泵送混凝土配合比设计与控制创新模式研究之二_泵送混凝土配合比理论模型及应用

1、·37·泵送混凝土配合比和理论模型是对普通泵送混凝土配合比而展开,依掺合料成分不同分为单掺(粉煤灰方案和双掺(粉煤灰、矿渣微粉方案。1 总体思路用全新的视野、新理念、新经验、新成果,依据普通混凝土配合比设计规程必须遵循的共同规律,按绝对体积法,在深入总结,理论探索拟合的同时,处理好泵送混凝土材料组成与性能间深层关系和内在变化,合理优化混凝土配合比设计,力求兼顾施工性能、力学性能、变形性能、耐久性及经济性等,尽可能减少混凝土在空气中早、长期干燥收缩1。力争经反复探索,多层次推算出的理论模型能反映品质较优的泵送混凝土配合比框架,涵盖面尽可能广,收效大。力争理论模型配合比的强度预

2、估算值(f cu,O 与实验强度值等的线性拟合较为接近,有实用意义,结合质量图谱有较好的可控性。2 单掺与双掺方案泵送混凝土配合比广义理论模型适用范围及应用该模型适用于普通钢筋混凝土地上一般建筑物与构筑物,施工用的普通泵送混凝土。所谓广义就是它适用范围广。2.1 各方案适用范围(1 混凝土坍落度T: 14cm (1416cm 、16cm (1618cm 、18cm (1820cm 。(2水泥28d 抗压强度f ce :39 MPa、44 MPa、49 MPa、54 MPa、59MPa。(3砂的细度模数f :2.4、2.6、2.8、3.0;天然河砂。(4混凝土配制强度f cu,o :2370MP

3、a。总之,既满足低混凝土强度等级试配要求,又可满足较高混凝土强度等级的试配要求。2.2 应用各方案供编绘:(1混凝土坍落度T 为18cm下的四种f 材料组、度质量图谱。(2混凝土坍落度T 为16cm下的四种f 材料组、度质量泵送混凝土配合比设计与控制创新模式研究之二 泵送混凝土配合比理论模型及应用江在光,江胜摘要本研究是前文泵送混凝土配合比设计与控制创新模式研究之一(商品混凝土2009年第二期的延伸和继续。围绕着单掺粉煤灰和双掺粉煤灰、矿渣微粉两方案,泵送混凝土材料组、度质量图谱的广义泵送混凝土配合比组成理论模型开展深入理论探索,组成材料合理配制逐级演绎推算,创建品质较优的泵送混凝土配合比总体

4、框架理论模型,为编绘可控质量图谱提供序列准(经验混凝土配合比,做系统试配,绘制泵送混凝土配合比专用尺。关键词普通泵送混凝土;理论模型;合理配制;兼顾;品质较优;可控质量图谱;专用水泥图谱。(3混凝土坍落度T 为14cm下的四种f 材料组、度质量图谱。进而提供60种情况下,序列准(经验混凝土配合比做系统试配和最终绘制60种泵送混凝土配合比专用尺,提供2000个以上泵送混凝土配合比。3 理论模型3.1 使用材料(1P·O、P·水泥、f ce 从3959 MPa, c =3.1。(2S95矿碴微粉:k =2.8。(3级 粉煤灰:f =2.2。(4细度模数f :2.43.0,天然河

5、砂,s =2.62。(5最大粒径31.5mm,二级配碎石,g =2.62。(6萘系缓凝高效减水剂NF-6,混凝土减水率=20%,d =1.2。(7水:自来水3.2 泵送混凝土配合比理论模型有单掺、双掺两大方案。表达式有M d 式每立方米混凝土减水剂用量(kg;M g 式每立方米混凝土碎石用量(kg;M s 式每立方米混凝土砂用量(kg;M w 式每立方米混凝土水用量(kg;M f 式每立方米混凝土级粉煤灰用量(kg;M k 式每立方米混凝土S95矿渣微粉用量(kg;M c 式每立方米混凝土水泥用量(kg。各式中均含有T、f cu,o 、f ce 、f 变数等。例如双掺方案 : M d =0.1

