混合砂配制混凝土施工工法

1、工法资料工法名称 采用混合砂浆配置混凝土施工工法申报单位 成都华川公路建设集团有限公司 申报时间 2013年10月 1、四川省工法申请表2、工法内容材料3、企业工法批准文件复印件4、工法应用证明原件5、经济效益证明原件6、工法施工工艺操作过程中关键点的照片工法名称 采用混合砂浆配置混凝土施工工法申报单位 成都华川公路建设集团有限公司 推荐单位 申报时间 2013年10月 工法名称采用混合砂配置混凝土施工工法主要完成单位1、2、3、通讯地址邮编联系人电话主要完成人姓名职务职称工作单位 试验室主任工程师成都华川公路建设集团有限公司试验工程师工程师成都华川公路建设集团有限公司工法应用的名称及时间成都

2、市华川公路建设集团有限公司工法关键技术名称、组织审定的单位和时间“采用混合砂配置混凝土施工”等关键技术于 2013年5月通过成都华川公路建设集团有限公司技术中心审定工法关键技术获科技成果奖励的情况该工法于2013年5月被正式颁布为成都华川公路建设集团有限公司企业工法原工法名称、完成单位、省级工法批准文号及工法编号（重新申报项目填写此栏）工法内容简述：随着建设工程的不断增多，资源性材料消耗越来越大，满足要求的天然砂资源越来越少，国内目前以人工砂部分代替天然砂的规模越来越大。结合我公司在多个项目中的成功实践，对混合砂配置混凝土中的施工工艺和方法深入研究，不断总结和完善后形成了本工法。1、首先进行原

3、材料选择与检测，机制砂应选择强度较高的石材进行轧制加工，控制石粉含量小于7%，细度模数大于3.0，必要时应使用清洗设备降低石粉含量。天然砂宜选择细度模数小于2.3的细砂。2、利用机制砂和天然砂的筛分试验数据试算混合砂的筛分数据和细度模数，计算出混合砂细度模数在2.63.0时对应的混合砂配制比例范围。然后，使用工程项目选定的水泥与粗选计算的各级混合砂做胶砂试样,测定3天和28天的胶砂强度数据,确定机制砂掺配最佳编比例。3、通过掺配，优化混合砂级配，改善混凝土的工艺性能，最终确定天然砂与机制砂掺配比例，使其配制出的混凝土其工艺性能较好。4、混合砂在配置混凝土时应注重流动性改善的问题，介绍了混凝土拌

4、制、运输、浇筑等各个施工环节的质量控制措施。利用本工法，解决了因天然砂运距大、材料供应不稳定，影响施工进度等问题，使整个施工过程顺利有序推进，同时保护了环境，确保了施工质量和工期，降低了施工成本。关键技术及保密点（有专利权的，请注明专利号）：1、原材料选择与检测：机制砂选择的石材类型；机制砂控制石粉含量比例、确定细度模数；天然砂确定细度模数。2、混合砂配置比例：利用机制砂和天然砂的筛分试验数据试算混合砂的筛分数据和细度模数，计算确定混合砂配制比例范围；使用水泥与各级混合砂做胶砂试样,确定机制砂掺配最佳编比例。3、混凝土配合比设计：优化混合砂级配，改善混凝土的工艺性能，最终确定天然砂与机制砂掺配

5、比例。技术水平和技术难度（包括与国内外同类技术水平比较）：目前，国内对混合砂在混凝土施工中取得了一些非常有价值的成果。并且随着基础设施建设的规模越来越大，用机制砂或者混合砂替代天然砂必定是一种趋势。本施工工法在结合工程实际情况，对人工砂的原材料选择与检测、混合砂中人工砂的掺配比例、混凝土配合比设计等方面均进行了研究，通过一系列的试验分析和生产实践，成功在多个施工项目中运用，企业的施工技术水平得到了较大提高。工法成熟、可靠性说明（当工法工程应用小于3项时填写）：工程应用情况及推广应用前景：按本工法施工，利用混合砂配置混凝土，在成德南高速公路LJ11标段、巴达高速公路BD07合同段、成都第二绕城高

