CN109020385A - 一种公路工程机制砂泵送混凝土配制方法 - Google Patents

一种公路工程机制砂泵送混凝土配制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种公路工程机制砂泵送混凝土配制方法。本发明从最优等效细粒体体积的角度出发,发明了一种新的公路工程机制砂泵送混凝土配制方法。基于本发明配制的公路工程机制砂泵送混凝土,无论原材料种类、规格、来源如何变化,本方法可以用同样的方法配制出综合性能优良的机制砂泵送混凝土,避免了工程上一旦原材料变化而导致配合比反复试验反复验证的实际问题,弥补了现有配制方法的不足,创造了一种更科学、合理、稳定的公路工程机制砂泵送混凝土配制技术。

Description

一种公路工程机制砂泵送混凝土配制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑施工技术领域,具体为一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方 法。
背景技术
[0002] 随着经济的快速发展,天然砂资源也在日趋枯竭,而我国基础建设项目与日倶增,因此机制砂的生产和应用量越来越大。进行公路机制砂栗送混凝土配合比设计时,除应满足混凝土设计的强度等级和弹性模量的要求外,还应保证混凝土的可栗性,即要求混凝土应具有一定的流动性、和易性、保水性,保证混凝土在连续浇注过程中不发生离析和泌水,防止混凝土在栗送过程中发生卡管堵塞而影响混凝土浇注质量及长期耐久性能。
[0003] 然而,实际工程中,由于机制砂级配变化或者混凝土配合比设计不合理等因素,导致机制砂栗送混凝土工作性能差,离析严重,出现泌水和泛砂现象,影响可栗性以及浇筑后结构物的表观质量,钢筋保护层的性能大幅降低。同时,混凝土泌水又影响到混凝土的抗冻性和抗渗性,并为外界环境腐蚀离子提供了侵蚀通道,影响混凝土的长期耐久性。
[0004] 公路混凝土尤其重视混凝土耐久性,原始的缺陷将在动荷载作用下很快发展、扩散,严重的降低混凝土结构的寿命;混凝土粘聚性反映了固体对固体的吸附能力,保水性反映了固体对液体的吸附能力,若细粒体体积用量过少,则不能满足栗送混凝土的工作性能;若细粒体体积用量过大,将造成混凝土干缩大、水化热大,也降低了混凝土抗裂性及耐久性能。
[0005] 目前机制砂栗送混凝土出现的这些问题,其根源在于进行配制时没有控制好等效细粒体体积。
[0006] 因此,为了确保机制砂栗送混凝土的综合性能,配合比设计应该寻求一个最佳的等效细粒体体积,对于公路工程混凝土尤为重要。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于一种更科学、合理、稳定的公路工程机制砂栗送混凝土配制技术,配制方法抓住最佳细粒体体积这个问题本质,基于等效石灰石细粒体体积模数配制出综合性能优良的混凝土,解决上述背景技术中提出的目前机制砂级配变化或者混凝土配合比设计不合理的问题,
[0008] 为实现上述目的,本发明从最优等效细粒体体积的角度出发,提出一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,可提高混凝土的四个基本要求:施工工作性、强度、耐久性和经济性,
[0009] 鉴于水泥品种多,水泥细度和质量不够稳定,本发明选择以细度100目的石灰石细粒体为等效基体;实践表明,石灰石细粒体资源丰富,细度100目的石灰石细粒体性能稳定,以此作为等效细粒体的基准具有重要的参考意义。
[0010] —种公路工程机制砂栗送混凝土组分配制方法,基于性能稳定的100目石灰石细 粒体等效体积模数Kn、单方混凝土推荐用水量、等效细粒体浆体体积推荐值VSLeR为控制参数求取需要外加的等效细粒体质量,实现公路工程机制砂栗送混凝土标准化配制,确保机制砂栗送混凝土的综合性能;
[0011] 其中:
[0012] 1)等效石灰石细粒体体积模数1由以下方法确定:
[0013] 等效石灰石细粒体体积模数是指[第η种细颗粒组分达到与100目石灰石细粒体相同胶砂流动度,相同体积下,相同保水性时所需最大用水量Wn]与[100目石灰石细粒体胶砂流动测定所需用水量1]之比:
[0014] 即
Figure CN109020385AD00051
[0016] 确定第η种细粒体组分的等效石灰石细粒体体积模数Kn;
[0017] 2)单方混凝土推荐用水量(W)由下表1确定:
[0019] 表1
Figure CN109020385AD00052