6、5 T + 0.177 f cu.o + 0.6f - 0.072 f ce - 0.582M s =573.1247 + 161.9237f + 1.1705 f cu.o - 3.1784 T - 1.3785 f ce + 0.0041 f cu.o f ce + 0.9786f f ce + 0.0035 f ce T - 2.0099f T - 2.3718 f cu.o f现将 T=18cm,f =2.8,f ce =49 MPa,f cu.o =46 MPa,代入上式算得:M d =8.4 kg/m 3 M s =695.7kg/m 3由于理论模型一方面涵盖面太广,适用范围难掌控

7、,必须通过编绘质量图谱对边界范围进行制约实现有效控制,以实现模型配合比的可控性,另一方面理论模型本身太复杂,这里不作详细介绍。3.3 理论模型部分运算依部分材料情况及需求,用两方案理论模型计算得混凝土各材料用量列表1,表2。3.4 应用泵送混凝土两大方案理论模型编绘质量图谱为方便讨论现选较常用、较有代表性方案即混凝土坍落度T=18cm,砂细度模数f=2.8天然砂来编绘质量图谱:在纵坐标为水泥实测强度f ce(3959 MPa,横坐标为f cu.o(2370MPa的图中,按建立的理论模型算出相关数据,用六或七种彩色笔勾勒出每种材料每立方米材料用量(M c、M k、M f、M w、M s、M g、

8、M d的变化曲线就绘成质量图谱。质量图谱涵盖上述各 f ce ,各 f cu.o配制强度准(经验混凝土配合比,提供某f ce下序列准混凝土配合比做系统试配,绘制泵送混凝土配合比专用尺。现将笔者编绘较有代表性的 T=18cm,f=2.8下两大方案,材料组、度质量图谱见图1、图2。绘制T=18cm,f=2.8,f ce=49MPa单掺方案及T=18cm,f=2.6,f ce=49MPa双掺方案,泵送混凝土配合比专用尺见图3。图1 单掺方案(T=18cm,f =2.8 图2 双掺方案(T=18cm,f=2.8 表1 单掺方案代号一二三四五六七八材料f 2.4 3.4 2.6 2.8 2.6 2.8

9、2.6 3.0 f ce(MPa4944595944495454需求T(cm1418161616181818 f cu.o(MPa2929465735466357各材料用量(kg /m3M d 4.5 6.07.19.2 6.38.310.89.9M g1070894102299910239881005973M s781847725687755709627672M w168189175176175182179183M f7158705551473643M c229293318400309379472 439图3 泵送混凝土配合比专用尺4 两大方案泵送混凝土配合比理论模型讨论为讨论方便,依据 图

10、1、图2 查找出相关数据列 表3、表4 供讨论。现按 表3、 表4 讨论如下:(1水泥f ce= 59MPa适合配制要求较高的C25C50及要求不高的C55、C60泵送混凝土(优先选用双掺方案,P·II 52.5可作泵送混凝土专用水泥。(2水泥f ce=49MPa适合配制普通C20C40及要求不高的C50泵送混凝土。(3水泥f ce=39MPa适合配制C20C35的混凝土。(4基本上C20混凝土的最终掺合料(含水泥中的掺合料不会超过40%和50%,粉煤灰水泥及复合水泥的掺合料指标。(5表4中混凝土用水量M w在 180183kg/m3 之间较为适中。(6表中主要 f cu.o (35

11、MPa 混凝土胶结料总量365 kg/m3;f cu,o(46MPa混凝土胶结料总量430kg/m3均低于文献2。北京地铁工程为降低混凝土干缩和温度收缩,规定混凝土胶结总量400 kg/m3和440 kg/m3。同时总体上胶结总量也满足文献3胶结总量在270550 kg /m3,此外C50普通混凝土浆体体积基本上在285350 L /m3左右,干砂浆体积为410420 L /m3,满足一般文献所提数值,以确保泵送混凝土品质。(7以上泵送混凝土配合比理论模型的总体架构适合于混凝土坍落度 T18cm,对于坍落度20cm、22cm来说,上述柜架理论模型还是基本适用,只要找到配对合适的减水率高的

12、83;38·(约25%减水剂 M d式仍可用或依减水剂品种掺量变化另立M d式(每提高5%约可提高4cm混凝土坍落度。如有高减水率(25%也可用T=14cm或16cm柜架理论模型配合比配制T18cm较高品质的泵送混凝土。5 理论模型运算误差(1每立方米混凝土各材料用量误差:M c、M k、M f、M w 误差均1kg,M d误差0.1kg, M s、M g误差均3kg仅约0.3%0.5%,M s+M g 误差2kg。(2每立方米混凝土湿重量基本上符合绝对体积法计算结果,误差约0.2%。6 结论表2 双掺方案代号一二三四五六七八材料f 2.6 2.4 2.6 2.8 3.4 3.0 2

