机制砂混凝土泵送施工工法

《机制砂高强高性能混凝土泵送施工工法》

中铁十二局（集团）有限公司

1 前言

贵州省缺少河砂，在混凝土工程施工中，如选用河砂配制混凝土，则河砂只能到四川、广西、湖南等地远运，成本非常高。为了降低混凝土施工成本，从上世纪六十年代起，贵州地区相关单位致力于机制砂拌制混凝土的研究和应用，取得了较好的效果，并于1978年制定了贵州省地方标准，1995年经重新修订后发布了《山砂混凝土技术规程》（DBJ22-16-1995），多年来使用机制砂配制混凝土取得了良好的社会、技术及经济效益。但由于机制砂粉末含量高，主要用于强度等级较低的混凝土工程，配制高强度等级的混凝土有关技术指标不能满足要求。

中铁五局（集团）有限公司承建的贵阳市小关水库特大桥是贵阳市中心环北线的重点工程，其中的主桥箱梁混凝土强度等级设计为C50，最大墩高110m。在大桥的施工中，通过大量的研究和试验，通过水洗机制砂的工艺改善了机制砂的粉末含量等技术指标，最后采用水洗机制砂成功配制了C50高强混凝土，混凝土相关指标满足设计及施工要求，并成功实施了110m高泵送施工。该桥取得的科技成果于2006年11月通过了贵州省科技成果鉴定，经总结水洗机制砂配制高强度等级混凝土的施工工艺及方法，形成本工法。

2 工法特点

1.1 利用水洗的方法可以清除砂中多余的石粉，可以扩大机制砂的应用范围，克服机制砂不能用于配制高强度等级混凝土的限制。

1.2 按照本工法施工的山砂混凝土可以保证混凝土的和易性、流动性、可泵性，最高强度可达C60，其徐变性能与河砂配制的混凝土相比，没有根本性差别。

1.3 各种施工工艺条件与河砂配制的混凝土相比，没有特殊要求。

1.4 根据本工法提供的混凝土配合比设计原则及施工质量控制措施，可实现机制砂配制高强度等级混凝土并实施大高程泵送施工。

3 适用范围

本工法适用于贵州、云南等缺少河砂的地区公路、铁路预应力高强度等级混凝土、大高程泵送施工混凝土施工。

4 工艺原理

机制砂的粉末含量高，且泥粉和石粉区分不开，无单独的检测方法标准，统一以0.08mm颗粒含量为准，而强度等级大于C30的混凝土要求0.08mm颗粒含量不大于10%。所以，未经处理的机制砂不能满足高强度混凝土配制的技术要求，用来配制高强混凝土往往由于粉末含量高导致强度偏低并且

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混凝土开裂的可能性增大，难以配制出满足施工工艺性能和硬化后的力学性能、耐久性性能的混凝土。

采用水洗机制砂工艺，首先将经机械破碎的坚硬碳酸盐岩石机制砂中大于5mm颗粒筛除，让小于5mm颗粒进入棒磨洗砂机，洗去小于或等于0.08mm颗粒制得的水洗机制砂，其颗粒坚硬，棱角多、增大了与胶凝材料的机械咬合力，配制的混凝土强度更高。并且，与河砂比较，其软弱颗粒含量小，不存在云母、贝壳和有机物等有害物质，且可以调整颗粒级配。所以，采用机制砂，恰当地应用减水剂技术和粉煤灰混凝土技术，适当调整混凝土配合比，在相对较低的水灰比条件下，可以配制出和易性好、坍落度损失小、泵送性好、强度高和耐久性高的混凝土，不但能满足混凝土的强度及耐久性等设计要求，而且也能满足混凝土的大高程泵送等施工工艺要求。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图5.1-1 混凝土施工工艺流程图。

5.2 操作要点

5.2.1 混凝土原材料的技术要求

1 水泥应选用质量稳定、旋窑生产的普通硅酸盐水泥，其强度富余系数应大于1.15，水泥的初凝时间应不小于45分钟，终凝时间应不大于10小时。若水泥刚出厂并带有一定热量，则需存放一至二天，但存放期不宜超过十天，其技术指标应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175－2007）。