6、速公路东段A3合同段等工程施工中得到充分的实施，尤其对混合砂比例的控制、混凝土配合比的设计、混凝土质量检测以及成本控制等都达到了预期目的。天然砂作为一种重要的建筑材料是一种不可重复利用的资源，随着我国近年来建筑工程的大量开采以及国家对资源的保护，天然砂资源已接近枯竭，逐渐出现了产量低、质量差、价格高、运距远等问题。机制砂的采用可部分解决天然砂产地不均衡和资源枯竭的问题，但由于制砂工艺的原因，机制砂普遍存在颗粒级配不稳定，石粉含量高等问题。通过对天然砂中掺配机制砂形成的混合砂作为混凝土原料，解决天然砂量少质差和机制砂保水性、凝聚性差的问题，起到保证工程质量，控制成本，节约资源和保护环境的作用。本

7、工法适用于公路的桥涵、挡防、隧道以及其他构筑物的C50以下强度等级的普通混凝土，因此具备广阔的运用前景。经济效益或者社会效益（包括节能和环保效益）：经济效益：以成德南高速公路LJ11标段为例，混凝土施工中共使用砂53250 m3，通过试验室实验，施工配合比的不断优化设计，其中人工砂代替天然砂20000m3，机制砂成本40元/ m3，天然砂85元/ m3。1、节约材料费用：90万元2、节约运费：60万元以上费用合计减少支出150万元。社会效益：在成德南高速公路LJ11标段的混凝土施工中，通过运用混合砂配置混凝土的技术，解决了因天然砂运距大、材料供应不稳定，影响施工进度等问题，同时还减少了对河床的

8、侵扰和开采时对环境的污染。本工法加快了工程进度，提高了工程质量，减低了大量施工成本，受到业主、设计及监理好评，树立了良好的企业形象，取得了较好的社会效益。工法主要完成单位意见：该工法用人工砂替代一定量的天然砂配置混凝土施工，通过不断优化配合比设计，混凝土质量均能满足施工质量要求。成功解决了因天然砂运距大、材料供应不稳定，影响施工进度等问题，效果显著，减少了对环境的破坏和污染，保护了环境，并且节约了工程成本。本工法在实际应用中，以成德南高速公路LJ11标段为例，共节约施工成本150万元。在施工过程中，多次受到业主、监理、设计好评，树立了良好的企业形象，取得了较好的经济和社会效益。该工法具有推广应

9、用价值，同意申报省级工法。第一完成单位 签 章 第二完成单位 签 章2013年10月20日 年 月 日 推荐单位意见：1、如工法应用过程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见：2、推荐意见： （签 章） 年 月 日2.工法内容材料采用混合砂配制混凝土施工工法成都华川公路建设集团有限公司王曾伟 张丽1. 前言天然砂作为一种重要的建筑材料是一种不可重复利用的资源，随着我国近年来建筑工程的大量开采以及国家对资源的保护，天然砂资源已接近枯竭，逐渐出现了产量低、质量差、价格高、运距远等问题。机制砂的使用可部分解决天然砂产地不均衡和资源枯竭的问题，但由于制砂工艺的原因，机制砂普遍存在颗粒级配不

10、稳定，石粉含量高等问题。通过对天然砂中掺配机制砂形成的混合砂作为混凝土原料，解决天然砂量少质差和机制砂保水性、凝聚性差的问题，起到保证工程质量，控制成本，节约资源和保护环境的作用。在开展了采用混合砂配制的混凝土性能及应用研究的课题后，成都华川公路建设集团有限公司在四川省绵阳市三台县古井镇成德南高速公路LJ11合同段、四川省巴(中)达(州)高速公路BD07合同段以及成都市第二绕城高速公路东段A3合同段等公路建设项目中推广了混合砂的应用，并总结形成了混合砂配制混凝土施工工法，取得了较好的经济效益和社会效益，具有良好的推广应有前景。2. 工法特点2.0.1原料易获取，方便就地取材，减少运输距离。2.

