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        特細(xì)砂泵送混凝土在甘肅省巴家嘴水庫工程中的應(yīng)用

        2011-03-13 07:58:26佟剛
        大壩與安全 2011年2期
        關(guān)鍵詞:輸送管混凝土泵細(xì)砂

        佟剛

        (慶陽市巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程建設(shè)管理局,甘肅慶陽745000)

        1 工程概述

        巴家嘴水庫位于甘肅慶陽市境內(nèi),處于黃河流域徑河支流蒲河中游的黃土高原地區(qū)。工程1958年開工興建,1962年建成,后經(jīng)多次加固改建,現(xiàn)狀為防洪、供水、灌溉及發(fā)電綜合利用的大(2)型水利樞紐工程。巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程主要是在水庫大壩左壩肩新建一座兩孔開敞式溢洪道,溢洪道由進(jìn)口引水渠、控制段(溢流堰)、泄槽段、消能防沖設(shè)施和下游出水渠等五部分組成,全長427 m。設(shè)計(jì)工程量:明挖土方112.7萬m3,明挖石方28.4萬m3,土方填筑50.3萬m3,澆筑混凝土12.5萬m3。

        在巴家嘴水庫周圍地區(qū),缺乏中粗砂資源,地下開采的礦砂細(xì)度模數(shù)又多小于1.5,按JGJ52-92《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》,凡是砂的細(xì)度模數(shù)在1.5以下或平均粒徑在0.25 mm以下的稱為特細(xì)砂,使用這種砂配制的混凝土稱為特細(xì)砂混凝土。由于其細(xì)度模數(shù)較小,比表面積較大,空隙率大導(dǎo)致水泥用量加大,用水量加大。用水量加大混凝土中含水量增加,用水泥量增加,混凝土中漿體含量增加,這對硬化后混凝土強(qiáng)度指標(biāo)及體積收縮極為不利。但本著節(jié)約成本、就近取材、合理利用資源、滿足工程需要的原則,采用當(dāng)?shù)靥丶?xì)砂拌制泵送混凝土。特細(xì)砂泵送混凝土除需要滿足普通泵送混凝土的大坍落度、顆粒級配粒徑滿足管徑要求外,還存在可泵性差、坍落度損失快、易泌水離析、易堵管及裂縫易發(fā)育等缺點(diǎn),成為施工的難點(diǎn)。該工程通過調(diào)整配料的比例、摻加減水劑、合理布管,有效實(shí)現(xiàn)了泵送,其強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B、抗裂性能均符合設(shè)計(jì)要求。

        2 原材料選擇

        泵送混凝土和普通混凝土一樣,具有一定的強(qiáng)度和耐久性指標(biāo)要求,但與普通混凝土的施工方法不同,泵送混凝土在施工過程中,為了使混凝土沿管道順利地進(jìn)行運(yùn)輸和澆筑,必須要求混凝土拌和物具有較好的可泵性,因此對泵送混凝土的流動性有一定要求,但流動性大的混凝土其可泵性不一定好。相反,過大的流動性不僅對泵送沒有好處,還會發(fā)生泌水、離析等質(zhì)量問題,甚至還會使混凝土喪失可泵性,所以在原材料選擇和配合比方面要慎重考慮,以求配制出具有良好的和易性、較大的坍落度、可泵性強(qiáng)的混凝土。

        2.1 水泥

        水泥品種對混凝土拌和物的可泵性有一定的影響。巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程在選擇水泥時綜合考慮各方面因素后,最終選用甘肅祁連山水泥集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的42.5級普通硅酸鹽水泥,其燒失量1.53%,細(xì)度1.6%,比表面積368 m2/kg,SO32.26%,MgO2.7%。

        2.2 粗骨料

        粗骨料的級配、粒徑大小和顆粒形狀對混凝土拌和物的可泵性有較大影響。級配良好的粗骨料,其空隙率較小,對節(jié)約水泥和增加混凝土的密實(shí)度有很大作用。配制泵送混凝土的粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比,一般建筑混凝土用碎石不宜大于1∶3,卵石不宜大于1∶2.5。在巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程中,使用慶陽市長慶橋產(chǎn)卵石作為粗骨料。其中:0.5~2 cm卵石表觀密度2690 kg/m3,堆積密度1590 kg/m3,緊密密度1730 kg/m3,壓碎指標(biāo)9.2,針片狀顆粒含量2.5%;2~4 cm卵石表觀密度2650 kg/m3,堆積密度1500 kg/m3,緊密密度1640 kg/m3,壓碎指標(biāo)7.8,針片狀顆粒含量1.2%。