[0020] 3)根据坍落度等效细粒体浆体体积推荐值Vs^r由下表2确定:
Figure CN109020385AD00053
[0022] 表2
[0023] 4)需要外加的细粒体的质量计算公式:
Figure CN109020385AD00054
[0025] 公式中符号说明:
[0026] MF—外加细粒体的质量,单位kg;
[0027] W—单方混凝土推荐用水量,单位kg;
[0028] C 一水泥的用量,单位kg;
[0029] S—砂子的用量,单位kg;
[0030] MAl—第1种矿物掺合料的用量,单位kg;
[0031] M2—第2种矿物掺合料的用量,单位kg;
[0032] Mn—第η种矿物掺合料的用量,单位kg;
[0033] Pc—水泥的密度,单位g/cm3;
[0034] Pma1—第1种矿物掺合料的密度,单位g/cm3;
[0035] Pma2—第2种矿物掺合料的密度,单位g/cm3;
[0036] PMAn—第η种矿物掺合料的密度,单位g/cm3;
[0037] Psy—机制砂中细粒体的密度,单位g/cm3;
[0038] y一机制砂中细粒体(粒径<0.15mm)含量的百分比;
[0039] PMF—外加细粒体的密度,单位g/cm3;
[0040] Kc—水泥的等效100目石灰石细粒体体积模数;
[0041] K1—第一种矿物掺合料的等效100目石灰石细粒体体积模数;
[0042] K2—第二种矿物掺合料的等效100目石灰石细粒体体积模数;
[0043] Kn—第η种矿物掺合料的等效100目石灰石细粒体体积模数;
[0044] Ksy—机制砂中细粒体的等效100目石灰石细粒体体积模数;
[0045] Kmf—外加细粒体的等效100目石灰石细粒体体积模数;
[0046] 其中,C 一水泥的用量、S—砂子的用量和MAn—第η种矿物掺合料的用量按JGJ55规范获得。
[0047] 在本发明中,设计思想的基准是提出了以100目石灰石细粒体为基准,确定其它粒<0.15mm细粒体组分(水泥、矿物掺合料及其它)的等效石灰石细粒体体积模数。作为基准的100目石灰石细粒体胶砂流动度测定所需原材料为:石灰石细粒体450g;标准砂1350g;水225g;减水剂根据推荐比例掺加。胶砂制备方法参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》,胶砂流动度测定方法参照GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》,其中100目石灰石细粒体代替标准规范中水泥。
[0048] 在此基础上基于满足公路工程机制砂栗送混凝土的施工工作性和耐久性而确定
[0049] 用水量(W),表1结合公路工程机制砂栗送高性能混凝土的特点和聚羧酸高性能减水剂的性能特点,根据实践经验给出满足施工工作性的单方混凝土推荐用水量。
[0050] 根据规范JGJ55各物料,包括砂⑶、石(G)、水泥(C)胶凝材料及聚羧酸高性能减水剂的用量,单位均用kg表示。
[0051] 最优的等效细粒体浆体体积确定等效细粒体浆体体积推荐值Vsu3R推荐值见表2。
[0052] 其获得是配制100目石灰石细粒体、机制砂(已筛掉0.15mm以下的细粒体成分)、石、水及聚羧酸高性能减水剂为原材料拌制石灰石拌合物,试验确定出能够满足机制砂栗送混凝土施工工作性要求的最佳浆体体积,并以此作为等效浆体体积推荐值。机制砂栗送混凝土等效细粒体浆体体积,基于机制砂栗送混凝土可靠、稳定的施工工作性而创造性设计。
[0053] 最后确定外加的细粒体质量。
[0054] 根据前面所获控制参数计算需要外加的细粒体体积,并按照就地取材的原则,可选用废弃的石灰石粉、花岗岩石粉或其它〇.15_的细粒体材料。
[0055] 如果遇到特殊的耐久性要求,个别情况可能出现MF彡0,说明配比满足了混凝土粘聚性和保水性要求,则无需外加细粒体。
[0056] 本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果在于:
[0057] 本发明基于机制砂栗送混凝土施工工作性和经济性而设计,通过本发明配制的机制砂栗送混凝土工作性能优良。且克服了传统其它方法面临的一旦原材料发生变化(无论是种类、等级或者生产厂家),机制砂栗送混凝土配制就需要通过大量试验反复试配,无章可循的反复调整的缺陷。本发明以不变应万变,提出的等效石灰石细粒体体积模数弥补了现有指标的缺陷,应用简单方便,解决了机制砂栗送混凝土配制难题。利用该发明,可以简单方便的配制出可靠稳定的满足施工工作性、强度、耐久性以及经济性的机制砂栗送混凝土。
