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配重铁砂砼可行性优化

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：杨延超

[导读]

        中铁七局集团第四工程公司
        一、工程概况
        施州大桥在梁体的悬浇过程中，将陆续从17′号块开始在边跨进行共计7个部位的不同阶段的铁砂混凝土配重施工。铁砂混凝土的设计给定容重分为：35KN/m3、38KN/m3两个级别。
        二、铁砂混凝土配合比的确定
        1、材料选定：
        铁矿石：理论表观容重3.815t/m3，堆积密度：2.28 t/m3（计算确定）。铁砂：理论表观容重3.900t/m3，堆积密度：2.34 t/m3（计算确定）。水泥：P.O42.5硅酸盐水泥。外加剂：聚羧酸高效减水剂。外掺料：矿粉
        2、配合比拟定：
        水泥：铁砂：铁矿石：矿粉：外加剂：水=450：1237：1533：49：6.986：155，拟定配合比中达到的理论容重3.43t/ m3。
        3、试配情况分析
        此次按照拟定配合比共做了三个15cm×15cm×15cm的标准试件，现场坍落度为8cm。其干重量分别为10.520kg、10.620kg、10.858kg，以上重量均为电子秤计量，将其换算为干容重分别为3.12t/m3、3.15t/m3、3.22t/m3，取平均值为3.16t/m3。
        4、配合比可行性分析
        从以上数据可以看出实际容重与理论容重有一定差别。造成此问题的原因主要为：
        1）根据混凝土设计原理，在混凝土的水灰比中仅20%的水用于水泥水化，而80% 的拌合水将在混凝土硬化过程中散失。由此，先前的理论容重将变为3.43-0.155×0.8=3.306t/m3。
        2）可能由于次此试配由人工振捣，混凝土试块未完全密实，导致容重下降。

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        3）可能由于整个试配过程中存在不可避免的各种误差所致。
        改进措施：根据当细骨料含量为整个骨料的60%时其混凝土密度最大的统计验证，将混凝土中铁砂调整为1662kg，同时在施工中采用强制式搅拌机，并加强振捣。
        三、泵送工艺分析
        1 重混凝土可泵性的技术难点及先决条件
        重混凝土与普通混凝土的主要区别在于密度的大小。普通混凝土一般不考虑密度问题，而重混凝土的密度是设计要求的一个重要指标，而且在重混凝土施工时要考虑实际施工密度的均匀性问题，这就使重混凝土的坍落度不能过大，一般规定在1O～30mm之间，即使掺加减水剂坍落度也不宜超过100mm。所以重混凝土泵送的坍落度也宜控制在100mm左右。因此重混凝土泵送应具备的先决条件是是坍落度小但泵送阻力不能大。
        2 影响可泵性的因素分析
        一般影响混凝土泵送的主要原因在于泵送阻力的大小，而阻力的大小一般取决于三个因素：（1）混凝土在泵管中的摩擦系数；（2）混凝土本身的密度；（3）泵送距离及管道弯头数量。我们认为混凝土材料与管道的摩擦系数是主要因素。实际泵送由于工艺和现场环境所限一般必须至少需要三到四个管道弯头，一般每增加用一个管道弯头泵送距离约减少5％，如按管道弯头总影响参数约20％计算（不考虑摩擦系数）。因此不论泵送重混凝土还是泵送普通混凝土配合比的设计必须考虑和解决泵送阻力的问题，即减少混凝土材料与泵管的摩擦系数。
        3 泵送重混凝土材料分析
        为减少重混凝土泵送阻力，必然涉及到原材料的品种及级配问题。首先由于重混凝土采用粗细骨料均为铁矿，根据力学常识，铁的摩擦系数要小于砂或石的摩擦系数；另外重混凝土的细骨料采用中砂，含有大量的细粉料，这无疑给混凝土的和易性、保水性、可泵性提供了有利的条件。所以从材料分析上看重混凝土的材料物理性能更适合泵送，尤其是低坍落度混凝土的泵送。
        四、评估及建议
        当铁砂混凝土容重大于3.5t/m3时，在操作上已没有本质区别（铁矿石比重通常为4.0左右），均需掺加纯钢料（如比重为7.85的钢珠、钢砂）才能实现。
        根据既有施工条件、恩施本地的地材特点以及满足可泵性，建议将铁砂混凝土的容重调整为3.2～3.3t/m3，优化施工工艺，确保工程有序推进。