        2.3 細(xì)骨料

        泵送混凝土拌和物之所以能在管道中順利輸送,是因?yàn)樗嗌皾{潤滑管壁,并在整個泵送過程中使集料顆粒不離析地懸浮在水泥漿體之中。因此,細(xì)骨料對拌和物的影響比粗骨料大得多,這就要求細(xì)骨料不僅要含量豐富,而且級配要良好。使用巴家嘴產(chǎn)特細(xì)砂(距工地1~2 km),細(xì)度模數(shù)1.3,表觀密度1600 kg/m3。經(jīng)過大量試驗(yàn)和多次試泵,在滿足混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等各項(xiàng)性能和施工和易性的情況下,最終選擇出砂率為30%~32%。

        2.4 粉煤灰

        摻和料是比表面積較大的磨細(xì)礦物微粉,它是高性能混凝土的重要組成材料之一。正是由于摻用了磨細(xì)礦物微粉,才改善了常規(guī)普通混凝土的各項(xiàng)性能,提高了混凝土整體密實(shí)度,加強(qiáng)了混凝土界面結(jié)合,促使混凝土強(qiáng)度和耐久性提高,有其它材料不可替代的作用。巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程混凝土中摻入平?jīng)鲭姀SI級粉煤灰,取代部分水泥,滿足施工要求且降低了成本。

        2.5 減水劑

        為了保證預(yù)拌泵送混凝土良好的性能,既要混凝土有較低的水膠比,同時要具有較大的流動性,保持良好的泵送性能。因此,必須摻用高效減水劑來滿足這幾方面的需要。巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程選用西安聚能特種工程有限公司生產(chǎn)的N1229-0高效減水劑,減水率20%以上。

        2.6 水

        巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程混凝土拌制用水采用當(dāng)?shù)仫嬘盟?,滿足各種指標(biāo)。

        3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

        泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)的目的:根據(jù)工程對混凝土性能的要求和混凝土泵送的要求,選擇適宜的原材料比例,設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、可泵性好的混凝土。水工泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)原則:(1)保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B、耐久性以及滿足現(xiàn)場施工要求,使混凝土具有良好的和易性和可泵性;(2)根據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),以基準(zhǔn)混凝土等稠度、等強(qiáng)度的原則,用超量取代法進(jìn)行設(shè)計(jì)。巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程施工配合比見表1。

        4 泵送

        泵送混凝土在施工前,首先應(yīng)根據(jù)混凝土工程特點(diǎn)、澆筑工程量、施工進(jìn)度計(jì)劃、輸送距離、輸出量等,選擇適宜的混凝土泵型號,或?qū)σ延械幕炷帘眠M(jìn)行驗(yàn)算,以便按計(jì)劃順利施工。

        4.1 混凝土泵的排量

        混凝土輸送泵的實(shí)際排量是施工組織管理的重要技術(shù)數(shù)據(jù),一般用泵的理論排量由容積效率表示?;炷凛斔捅玫娜莘e效率與輸送的混凝土坍落度有關(guān),當(dāng)輸送的混凝土坍落度降低,容積效率也隨之下降?;炷凛斔捅玫娜莘e效率一般由試驗(yàn)測定,目前混凝土泵的排量一般分為30 m3/h以下、45~56 m3/h和80~90 m3/h三檔,最常見的排量為60 m3/h。本工程采用的HBT(D)60混凝土泵最大理論輸送能力為67.5 m3/h,混凝土主排量為60 m3/h。

        表1 巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程泵送混凝土施工配合比Table 1:Construction mix proportion of pumping concrete in rehabilitation of Bajiazui reservoir

        4.2 混凝土泵的布置

        混凝土泵車在現(xiàn)場的布置要根據(jù)工程的輪廓形狀、混凝土工程量分布、地形和交通條件等確定。具體布置時,應(yīng)考慮以下因素:混凝土泵盡量靠近澆筑地點(diǎn),一是便于配管,二是方便運(yùn)輸;為保證混凝土泵連續(xù)工作,混凝土泵車的料斗周圍最好能同時停放兩輛混凝土攪拌運(yùn)輸車,使其能快速交替工作;為便于混凝土泵的清洗,其位置最好靠近供水管道和排水設(shè)施;為保證施工安全,在混凝土泵和泵車的作業(yè)范圍內(nèi),不得有高壓線等障礙物,要考慮到供電、交通、防火等方面。