具体实施方式
[0058] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0059] 下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0060] 实施例一
[0061] C25机制砂栗送混凝土,σ为5. OMPa,要求坍落度180〜200mm。
[0062] 下述实施中原材料使用情况如下:遵义海螺盘江P. 042.5普通硅酸盐水泥,密度3.10g/cm3;贵州绿洲苑建材有限公司LZ-J2聚羧酸高性能减水剂,推荐掺量0.8% ;贵州明川粉煤灰有限公司Π级粉煤灰,密度2.45g/cm3,细度14.6%,内掺25 % ;四川东蓝星科技发展有限公司的烧粘土,密度为2.65g/cm3,内掺5 % ;工地现场机制砂,细度模数2.67,表观密度为2680kg/m3,松散堆积密度为1450kg/m3;砂子中细粒体(小于0.15mm的颗粒)含量12.0 %,密度为2.7g/cm3; 5〜25mm连续碎石,表观密度为2680kg/m3,松散堆积密度1530kg/m3,空隙率43 %,压碎指标为10 %。花岗岩密度2.70g/cm3。
[0063] 根据本发明满足混凝土施工工作性的配合比计算方法简述如下:
[0064] (1)试验确定各细粒体等效石灰石细粒体体积模数见表3所示,
[0065] 各细粒体等效石灰石细粒体体积模数
Figure CN109020385AD00071
[0067] 表3
[0068] (2)取推荐用水量W= 170kg
[0069] (3)根据JGJ55规范,所计算得到各材料用量为:
[0070] 水泥 C=248kg;
[0071] 矿物掺合料1 (粉煤灰)MAl = 89kg;
[0072] 矿物掺合料2 (烧粘土) MA2 = 18kg;
[0073] 机制砂 S = 797kg;
[0074] 石子 G = 1057kg;
[0075] 聚羧酸高性能减水剂3.55kg;
[0076] ⑷确保最优的细粒体浆体体积
[0077] ①根据坍落度要求和本发明推荐值,等效细粒体体积推荐值VsLeR = 390〜400L,本算例取390L。
[0078] ②确定外加细粒体体积:
[0079]
Figure CN109020385AD00081
=(:V)() — 17()- 24S,3.10X 1.27 -89/ 2.45 X H).8 — IS/ 2.65X3.58 — 7(>7X12%;2.70X0.45),. 1.32 X2.70 =HO/fif
[0080] 基于本发明的配合比计算结果(单位:kg)
[0081]
Figure CN109020385AD00082
[0082] 试验验证表明,所配机制砂栗送混凝土满足流动性和可栗性要求,粘聚性和保水性优良,抗裂性优良,强度和耐久性均满足设计要求。
[0083] 经实践,采用本发明的配制方法配制的机制砂栗送混凝土,均具有良好的预期效 果。
[0084] 本发明基于等效石灰石细粒体体积模数的公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,所配制的混凝土其施工工作性、强度、变形性能及耐久性均能达到很好的设计要求。无论原材料如何变化,本发明以不变应万变,采用本发明配制的混凝土均可配制出性能良好的机制砂栗送混凝土,为机制砂栗送混凝土配制提供了有效的技术途径。
[0085] 需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0086] 以上所述仅是本发明的具体实施方上,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1. 一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一,通过设定100目石灰石细粒体等效体积模数1、单方混凝土推荐用水量、等效细 粒体浆体体积推荐值Vsu3R为控制参数,求取需要外加的等效细粒体质量,并作为公路工程 机制砂栗送混凝土的标准化配制,其中: ⑴等效石灰石细粒体体积模数Kn为: 在第η种细粒体组分达到与100目石灰石细粒体相同胶砂流动度在体积和保水性相同 时所需最大用水量Wn与100目石灰石细粒体胶砂流动测定所需用水量Wi之比: 即
Figure CN109020385AC00021