2 机制砂采用母岩抗压强度大于混凝土设计强度的1.15倍、比重约2.7的岩石破碎加工。细度模数控制在3.0～3.3，颗粒级配应在级配区Ⅰ区内；压碎指标小于10％，小于0.08mm颗粒含量1～2％，含泥量小于2％；堆积密度1.63，空隙率40％。机制砂的坚固性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应≤8.0％。其他指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）和《建筑用砂》（GB/T14684－2001）。

3 粗骨料选用母岩抗压强度大于混凝土设计强度且大于75MPa的质地坚硬、级配良好的碳酸岩碎石，碎石粒径为10～31.5mm，含泥量小于0.5％，碎石的坚固性试验经硫酸钠溶液浸泡循环5次后总重量损失率应≤8.0％。其他技术指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）

4 粉煤灰的主要成分为活性氧化硅、活性氧化铝等，能在混凝土中发生“二次反应”（水泥水化后生成的氢氧化钙与粉煤灰反应），从而填充混凝土的空隙，增大了混凝土的密实性、抗渗能力和耐久性，故混凝土尤其是高强混凝土应加入粉煤灰。粉煤灰质量指标应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）中Ⅰ、Ⅱ级灰要求，掺量由试验确定。

5 泵送剂是减水型与缓凝剂和引气剂复合而成的，其中的缓凝成份应视气温高低而定，冬季不宜加入缓凝成份，而夏季宜保证混凝土在施工现场的实际初凝时间为10小时左右，不宜太大，太大时难以控制，稍有不慎则会造成混凝土不凝结硬化。泵送剂的技术指标应符合《混凝土泵送剂》（JC473-92）和《混凝土减水剂质量标准和试验方法》（JGJ56-84）。在采购泵送剂时应与生产厂家具体洽商技术指标，专项配制。

普通机制山砂 振动筛 打砂机 粗颗粒堆料场 水源供应 三级沉淀池 2

棒磨洗砂机 水洗山砂 泥浆

沉淀后清水

图5.1-1 混凝土施工工艺流程图

5.2.2 水洗筛选机制砂工艺要求

1 水洗机制砂采用母岩强度满足要求的筛分碎石为原材料，经加工成七眼砂筛分后用净水淘洗而成。

2 机制砂经过棒磨水洗过程中，水流量要恰当，既要将≤0.08mm颗粒和粉尘淘洗干净，又要保证水洗机制砂的级配连续和细度模数，使其达到河砂的标准。

3 水洗机制砂过程中，试验人员每天至少取样一次，检测砂的细度模数及粉泥含量，每洗完同一批机制砂，均要检测砂的压碎指标和坚固性试验。 5.2.3 混凝土配合比设计原则

1 混凝土配合比设计应符合《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2000）。 2 混凝土配制强度按照下式计算

fcu 0≥fcu.k+1.645δ

式中

fcu 0－混凝土配制强度（MPa）

fcu.k－混凝土立方体抗压强度标准值（MPa） δ－混凝土强度标准差 （MPa），应以同配合比试件不少于30组统计资料为准；若无准确统计标

3

准差时可尝试选择6.0的标准差。

3 混凝土水胶比不宜大于0.38，一般在0.33～0.35之间；用水量小于190Kg/m3；胶凝材料总量小于550 Kg/m3。

4 大高程泵送混凝土入泵时的坍落度宜为18±2cm。

5 大高层程泵送混凝土砂率应根据试配确定，保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则。 5.2.4 混凝土配制

1 混凝土搅拌站必须储备足够的材料数量。

2 拌制混凝土前，试验人员必须实测砂、石的含水率，按照实测的数据将理论配合比换算为施工配合比，混凝土搅拌站必须严格按照试验室配合比按规定的投料顺序投料，配制混凝土；在混凝土拌制过程中，试验人员不定期检测砂石的含水率，以便及时调整混凝土配合比。 5.2.5 混凝土的运输

1 混凝土采用搅拌运输车运输，在装料前要检查清洗干净搅拌筒。

2 混凝土泵送采用两台高压泵，每台输送泵配备混凝土搅拌运输车2～3台，以保证混凝土的连续泵送。

3 混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒以1～3转/min速度不停地进行搅动，运到现场卸料前应使拌筒搅拌1～2min后再卸料。 5.2.6 混凝土的泵送