13、.8 2.8 f ce(MPa5949394454544959需求T(cm1416141418181818 f cu.o(MPa5740244646574669各材料用量(kg /m3M d8.9 6.8 4.58.28.410.18.411.8 M g1029104810371008920974988993 M s677711808722745654695591 M w170173170172187183182181 M f6460554764515347 M k896845818310184118 M c294249201294284335293377表3 单掺方案(T=18cm,f=2.

14、8 注:1.浆体体积=水泥体积+粉煤灰体积+水体积。2.干砂浆体积=水泥体积+粉煤灰体积+砂体积。表4 双掺方案 (T=18cm,f=2.8f ce (MPaf cu,o(MPaM c+f+k(kg /m3M f(kg /m3M k(kg /m3M w(kg /m3M f+k/M c+f+k(%M s(kg /m3砂体积(L/m3浆体体积(L/m3干砂浆体积(L/m3592930618345801305.8295.4418.3 4640618237712271.9325.2415.15747118133654249.6344.2412.86954218130591225.6366.1410.7

15、 492430118340812310291.5418.5 3536618235754287.9310.7416.64643018232696265.7329.65749518129637243.1349.8411.9 3924325535218332797304.2296.6417.8 40419398018228711271.4325.1414.5注:1.浆体体积=水泥体积+粉煤灰体积+矿渣微粉体积+水体积。2.干砂浆体积=水泥体积+粉煤灰体积+矿渣微粉体积+砂体积。(下转第42页·39··42·六铺炕改造工程:混凝土到场和易性优良,由于运距稍远,坍

16、落度有一定的损失。实测坍落度为240mm,扩展度为590mm,包裹性好。工地采用塔卸由上部抛落混凝土,工地反映良好,混凝土工作性优,混凝土能够自由填充密实。施工方法:由于混凝土施工高度不能超过2m,所以施工方用一根软管伸入结构管中,距离浇筑面2m,然后把混凝土灌入管中,让混凝土顺着管流入结构部位。由于用的是自密实混凝土,工作性很好,给施工也带来了很多的方便,使得施工比较顺利。5 工程部分图片三处施工现场图片见图3图8。当代万国城 : 图3 图4四元桥建材超市 : 图5 图6六铺炕改造工程 : 图7 图86 结论结合以上三个比较有特点的施工工程,笔者总结以下几点:(1自密实混凝土的材料须选用优质

17、的原材料,特别对砂、石和外加剂要求较高;同时要对混凝土生产过程进行严格的控制。(2自密实混凝土坍落度需在250mm 以上,扩展度在600mm 以上,模型落差不大于5cm,经时损失最好不大于20mm。(3通过搅拌站对自密实混凝土配合比的调整,最终满足泵送自流平、自底部顶升法浇筑混凝土和上部抛落法浇筑混凝土等不同的施工技术和要求,且能够达到很好的效果。作者简介徐宝华,女,工程师,北京住总商品混凝土中心,现从事混凝土技术质量管理工作。单位地址 北京市顺义区李桥镇南半壁店李天路17号(101304(1提高减水剂的品质是提高混凝土质量的重要途径之一。特别是C40混凝土中要优先采用混凝土减水率25%,以达

18、到降低胶结材总量,减少混凝土干缩变形,提高混凝土稳定性。对于要求高的高强高性能等混凝土宜掺矿渣微粉及硅粉等。(2目前国内机制砂多数生产设备较落后,品质难控,不很规范,普遍细度模数太大,混凝土和易性差,需增加混凝土胶结材总量和用水量,增大混凝土的收缩变形,降低混凝土品质。应规范管理,引导进行技改,优先选用先进的可控可调砂细度模数(f =2.62.7、质量稳定、可靠的生产设备。如“寿技研V7干法制砂系统”进行生产,稳定混凝土配合比,提高混凝土品质,降低成本。尽量减少单独使用f 2.8机制砂,本理论模型暂不涉及f =3.2、3.4部分。(3建议 P·52.5作泵送混凝土专用水泥,以利于规范稳定混凝土配合比,提高混凝土品质。参考文献JTG F30-2003,水泥混凝土路面施工技术规范