11、0.2替代一定量的天然砂，可降低施工成本。2.0.3通过掺配，可优化混合砂级配，改善混凝土的工艺性能。3. 适用范围本工法适用于公路的桥涵、挡防、隧道以及其他构筑物的C50以下强度等级的普通混凝土。4. 工法原理机制砂采用强度不低于80MPa的石灰岩、白云石、花岗岩、或者玄武岩等强度较高的石材、通过机械轧制、筛分制成的粒径小于4.75mm岩石颗粒，由于母材强度高颗粒表面粗糙，颗粒表面棱角分明，能很好保证混凝土的强度，但由于级配不稳定有类似“断档”现象。机制砂混凝土拌和物的工艺性能较差，易出现泌水、板结等现象。通过掺入一定量细度模数小于2.3的天然砂，分散隔离机制砂颗粒，改善工艺性能。由于采用两

12、种砂掺配，可以调节细集料的细度模数到2.8左右，达到最佳状态，优化混凝土配合比，减少胶体材料的使用量。5工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程（图5.1-1）天然砂、机制砂原材料检测初选混合砂配制比例水泥胶砂试验确定混合砂配制比例混凝土配合比设计不满足工艺需求，调节混合砂配制比例混凝土试生产满足工艺需求，正式生产质量验收数据资料整理图5.1-1 采用混合砂配制混凝土施工工艺流程5.2 采用混合砂配制混凝土的生产工艺及操作要点5.2.1 机制砂与天然砂的选择1、机制砂应选择强度不低于80MPa的石灰岩、白云石、花岗岩、或者玄武岩等强度较高的石材进行轧制加工，控制石粉含量小于7%，细度模数大于3.

13、0，必要时应使用清洗设备降低石粉含量。2、天然砂宜选择细度模数小于2.3的细砂。3、天然砂、机制砂与混合砂的颗粒分析比较(以成德南LJ11标工程为例)对天然砂、机制砂以及按20:80、40:60、60:40、80:20比例配制的混合砂的筛分结果见表5.2.1-1，各筛孔的通过百分率曲线见图5.2.1-2。表5.2.1-1 天然砂、机制砂与混合砂筛分数据编号天然砂/机制砂各筛孔直径（mm）的通过百分率（%）细度模数9.54.752.361.180.60.30.150.075S0天然砂10095.985.881.376.83214.6 4.6 2.0 S180:2010096.683.775.56

14、8.228.813.7 5.0 2.2 S260:4010097.281.769.759.725.612.9 5.5 2.4 S340:6010097.979.663.951.222.512.0 5.9 2.7 S420:8010098.577.658.142.619.411.1 6.4 2.9 S5机制砂10099.275.652.234.116.210.2 6.9 3.1 图5.2.1-1 6种砂的筛分通过曲线由筛分数据和图像可以看出：通过机制砂与天然砂的混合，可以大范围的调整0.6mm筛孔的通过百分率。尤其是0.3mm0.6mm的颗粒含量，变化幅度可达17.9%44.8%。天然砂与机制砂

15、掺配比例在40.25之间都满足混凝土用砂要求。5.2.2 初选混合砂配制比例1、利用机制砂和天然砂的筛分试验数据试算混合砂的筛分数据和细度模数，计算出混合砂细度模数在2.63.0时对应的混合砂配制比例范围。2、为简化施工控制，按机制砂或天然砂含量每增减5%为一级调节混合砂的配制比例。3、混合砂的级配数据可以通过计算得到，筛分数据的控制应按建设用砂（GB/T 14684-2011）标准中关于机制砂的要求执行。5.2.3 水泥与混合砂胶砂试验确定混合砂配制比例1、使用工程项目选定的普通硅酸盐水泥与粗选计算的各级混合砂做胶砂试样,测定3天和28天的胶砂强度数据,确定机制砂掺配最佳编比例，通常为机制砂

16、占60%-80%为宜。2、在制作胶砂试件时，观察混合砂砂浆的流动性和稠度。如出现较明显的离析现象则应调整混合砂的配制比例。3、用28天（或3天）强度最高的混合砂比例作为施工的配制比例。4、以成德南LJ11标工程混合砂胶砂试验为例参照GB/T17671-1999水泥胶砂强度试验方法，测试达到与ISO标准砂胶砂试样相同的胶砂流动度时，不同掺配比例的砂的需水量，并参照胶砂强度试验方法，测试混合砂砂浆强度。（试验结果见表5.2.2-1）表5.2.2-1 混合砂胶砂试验结果编号天然砂/机制砂用水量ml水灰比灰砂比3d抗折28d抗折3d抗压28d抗压MPaMPaMPaMPaISOISO砂2250.50 1