        4.3 配管

        泵送混凝土的技術(shù)性能除和泵體性能有關(guān)外,還與配管有著密切的關(guān)系。通常配管的管徑、質(zhì)量、彎度、長度、接頭等都直接影響著泵送效率?;炷凛斔凸軕?yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、施工現(xiàn)場情況和制定的混凝土澆筑方案進(jìn)行配管設(shè)計(jì)。配管設(shè)計(jì)好壞關(guān)系到施工是否順利、質(zhì)量是否合格。配管設(shè)計(jì)的原則是滿足工程要求,便于混凝土澆筑管段的裝拆,盡量縮短管線長度,少用彎管、斜管和軟管。混凝土輸送管關(guān)鍵在于輸送管直徑的選擇,它取決于粗集料的最大粒徑、要求的混凝土輸送量、輸送距離以及泵送的難易程度和混凝土泵的型號,本工程選用直徑125 mm的泵管。

        4.4 泵送

        為保證把混凝土拌和物順利用混凝土泵經(jīng)輸送管送至澆筑地點(diǎn),必須在正式泵送前做好一系列的準(zhǔn)備工作。開泵前先檢查配管接頭是否完全封閉,泵的各部位是否正常,檢查水、電源接通情況,測量電壓并注意保護(hù)電纜。在確定無誤后方可開泵,空載運(yùn)轉(zhuǎn),檢查活塞桿與泵體、機(jī)體一切正常后,才能正式投入使用。為防止初泵送時混凝土配合比的改變,在正式泵送前應(yīng)用水、水泥漿、水泥砂漿進(jìn)行預(yù)泵送,以潤滑泵和輸送管內(nèi)壁。水、水泥漿和水泥砂漿的用量見表2。

        開始泵送混凝土?xí)r,混凝土泵應(yīng)處于低速、勻速并隨時可反泵的狀態(tài),并時刻觀察泵的輸送壓力,當(dāng)確認(rèn)各方面均正常后,才能提高到正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度?;炷帘靡B續(xù)運(yùn)行,壓送出現(xiàn)中斷時,輸送管內(nèi)的混凝土處于靜止?fàn)顟B(tài),混凝土就會產(chǎn)生泌水,混凝土中的骨料也會按照密度不同而下沉分層,停歇的時間越長,越容易使混凝土產(chǎn)生離析,還可能引起輸送管道的堵塞。如果由于技術(shù)或組織上的原因,迫不得已停泵時,每隔4~5 min開泵一次,使泵正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)各兩個沖程,同時開動料斗中的攪拌器,使之?dāng)嚢?~4轉(zhuǎn),以防止混凝土離析。如果泵送時間超過45 min,或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象,應(yīng)用壓力水或其他方法沖洗輸送管,清除管內(nèi)殘留的混凝土。當(dāng)混凝土輸送管堵塞時,可采取下述方法排除:讓混凝土泵反復(fù)進(jìn)行反泵和正泵,逐漸吸出堵塞處的混凝土拌和物,在料斗中重新加以攪拌后進(jìn)行泵送;用木槌敲擊輸送管,查明堵塞管段,將堵塞處混凝土拌和物擊松后,再通過混凝土泵的反泵和正泵,排除堵塞。當(dāng)采用以上兩種方法都不能排除堵塞時,可拆卸堵塞部位的輸送管,排出堵塞的混凝土后,再接管重新泵送。

        表2 水、水泥漿和水泥砂漿的用量Table 2:Consumption amount of water,cement slurry and ce?ment mortar

        5 結(jié)語

        用特細(xì)砂作為骨料配制水工泵送混凝土可以通過調(diào)整配料比例、摻加外加劑、合理布置泵送管道、嚴(yán)格施工管理來實(shí)現(xiàn)泵送。通過對巴家嘴水庫除險(xiǎn)加固工程特細(xì)砂泵送混凝土進(jìn)行檢測,其強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。該工程特細(xì)砂泵送混凝土的成功應(yīng)用為該地區(qū)特細(xì)砂在水利工程中的使用提供了參考?!?/p>

        [1]BJG19-65,特細(xì)砂混凝土配制及應(yīng)用規(guī)程[S].

        [2]趙志紹.混凝土泵送施工技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

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