.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述确定混凝土配制强度是按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中的4.0.1、4.0.2条款、公式(4.0.1－1)和表4.0.2的规定进行计算；
所述混凝土组分设计计算包括对水胶比、用水量、减水剂用量、防水剂用量、胶凝材料用量、矿物掺合料用量、水泥用量、砂率、细集料用量、粗集料用量分别进行计算；其中，
所述水胶比按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.1.1、5.1.2、5.1.3、5.1.4条款、公式(5.1.1)、公式(5.1.3)、公式(5.1.4)和表5.1.2、表5.1.3、表5.1.4的规定进行计算；
所述用水量、所述减水剂用量、所述防水剂用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55－2011)标准中5.2.1、5.2.2、5.2.3条款、公式(5.2.2)、公式(5.2.3)、表5.2.1－2的规定进行计算；
所述胶凝材料用量、所述矿物掺合料用量、所述水泥用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.3.1、5.3.2、5.3.3条款、公式(5.3.1)、公式(5.3.2)、公式(5.3.3)和粉煤灰质量的掺量为20％进行计算；
所述砂率按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)标准中5.4.1、5.4.2条款、表5.4.2的规定进行计算；
所述细集料用量、所述粗集料用量按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55－2011)标准中5.5.1条款(质量法)、公式(5.5.1－1)、公式(5.5.1－2)的规定进行计算；
所述混凝土组分设计试拌、调整与确定的步骤包括拌制多组不同比例的混凝土拌合物，该混凝土拌合物包括水泥、粉煤灰、砂、石子、水、减水剂和防水剂，然后根据各组混凝土拌合物的混凝土强度实测值是否满足混凝土配制强度、经济合理性、施工和易性以及抗渗等级实测结果的综合考虑，选定其中一组为调整后的混凝土组分设计组分。
4.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述三个气温段分别为5℃～15℃、15℃～25℃以及25℃～35℃。
5.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述购置、调试和标定拌和机，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例步骤具体包括根据细集料、粗集料的分档和混凝土组成材料情况，在购置拌和设备时，选择上料仓数量为5个仓式自动计量标准的强制式拌和机；拌和设备进行调试和标定时，混凝土组成材料各料仓的计量器具须进行定期的法定计量检定机构的静态标定和拌和设备在使用期间各料仓称量精度的动态标定，称量精度允许偏差均须符合国家或行业相关施工技术规范的规定，确定混凝土组成材料各料仓的供料比例；
所述验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况具体包括级配检验时，采用抽取数量若干的混凝土拌合物，经一标准筛水洗烘干后再筛分或细集料、粗集料分别按其比例掺配搅拌后分别取样筛分法进行检验。
6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述验证细集料、粗集料搅拌后的级配情况具体包括级配检验时，采用抽取数量不少于20L的混凝土拌合物，经4.75mm和150μm标准筛水洗烘干后再筛分或细集料、粗集料分别按其比例掺配搅拌后分别取样筛分法进行检验。
7.一种防渗抗裂泵送混凝土浇筑成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混凝土拌制步骤，按确定的混凝土组成材料投料方法和投料顺序进行投料；减水剂和防水剂分别称取质量分成若干袋的减水剂和若干袋的防水剂，且该减水剂和该防水剂是以每袋的计量形式加入；粉煤灰是采用与水泥相同的输送、计量方式加入；按确定的混凝土搅拌时间进行搅拌时间控制；观察并确定混凝土拌合物搅拌均匀，颜色一致，无离析、泌水现象；检验混凝土拌合物坍落度及其损失、工作性能、泌水率、含气量、凝结时间性能指标和砂浆密度、单位体积混凝土中粗集料含量；
(2)混凝土运输步骤，混凝土拌合物采用配有搅拌器运输车配合混凝土输送泵方式输送至浇灌地点，混凝土拌合物运输时间控制、途中搅拌方法及均匀性和坍落度检验，浇筑现场，混凝土泵送连续进行，当混凝土输送出料口与浇筑工作面高度大于2m且向下泵送混凝土时，混凝土通过沿高度方向设置多级“人”字形树型分流混凝土振动溜管，将混凝土缓缓倾卸注入模板开窗预留下料口；
(3)混凝土浇筑步骤，混凝土浇筑按：上下层同时、在倾斜面上、在混凝土结构构件设计有大坡度要求和在混凝土结构构件高度大于5m情况，分别按上层与下层保持距离前后浇筑、低处开始向上保持水平分层逐层扩展升高浇筑、构件侧顶面模板全封闭且在顶面模板开窗预留数量若干距离间隔相等的下料窗口及顶面模板上设置数量若干的小孔排出气泡和构件侧面模板开窗预留数量若干、上下距离间隔相等的下料窗口方式进行浇筑，分层浇筑厚度为200～250mm，混凝土振捣采用插入式振动棒进行振捣，直到混凝土拌合物表面停止下沉、不出现气泡、呈现泛浆时停止振捣，混凝土在初凝前采用插入式振动棒或平板振动器进行二次振捣，在混凝土浇筑连续进行过程中，控制该混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不超过120min。
8.如权利要求7所述的浇筑成型方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述减水剂和所述防水剂均是采用人工方式加入；所述步骤(3)中，还包括，在混凝土浇筑的同时，抽取混凝土拌合物制作强度、抗渗试验用的试件。
9.如权利要求7所述的浇筑成型方法，其特征在于，在步骤(3)之后还包括(4)混凝土养护步骤，混凝土浇筑完成后，在其收浆后采用浇水、覆盖保湿、喷涂养护剂、冬季蓄热养护方法进行养护，混凝土养护所采用的水为净水，且混凝土养护时间大于或等于14天。
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