張金森,陳濱,張浩然,吳宗逸
(天津市漢沽渤建混凝土有限公司,天津 300480)
C25無砂透水混凝土質(zhì)量控制
張金森,陳濱,張浩然,吳宗逸
(天津市漢沽渤建混凝土有限公司,天津 300480)
本文以 C25 無砂透水混凝土為例,配合比采用礦物摻合料和兩種粒徑粗集料設(shè)計配制,從原材選用、配合比設(shè)計、混凝土生產(chǎn)運輸、施工養(yǎng)護等過程的質(zhì)量控制,討論了無砂透水混凝土質(zhì)量控制的要點和方法。
透水混凝土;質(zhì)量控制;配合比設(shè)計;原材料
無砂透水混凝土從上世紀 70~80 年代開始研究和應(yīng)用,它能讓雨水流入地下,有效的補充地下水,緩解城市的地下水位急劇下降等一些城市環(huán)境問題,是維護生態(tài)平衡、緩解城市熱島效應(yīng)的優(yōu)良鋪裝材料。在鐵路隧道、橋梁、道路的排水結(jié)構(gòu)中也有廣泛應(yīng)用。無砂透水混凝土是由骨料、水泥礦物摻合料、水、外加劑、顏料拌合而成的一種多孔、輕質(zhì)混凝土,它不含細骨料,由粗骨料表面包覆一薄層水泥等膠凝材料,相互粘結(jié)而成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。有一定的強度和滲透性,具有透氣、透水和重量輕的特點。作為環(huán)境負荷減少型混凝土,具有透水性和過濾性好、施工簡便、省料等優(yōu)點,是傳統(tǒng)鋪裝和一般透水磚不能實現(xiàn)的特殊混凝土鋪裝材料,具有廣泛的社會效益。
天津津漢高速漢蔡路互通式立交橋泄水管道工程,混凝土碎石層要求使用無砂透水混凝土,透水性填料主要由水泥、礦粉膠結(jié)材料與級配集料組成,其孔隙率為 15%~20%,粗集料最大粒徑不大于 35mm,28 天抗壓強度達到 C25混凝土抗壓強度。
2.1 原材料選用
(1)水泥。選用質(zhì)量穩(wěn)定的唐山冀東水泥股份有限公司盾石牌 P·O42.5 水泥。該水泥熟料含量多,便于摻入礦物摻合料,以提高混凝土耐久性;需水量少,在滿足強度的前提下,盡量少用膠凝材料。技術(shù)指標見表 1。
表1 水泥技術(shù)指標
(2)粒化高爐礦渣粉。選用唐山市特種水泥有限公司勇士牌 S95 礦粉。該礦粉比表面積大,對強度貢獻大,可在保證強度的前提下替代膠材總量 20% 左右的水泥,能節(jié)約水泥,具有節(jié)能環(huán)保的社會效益。技術(shù)指標見表 2。
表2 礦粉技術(shù)指標
(3)碎石。選用北京首鋼資源再利用有限公司的 5~10mm 和 5~20mm 兩種碎石,級配良好,無堿活性;使用兩種碎石以組成透水混凝土所需孔隙率。選用 20% 的 5~10mm碎石加 80% 的 5~20mm 碎石雙摻。技術(shù)指標見表 3。
表3 碎石技術(shù)指標
(4)拌合用水自備井地下水。技術(shù)指標見表 4。
表4 拌合用水技術(shù)指標
2.2 原材料質(zhì)量控制
(1)符合 JTG/TF 50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》和工程設(shè)計技術(shù)要求。對進場的原材料按批次(噸位)進行檢驗,有些項目定期送到當?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門檢驗。按要求形成原材料檢驗的檔案資料。
(2)優(yōu)選材料供應(yīng)商,同種原材料盡量使用同一供應(yīng)商的產(chǎn)品,保證材料理化指標的穩(wěn)定一致。膠凝材料儲存不超 3個月,縮短進料周期,減少原料儲存時間。
(3)骨料分類存放,嚴禁各類骨料混合堆放。要設(shè)置有效的隔離設(shè)施,安裝防塵、控塵、防雨雪的封閉罩棚。降低粉塵對環(huán)境的污染以及雨雪對骨料含水率的影響。
(4)粗骨料要過篩清洗,降低石粉含量和含泥量,以便粗骨料可以和膠材有效膠結(jié)。
根據(jù) CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》、JGJ/T 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的規(guī)定,通過實驗確定無砂透水混凝土配合比。
3.1 配制強度
fcu.o= fcu.k+1.645σ = 25+1.645×5 = 33.2(MPa)
3.2 單位體積粗集料用量
WG= α·PG= 0.98×1651 =1 618(kg/m3)
3.3 漿體體積
VP=1-α(1-γc)-1·Rvoid= 1-0.98×(1-39.2%)-1×20% = 20.2% 3.4 膠材用量和用水量
在實驗的基礎(chǔ)上可知水膠比宜在 0.25~0.4 之間,選水膠
比為 0.31;膠骨比宜在 0.15~0.33 之間,選膠骨比為 0.24。則計算出膠材用量為 388kg/m3,用水量 120kg/m3。
3.5 計算配合比
設(shè)計配合比中使用礦物摻合料 20% 代替水泥用量,粗骨料使用 5~10mm 和 5~20mm 碎石雙摻其計算配合比見表5。
表5 計算配合比 kg/m3
3.6 調(diào)整配合比
試拌后混凝土干硬、包裹性差、膠材附著性差。調(diào)整后配合比見表 6。
表6 調(diào)整后配合比 kg/m3