17、:034.28.5 17.150.3S0天然砂2800.62 3.66.6 14.830.8S180:202650.59 5.58.1 25.941.3S260:402500.56 6.18.4 29.547.4S340:602400.53 6.48.8 29.449.8S420:802350.52 5.79.0 26.554.5S5机制砂2300.51 5.39.5 24.753.7从试验数据中，可以看出。随着机制砂在混合砂中比例增加，细度模数增大，砂的表面积降低，需水量也降低。混合砂胶砂试样的强度指标随机制砂的增加和水灰比的降低而呈现先增大后微降，表明在混合砂-水泥浆体中，存在一个最佳比例

18、使相同流动性的浆体硬化后胶结强度最大,胶结强度最大的混合砂比例就作为施工的配制比例。5.2.4 混凝土配合比设计1、混凝土配合比的设计按照普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）标准执行，并应结合桥涵施工技术规范的要求。2、混合砂会较多的表现出机制砂的特征，配合比设计时，应按建筑用砂（GB/T 14684-2011）中相关的说明、注释操作。3、以成德南高速公路LJ11标工程混凝土配合比设计为例按照普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）设计C30、C40、C50普通混凝土和C30水下混凝土的配合比，并分别使用天然砂、机制砂及4种掺配比例的混合砂试配了共72组混凝土样品。(4种规

19、格混凝土的工艺性能要求与原材料见表5.2.4-1，试验结果见表5.2.4-2)表5.2.4-1 4种规格混凝土的技术要求规格强度等级最大粒径坍落度外加剂种类C30C3037.5mm90mm110mm早强减水剂C30水下C3037.5mm180mm220mm缓凝高效减水剂C40C4026.5mm90mm110mm早强减水剂C50C5026.5mm90mm110mm早强减水剂表5.2.4-2 混凝土配合比及工作性和强度结果编号规格天然砂/机制砂配合比(kg/m3)外加剂掺量拌和物性能7天28天水泥水灰比砂率容重坍落度离析泌水强度强度30AC30天然砂318.3 0.50 35.9 24851.00

20、%100无无32.6 44.0 30B300.3 0.53 36.2 2485100无无30.8 42.6 30C285.8 0.56 36.8 2485100无无31.2 41.2 31A80:20318.0 0.50 37.1 2477110无无37.7 47.2 31B305.8 0.52 37.7 247790无无36.2 45.1 31C277.6 0.58 38.0 2477100无无32.5 41.5 32A60:40323.1 0.50 38.9 2502120无无38.6 48.2 32B305.8 0.53 39.5 2495100无无37.8 47.5 32C287.2

21、0.56 40.1 2520100轻微轻微33.3 41.5 33A40:60320.3 0.50 39.8 2464100轻微轻微39.0 48.7 33B305.1 0.53 40.2 2489100无无33.7 43.5 33C285.0 0.56 41.0 2477110无无33.5 44.0 34A20:80321.8 0.50 43.2 248190无无38.3 50.7 34B306.6 0.52 43.7 2481110无无36.4 47.4 34C287.9 0.56 44.2 2481100无无34.0 45.7 35A机制砂343.5 0.47 43.5 2475110轻

22、微无3.2 53.0 35B317.8 0.50 44.3 247590无无38.6 47.1 35C294.3 0.54 45.1 2475110无无31.4 41.2 40AC40天然砂414.7 0.44 32.2 24201.20%100轻微无41.3 54.0 40B383.7 0.45 33.2 2420100无无37.5 52.5 40C374.3 0.48 34.2 2420100无无36.8 51.0 41A80:20409.5 0.42 33.0 2425110无无45.3 56.2 41B379.9 0.45 33.2 2425100无无43.1 55.9 41C358.