1 混凝土输送管铺设要直、短、平，输送泵出口水平管不少于5m，输送管每隔3m采用支架或抱箍固定，但不得固定在模板上，避免泵送混凝土致使模板跑位；夏季施工时，输送管必须采用麻袋覆盖并浇水降温。

2 混凝土输送泵每次在泵送混凝土前，泵机先试运行，保证正常后在泵送清水湿润管壁，再泵送水泥砂浆润滑管壁，水泥砂浆不得泵入浇注混凝土仓面，最后泵送拌制的混凝土。

3 混凝土的泵送初始时，应慢速泵送，待泵送顺利时，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均匀连续，必要时可降低混凝土的泵送速度，若停泵时间过长，应每隔15min反泵一次，防止料斗内的混凝土沉淀离析，若预计等待时间过长，应将管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送。

4 混凝土必须在初凝之前泵送并密实成型完毕。

5 混凝土泵送施工完毕后，要及时清洗搅拌车、输送泵机、输送泵管、串筒等。

6材料及设备

6.1 施工所用主要材料见表6.1-1。

表6.1-1 序号 1 2 3 4 5 6 水泥 水洗机制砂 粗骨料 粉煤灰 泵送剂 水 材料名称 详见本工法5.2.1 规 格 52.5级 主要技术指标 6.2 施工所用机具设备表见表6.2-1。

表6.2-1 序号 1 2

名 称 洗砂机 振动筛 型 号 数量 1套 1套 用 途 水洗机制砂 4

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 皮带机 水源用水泵 循环水用水泵 泥浆泵 洗砂及堆料设施 水泥储存罐 粉煤灰储存罐 碎石堆料场 外加剂储存设施 装载机 搅拌站 混凝土输送泵及泵管 混凝土输送搅拌车 通讯联络设施 塔吊 电梯 插入式振捣器 抽水机 装载机 200t 50t 800m ZL40 500L SANY 60C 1000KN.m Φ50插入式 扬程100m 3 1套 1套 1套 1套 1套 1套 1套 1套 1套 1台 1套 2套 4台 1套 1台 1台 12台 1台 1台 混凝土搅拌 泵送混凝土 运输混凝土 吊运机具 人员垂直运输 混凝土捣固 供水养护 装运砂石料 储存原材料

7 质量控制

7.1 原材料质量控制

1 水、粗细骨料必须有试验检测报告，经检测满足规范标准要求后才能进场使用。

2 水泥、粉煤灰、外加剂必须有出厂合格证，进场后试验人员要复检，满足规范要求后才能使用。

3 水泥在出厂前，要进行水泥与外加剂的相容性试验，只有相容性试验合格的水泥才能出厂。 7.2混凝土质量控制

1 混凝土搅拌站控制系统即自动计量系统要定期进行标定，每班在使用前要检查一次，确保计量准确，计量最大偏差不得超过：水泥、粉煤灰、水为±1%，粗细骨料±2%，减水剂±0.5%。

2 混凝土在出站前，必须检查混凝土的和易性和坍落度，检查合格后才能签发出站，并且搅拌站随机取样5组试件，分别检测混凝土的3天、7天、14天、28天的抗压强度，其中1组试件备用。

3 混凝土运输到施工现场卸料前，必须检测混凝土的和易性和坍落度是否满足要求，若不能满足要求，则该车混凝土退回搅拌站。搅拌站可以通过加入同水胶比的净将或加入一定量的减水剂，调整混凝土达到设计要求后方可出站；若经过调整仍然达不到要求，则应该将该车混凝土报废；严禁在施工现场或混凝土的运输过程中加水。 7.3引用标准

1、《山砂混凝土技术规程》（DBJ22-16-1995） 2、《混凝土泵送剂》（JC473-92） 3、《混凝土减水剂质量标准和试验方法》（JGJ56-84） 4、《建筑用砂》（GB/T14684－2001） 5、《建筑用碎石、卵石》（GB/T14685-2001） 6、《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）

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