确定第η种细粒体组分的等效石灰石细粒体体积模数Kn; ⑵单方混凝土推荐用水量如下: 混凝土强度等级为C25〜C35,单方混凝土推荐用水量为170L, 混凝土强度等级为C40〜C45,单方混凝土推荐用水量为165L, 混凝土强度等级为C50〜C55,单方混凝土推荐用水量为160L, 混凝土强度等级为C60,单方混凝土推荐用水量为155L; ⑶根据坍落度等效细粒体浆体体积推荐值Vsw如下: 坍塌度为160〜180mm,等效细粒体浆体体积值VsLeR为380〜390L, 坍塌度为180〜200mm,等效细粒体浆体体积值VsLeR为390〜400L, 坍塌度为200〜200mm,等效细粒体浆体体积值VsLeR为400〜410L; ⑷需要外加的细粒体的质量计算公式:
Figure CN109020385AC00022
步骤二,作为基准的100目石灰石细粒体胶砂流动度测定所需原材料为:凝灰石细粒体 450g、标准砂1350g、水225g、减水剂根据推荐比例掺加;其制备方法参照GB/T 17671-1999, 胶砂流动度测定方法参照GB/T2419-2005,并使用100目凝灰石细粒体替换标准规范中的水 泥,在此基础上基于满足公路工程机制砂栗送混凝土的施工工作性和耐久性而确定; 步骤三,根据JGJ55-2011配比各物料,包括砂⑶、石(G)、水泥(C)胶凝材料及聚羧酸高 性能减水剂的用量,单位均用kg表示; 步骤四,获得是配制100目石灰石细粒体、机制砂、石、水及聚羧酸高性能减水剂为原材 料拌制石灰石拌合物,试验确定出能够满足机制砂栗送混凝土施工工作性要求的最佳衆体 体积,并以此作为等效浆体体积推荐值; 步骤五,确定外加的细粒体质量,根据前面所获控制参数计算需要外加的细粒体体积, 并按照就地取材的原则,可选用废弃的石灰石粉、花岗岩石粉或其它〇.15_的细粒体材料。
2. 根据权利要求1所述的一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,其特征在于,在步 骤一中,需要外加的细粒体的质量计算公式中的符号说明为: MF—外加细粒体的质量,单位kg; W—单方混凝土推荐用水量,单位kg; C 一水泥的用量,单位kg; S—砂子的用量,单位kg; MAl—第1种矿物掺合料的用量,单位kg; M2—第2种矿物掺合料的用量,单位kg; Mn—第η种矿物掺合料的用量,单位kg; Pc—水泥的密度,单位g/cm3; Pm—第1种矿物掺合料的密度,单位g/cm3; Pma2—第2种矿物掺合料的密度,单位g/cm3; PMAn一第η种矿物掺合料的密度,单位g/cm3; Psy—机制砂中细粒体的密度,单位g/cm3; y一机制砂中细粒体含量的百分比,粒径<0.15mm; Pmf—外加细粒体的密度,单位g/cm3; Kc一水泥的等效100目石灰石细粒体体积模数; K1 一第一种矿物掺合料的等效100目石灰石细粒体体积模数; K2—第二种矿物掺合料的等效100目石灰石细粒体体积模数; Kn—第η种矿物掺合料的等效100目石灰石细粒体体积模数; Ksy—机制砂中细粒体的等效100目石灰石细粒体体积模数; Kmf—外加细粒体的等效100目石灰石细粒体体积模数。
3. 根据权利要求1所述的一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,其特征在于,在步 骤一中,所述用水量为结合公路工程机制砂栗送高性能混凝土的特点和聚羧酸高性能减水 剂的性能特点,根据实践经验给出满足施工工作性的单方混凝土推荐用水量。
4. 根据权利要求1所述的一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,其特征在于,在步 骤二中,所述胶砂流动度测定方法参照GB/T 2419-2005水泥胶砂流动度测定方法,并使用 100目凝灰石细粒体替GB/T 2419-2005中的水泥。
5. 根据权利要求1所述的一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,其特征在于,在步 骤二中,在特殊的耐久性要求下,当出现MFSO的情况则说明配比满足了混凝土粘聚性和保 水性要求,则无需外加细粒体。
6. 根据权利要求1所述的一种公路工程机制砂栗送混凝土配制方法,其特征在于,在步 骤四中,所述的机制砂已筛掉〇.15mm以下的细粒体成分。
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