23、1 0.48 34.0 2425100无无39.0 54.2 42A60:40397.6 0.42 34.1 2440100无无49.9 56.3 42B376.2 0.44 34.5 244090无无47.1 55.8 42C350.0 0.48 35.5 2440110无无39.0 53.4 43A40:60397.6 0.42 35.6 2450100无无50.1 58.3 43B371.1 0.45 36.1 245090无无42.8 56.3 43C348.1 0.48 37.1 2450100无无36.6 54.4 44A20:80395.2 0.42 38.3 2445100无无

24、50.7 59.0 44B377.4 0.44 41.0 2445100无无47.8 57.0 44C349.5 0.47 42.5 2445100无无45.4 55.3 45A机制砂395.2 0.42 40.5 244590无无47.4 56.7 45B366.7 0.45 41.7 244590无无45.9 52.4 45C345.8 0.48 43.2 2445100无无42.1 50.3 50AC50天然砂553.1 0.34 33.7 24001.20%100无无57.8 63.4 50B508.1 0.37 34.4 2400100无无55.1 60.7 50C470.2 0.4

25、0 34.4 2400100无无50.1 57.7 51A80:20531.1 0.34 32.0 2410100无无55.2 64.6 51B488.2 0.37 32.4 241090无无50.8 61.5 51C452.5 0.39 33.0 2410100无无46.9 57.9 52A60:40515.1 0.34 32.7 2415100无无53.3 65.1 52B490.1 0.36 33.1 2415100无无50.1 63.4 52C437.8 0.40 33.7 2415100无无45.6 56.4 53A40:60502.6 0.33 34.2 240090无无60.7

26、65.7 53B471.6 0.35 34.7 240095无无56.9 64.4 53C428.5 0.38 35.2 2400100无无52.7 60.6 54A20:80499.4 0.34 36.3 2440100无无55.1 66.8 54B459.6 0.37 36.5 244090无轻微54.5 64.6 54C425.5 0.39 37.0 2440100无无51.9 58.1 55A机制砂514.7 0.34 38.2 2427100无无54.1 64.5 55B458.0 0.37 38.9 242790无无55.1 61.8 55C426.2 0.39 39.3 2427

27、90无无49.6 57.9 20AC30水下天然砂384.1 0.50 36.0 24001.00%210无无32.2 37.7 20B345.2 0.55 37.0 2400180无无30.7 36.2 20C320.0 0.60 38.0 2400200轻微轻微24.7 32.4 21A80:20382.4 0.50 37.8 2415200轻微轻微35.4 42.4 21B346.2 0.55 38.8 2415190无无31.2 38.3 21C317.0 0.60 40.0 2415200无无28.1 36.1 22A60:40393.3 0.47 40.5 2396180无无35.

28、8 43.0 22B342.8 0.52 41.0 2396180轻微轻微33.8 37.6 22C325.5 0.57 42.2 2396190无无29.8 34.8 23A40:60371.5 0.50 42.0 2436180无无34.5 39.9 23B333.9 0.55 42.0 2436180无无31.5 34.5 23C306.6 0.60 42.0 2436180无无24.8 31.6 24A20:80360.2 0.50 42.4 2416200无无31.6 40.3 24B325.8 0.55 43.7 2416200无无28.4 35.1 24C299.2 0.60 4

29、3.7 2416180无无24.5 29.5 25A机制砂348.0 0.50 42.3 2360190无无31.9 36.8 25B316.8 0.55 43.5 2360180无无28.7 35.4 25C292.0 0.60 44.2 2360190无无25.6 30.9 结论:天然砂与机制砂掺配比例C30选用40:60,C40选用20:80,C50选用40:60,C30水下选用40:60配制出的混凝土其工艺性能较好。5.2.5 混凝土试生产1、混凝土的试生产应以考察工艺性能和硬化混凝土外观质量为主。重点观察坍落度经时损失情况、泌水情况和振捣后上浮砂浆厚度情况。2、如混凝土的工艺性能不能