取水膠比增加和減少 0.05,拌合物 20 升,目視觀察拌合物狀態(tài),留試塊測定 7 天和 28 天強度及孔隙率,見表 7。
表7 拌合物性能
根據(jù)表7的試驗數(shù)據(jù),編號 2 配合比技術(shù)指標及拌合物狀態(tài),符合工程技術(shù)要求,選編號 2 配合比為生產(chǎn)配合比。
無砂透水混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)采用湖北精工雙臥軸強制式攪拌機組,有效攪拌容積 3000 升,實際生產(chǎn)中采用每盤 2000升物料攪拌。
5.1 計量控制
(1)生產(chǎn)設(shè)備計量誤差控制。見表 8。
表8 設(shè)備計量誤差
(2)生產(chǎn)設(shè)備計量系統(tǒng)每年檢定兩次,每周自檢一次。
(3)出廠的每車混凝土都要由自備磅秤復(fù)秤,復(fù)秤的混凝土容重與配合比計算的容重誤差為 ±0.5%。
(4)拌制前應(yīng)精確測定骨料的含水率,根據(jù)骨料的含水率,調(diào)整配合比中的用水量。
5.2 攪拌
攪拌無砂透水混凝土宜先將集料和 50% 的用水量加入攪拌機拌合 30 秒再加水、膠材及外加劑拌合 40 秒,最后加入剩余用水量拌合 50 秒以上。
5.3 運輸
采用翻斗運輸車運輸,新拌制的混凝土出機到作業(yè)面運輸時間不宜超過 30 分鐘,應(yīng)注意保持拌合物的濕度,采取遮蓋措施。
5.4 調(diào)度
根據(jù)施工情況控制發(fā)車間隔時間,避免壓車和等待時間過長。
5.5 時間控制
拌合物從攪拌機出料后運至施工地點進行攤鋪壓實,直至澆筑完畢的允許最長時間。見表 9。
表9 拌合物出機到澆筑的時間控制
5.6 取樣檢測
每盤拌合物都要進行檢驗,嚴格按照試驗室提供的混凝土配合比控制用水量。無砂混凝土不具流動性,不宜用坍落度及稠度表達混合料的施工性能。在現(xiàn)場對拌合料的質(zhì)量進行控制時,須采用目測法測定水泥漿含量。適宜的無砂混凝土拌合料,其表面具有金屬光澤且水泥漿均勻地包裹粗骨料顆粒,用手觸摸有粘稠感,且沒有水泥漿下淌現(xiàn)象。符合質(zhì)量要求才能發(fā)往工地。按 100m3同一配合比的拌合物,取樣一次并各留置一組標養(yǎng)和同施工條件養(yǎng)護的試件。按每500m3留一組試件用于檢測透水系數(shù)。
5.7 配合比調(diào)整
制定配合比調(diào)整權(quán)限,在生產(chǎn)中配合比作調(diào)整時,操作員、檢驗員、試驗室主任、技術(shù)負責(zé)人有各自的調(diào)整配合比的范圍和幅度,不能超權(quán)限調(diào)整。配合比調(diào)整要形成記錄歸檔。
5.8 混凝土生產(chǎn)前后注意事項
混凝土生產(chǎn)前、后須用清水將攪拌機清洗干凈。非連續(xù)生產(chǎn)時,利用攪拌間隙及時沖洗攪拌機。減少攪拌機內(nèi)部物料附著,及時清除攪拌機內(nèi)硬化的物料。
5.9 施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)
施工現(xiàn)場要配備技術(shù)較強的質(zhì)檢人員和現(xiàn)場調(diào)度,檢查混凝土質(zhì)量,并及時和施工方協(xié)調(diào),保證施工順暢。及時反饋現(xiàn)澆混凝土的情況,以便及時調(diào)整。
(1)混凝土拌合物攤鋪應(yīng)均勻,其基層應(yīng)灑水潤濕,平整度與排水坡度,應(yīng)符合要求,松鋪系數(shù) 1.1。
(2)無砂混凝土沿著短邊方向依次進行分段攤鋪,具體攤鋪寬度根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。澆筑分層厚度不大于300mm,運輸至澆筑工作面后采用反鏟或手推車直接入倉。宜采用平整壓實機或低頻平板振動器和專用滾壓工具滾壓,壓實時,應(yīng)輔以人工補料及找平,人工找平時施工人員應(yīng)穿上減壓鞋進行操作,不得使用振搗棒進行振搗。
(3)無砂混凝土澆筑完成后由于內(nèi)部充滿連通大孔,自由水分易隨自由流動的空氣散發(fā),影響水泥漿的進一步水化,因此養(yǎng)護期間表面必須不斷補充水分。無砂透水混凝土澆筑完畢應(yīng)采用覆蓋塑料薄膜的方法進行養(yǎng)護,灑水養(yǎng)護時間不得少于 14 天。
(4)冬季(連續(xù) 5 天平均氣溫低于 5 度)及夏季氣溫超過 32 度時,不得施工。
(5)雨季施工應(yīng)做好防雨和排水工作,陣雨時停止施工,并及時采用防水布對已澆筑混凝土進行覆蓋。
無砂透水混凝土是對環(huán)境友好的建材,在隧道、橋梁、路面等排水結(jié)構(gòu)中,得到了廣泛的應(yīng)用。本文以一個工程實例總結(jié)了水泥摻合礦物材料,集料以兩種連續(xù)集配的材料設(shè)計配合比,節(jié)約了水泥,滿足工程技術(shù)要求;同時介紹了透水混凝土質(zhì)量控制,從原材料攪拌運輸和施工養(yǎng)護全過程控制。給同行有效的保證透水混凝土工程質(zhì)量一個參考。
[通訊地址]天津市濱海新區(qū)漢沽蘆漢公路火車站北 200 米(300480)
張金森(1964—),男、 工程師、從事混凝土行業(yè) 10 余年,參加過許多大型橋梁、重點工程混凝土生產(chǎn)和供應(yīng)。