1.石家庄职业技术学院建筑工程系 河北石家庄 0500512.河北建工集团有限责任公司技术质量部 河北石家庄 050051
我国的地域比较辽阔，各地自产材料的性质存在一定的区别，材料的差异有时会对施工工艺造成一定影响。在我国西南地区，当地所产的砂大多为特细砂，本着就地取材和充分合理利用自然资源的工程建设基本原则，采用特细砂配制的混凝土应用比较广泛，但国内对采用泵送浇筑筒仓滑模施工的特细砂混凝土的研究相对比较少。
本项目为四川某新型干法水泥生产线四、五期4500 t/d技改生产线中包括多个筒仓工程，施工工期短，建设单位投产意愿强。因此准备采用施工速度快的滑模工艺，但该地区自产砂多为特细砂，采用特细砂配制的混凝土拌合物，粘聚性较大，需要搅拌的时间比粗、中砂时间长，且和易性差，当采用滑模工艺施工时，由于混凝土拌合物粘度大，极易产生坍塌、滑脱或拉裂等现象，不但影响正常的施工，而且还会对混凝土的实际强度和构件结构的使用寿命产生较大影响。如改用粗、中砂配制混凝土，初步核算材料成本将增加200余万。且材料供应不能满足连续施工的要求。针对上述问题项目部与高校建立了校企合作课题组进行科研攻关，对特细砂在筒仓滑模混凝土施工中的应用进行深入研究。以期满足施工工艺要求和适合筒体结构特点的特细砂混凝土的配合比和施工方法，达到提升筒仓滑模的整体施工质量水平，提高工程施工进度，降低施工成本的目的
首先，课题组分析了特细砂混凝土与普通混凝土的相同点和区别点，经研究对比分析发现：
1、采用特细砂配制的混凝土，其强度与普通粗、中砂配制的混凝土相似，但在进行配合比设计时，需考虑降低砂率；砂子愈细，用砂量应愈少，以满足提高强度、改善性能及节约水泥的要求。这就要求应通过试验研究确定适用于泵送浇筑滑模施工的较合理砂率。
2、特细砂混凝土宜配制低流动性混凝土，其坍落度不大于3cm。而水泥生产线的筒仓高度一般都在20m以上，这与施工应用的筒仓滑模和泵送浇筑工艺所需要的坍落度存在矛盾。根据《混凝土泵送施工技术规程》和《滑动模板工程技术规范》相关规定要求，泵送混凝土输送的最佳坍落度为10 cm～18cm和12 cm～18cm，否则是不易泵送的，除非其他条件具有较好的匹配。混凝土的坍落度直接影响其可泵性能。如果坍落度过大，虽然流动性好，但是混凝土易产生泌水或离析现象；坍落度过小，混凝土的流动性能受到影响，输送管道阻力增大，两者都有可能造成堵管的后果。所以泵送和滑模施工的混凝土砂率偏高、用量砂多，为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性，以便于运输、泵送和浇筑，其混凝土的砂率要比普通流动性混凝土增大砂率6%以上，约为38～45%。
各种砂率下混凝土性能对比表
3、采用特细砂配制的混凝土拌合物粘聚性较大，比较适宜进行机械搅拌、机械振捣，搅拌时间应比粗、中砂配制的混凝土延长1～2min，如发现拌合物出料不均匀，或砂浆与石子存在分离现象时，应二次搅拌均匀后才能入模。根据有关规定，在筒仓初滑时，第一层混凝土强度应达到0.2-0.4MPa或混凝土贯入阻力值达到0.30-1.05KN/cm2时，缓慢试滑1-2个千斤顶行程的高度，并对模板系统、滑模装置和混凝土强度情况进行全面、仔细检查，确定符合要求后，方可转为正常滑升。筒仓正常滑升的整个施工过程中，如无特殊情况不允许停滑，并且相邻两次模板提升时间间隔不宜超过0.5h。
4、在筒仓滑升前，为确保筒仓的滑升程序或滑升速度与混凝土出模强度相匹配，还应结合现场的实际情况，考虑：a、环境温度条件；b、混凝土原材料变化及变化的强度等级；c、仓体结构特点，包括结构形式、构件截面尺寸及仓壁配筋情况；d、模板条件：包括模板表面清洁状况及清理维护情况等因素。特细砂混凝土与普通混凝土在早期强度时的增长速度有所不同，这就要求掌握滑模的提升时间要准确，如混凝土强度较小时，由于其粘度性较大，保水性好，水分集中在混凝土内部，此时滑模提升将造成混凝土坍塌；如混凝土强度已超过初凝时强度，则增大了混凝土表面与模板之间的摩擦力，易造成混凝土拉裂、麻面及起砂等现象，且会影响混凝土结构内部的水化反应、密实度和整体强度。
因此，对于采用泵送浇筑的筒仓滑模施工的筒体结构施工而言，需进行具体的试验、研究，才能确定满足施工工艺要求和适合筒体结构特点的特细砂混凝土的配合比和施工方法。
课题组针对上述研究发现结果进行特细砂混凝土在筒仓滑模施工中的应用研究，通过试验分析特细砂混凝土的特性，采用综合试配法的原则进行了混凝土的配合比设计研究，探寻砂率、水灰比、粉煤灰及矿粉掺量和外加剂掺量等单一因素对其产生的不同影响程度，并综合泵送混凝土的要求和筒仓滑模工艺施工的特殊要求，在满足混凝土设计强度等级的前提下，调整用于配制特细砂混凝土的原材料及掺加料、外加剂用量，使其满足筒仓滑模和泵送混凝土的早期强度、和易性、粘聚性以及保水性的要求，以实现泵送混凝土进行筒仓滑模的施工过程。同时通过对现场施工实际条件下理论分析，反复试验探求出与现场作业相匹配的最佳筒仓滑模提升时间。
筒仓滑模混凝土配合比与相关性能关系
经过课题组反复的理论分析、试验验证最终研究出如下结果：
1、满足满足筒仓滑模和泵送混凝土的早期强度、和易性、粘聚性以及保水性的要求的特细砂混凝土配合比为：水泥：砂：石：水：粉煤灰：泵送剂=387：661：1079：205：68：4.53，
2、与现场施工作业条件相匹配的最佳筒仓滑模提升时间为2小时30分组至3小时50分钟。
课题组把以上研究成果在该项目筒仓滑模混凝土中予以实施后，取得了令人满意的效果。筒仓整体滑模一次施工成型，未出现混凝土坍塌、混凝土拉裂、麻面及起砂等现象，课题组对成型后的筒仓混凝土工程进行混凝土实体强度、垂直度及外观效果等方面检测，均满足要求，大大超过国家质量合格标准。提升了筒仓滑模的整体施工质量水平，提高了工程施工进度，降低了施工成本，经项目部初步核算，产生直接经济效益185万元。在此之后，课题组总结了本次研究成果，形成企业工法，在全公司范围内推广实施。在公司及兄弟单位得到广泛应用，截止至2019年年底，本研究成果在4个类似工程项目中应用，效果反应良好。累积产生直接经济效益575万元。为提高企业竞争力做出了贡献。
作者简介：赵亮，1973.8，男，汉，天津，大学本科，石家庄职业技术学院建筑工程系 高级工程师，建筑施工；默英丽，1971.5，女，汉，石家庄，大学本科，河北建工集团有限责任公司技术质量部，正高级工程师 建筑施工。