30、满足生产需要，应调整混合砂比例，适当增加天然砂所占比重，重新做混凝土配合比设计。5.2.6 混凝土拌和、运输、浇筑、养护1、混凝土拌和时应较普通情况增加一个砂料斗，分别称取每盘料所需的机制砂与天然砂，分别加入。2、其他有关的混凝土生产要求按普通混凝土要求执行。5.2.7劳动力组织工种数量单位要求砼搅拌机操作工8人胶砂搅拌机操作工5 人净浆搅拌机操作工5人其他杂工10人试验人员（水泥检测、集料筛、亚甲蓝测试、压力试验、粗细集料压碎值测试、试验搅拌、坍落度测试）6人技术熟练试验人员混合砂掺配及配合比设计人员6人专业试验工程师试验数据收集及整理分析人员4人专业试验工程师6. 材料与设备6.1 材料6

31、.1.1水泥、粗集料按常规生产工艺流程选定水泥品种，各项指标应满足通用硅酸盐水泥（GB175-2007）要求。根据设计要求，选定粗集料，各项指标应满足建筑用卵石、碎石（GB/T14685-2011）要求。6.1.2机制砂轧制机制砂的母材必须经检测合格。各项指标应满足建筑用砂（GB/T 14684-2011）和普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）有关标准规定。6.1.3外加剂混凝土的外加剂应满足混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2003）要求，且不与水泥发生不良反应。6.2 生产设备和检测设备6.2.1混凝土拌和设备应增加1个储料斗以分别盛放机制砂和天然砂6.2.2如自行轧制

32、机制砂，应购置1套制砂设备。6.2.3按需配制机制砂清洗设备。6.2.4主要试验检测设备需求：水泥检测设备、集料筛、亚甲蓝测试设备、压力试验机、粗细集料压碎值测试装置、试验搅拌机、坍落度测试设备。设备名称型号性能能耗数量(台)砼搅拌机JS100060m3/h 2*18.5KW1胶砂搅拌机JJ-5285±10(r/min)/140±5(r/min)0.55/0.37KW1净浆搅拌机NJ-160A公转慢 62±5r/min自转慢 140±5r/min公转快 125±10r/min自转快 285±10r/min0.37KW1压力机

33、WES-600w最大试验力600KN2.1KW1电动搅拌器JJ-100W调速范围0-3000r/min 100W17. 质量控制7.1 本工法应遵循的质量控制标准7.1.1公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）7.1.2建筑用卵石、碎石（GB/T14685-2011）7.1.3建筑用砂（GB/T 14684-2011）7.1.4混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2003）7.1.5通用硅酸盐水泥（GB175-2007）7.1.6水泥胶砂强度检验方法（ISO）（GB/T-17671-1999）7.1.7普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）7.2 质量控制措施

34、7.2.1混凝土生产所用原材料都必须检验合格方能进场使用。7.2.2当机制砂或天然砂的细度模数发生变化时，应测试调节混合砂的配制比例，以维持混合砂的细度模数和级配曲线不发生较大变化。7.2.3混凝土浇筑时振捣时间应严格按规范执行，不得过振，脱模应及时养护。7.2.4根据有关标准和设计的要求控制混凝土拌和、运输、浇筑过程。8. 安全措施8.1 本工法应遵循的有关法律法规、标准有：8.1.1中华人民共和国安全生产法8.1.3公路工程施工安全技术规程（JTJ 076-1995）8.1.4公路项目安全性评价指南（JTG/T B062004）8.2 安全生产措施：8.2.1认真贯彻执行有关安全生产的法律法规。8.2.2成立健全的安全生产组织机构，设立专职安全员，建立健全安全生产责任制和安全生产三级教育制度。8.2.3安全生产经费应单独列帐，专款专用，确保安全防护设施到位有效。8.2.4相关搅拌设备和压力机严格按照相关操作规程操作。特别是砼搅拌机，使用前，应先检查设备状况，确定搅拌设备内无人或杂物后，方可启动设备，并做好检查记录。8.2.5各种临时施工用电线路要符合施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ46-2005）的规定，严禁乱搭乱接，电工及安全人员应经常巡查，并进行维护处理。9. 环保措施9.0.1 制砂施工场界噪声控制按建筑施工场界噪声限值（GB12523-90）要求执