浅谈混合砂在泵送混凝土中的应用

摘要：随着天然河砂资源的日益枯竭，采用人工砂的呼声越来越高，本文介绍采用宜宾细砂与卵石破碎出的机制砂按比例混合作为混凝土细集料，配制泵送混凝土。在永川长江大桥成功应用，创造了一定的经济效益。

关键字：混合砂；泵送混凝土

中图分类号：TU528.53

前言

永川长江大桥工程位于重庆三环高速公路永川至江津段，该工程路线全长1895.8米，主桥总长1008米，引桥总长887.8米。根据项目部试验室、材料部前期的地才市场调查，重庆地区天然砂主要以长江特细砂、宜宾细砂为主，产砂区位于工程所在地，运输便利，人工砂主要是以卵石破碎的机制砂为主。天然黄砂资源匮乏，或从湖南岳阳运进，运距远，价格昂贵。

从现场施工条件及施工组织来看，主桥30#、31#、34#、35#辅助墩及引桥盖梁均采用泵送施工。

项目部技术人员根据以上两种情况，采用了宜宾细砂与卵石破碎出的机制砂按比例混合作为混凝土细集料，配制泵送混凝土。在永川长江大桥成功应用，创造了一定的经济效益。

1.混合砂应用原理

通过分别对质量合格的机制砂、天然细砂进行筛分试验，计算出各自的细度模数及各筛孔的累计筛余百分率，然后通过电算表格调整二者比例使混合砂级配曲线符合或接近中线，从而确定最佳掺配比例。

在确定好掺配比例后，进行试验室内的混凝土试配，通过试验坍落度、和易性、扩展度、坍落度损失等指标验证计算结果的准确性。当试验所需的各指标均满足泵送要求时，确定最终配合比。在施工过程中，要对机制砂与细砂的细度模数按要求检查，根据每批进场原材的具体情况及时计算，调整两种砂的比例，以保证良好的工作性能。

2.配制要点

2.1 原材料选定

配制泵送混凝土选择的主要原材料为水泥、粉煤灰、两级配碎石、砂、减水剂。

2.2 机制砂、天然细河砂筛分试验

试验人员取回材料样品，在其他指标试验完成并合格后，重点进行两种砂的筛分试验。

2.3 确定混合砂的合理掺配比例

将累计筛余量输入预先编辑好的电算表格，通过调整两种砂的掺配比例使合成曲线满足或最接近中线，此时混合砂的级配最佳，选定这个级配的混合砂进行混凝土计算、试配混凝土。

2.4 理论配合比计算

配合比设计时相关要求如下：

（1）单位用水量及坍落度是根据材料的质量、压送距离、输送管管径、当地气候条件、浇筑方法及浇筑部位等确定。混凝土要有良好的可泵性，施工现场现场坍落度需满足下表要求，且应具有良好的粘滞性。

（2）胶凝材料用量是混凝土强度、可泵性、耐久性的重要指标。根据国家标准的有关规定设计时胶凝材料控制在490kg/m3以内。

（3）砂率。高扬程泵送混合砂混凝土的砂率尤为重要。没有合适的砂率可以说就无法满足高扬程混凝土泵送要求。但砂率也是影响混凝土耐久性的重要指标之一，较小砂率可以使混凝土体积稳定性好，混凝土开裂的几率减小；改善所浇筑混凝土的浮浆厚度；也可以降低胶凝材料用量、降低水化热、减少收缩等。但较高的砂率可以改善混凝土的可泵性。

2.5 混合砂泵送混凝土试验室试拌。

在确定理论配合比后，接下来要进行的混凝土配合比的试验室试拌工作，目的是检验理论配合比的实际工作性能。如果工作性不理想，就要及时调整混合砂的掺配比例、砂率、水胶比等指标，直至达到设计要求。

2.6 混合砂泵送混凝土性能检验

混合砂泵送混凝土的性能检验包括两个方面：①混合砂泵送混凝土力学性能的试验；②混合砂泵送混凝土施工性能检验。

（1）混合砂泵送混凝土力学性能的试验

在施工时制作混凝土150mm×150mm×150mm试块，放入标养室养护，待28d龄期试验。

（2）混合砂泵送混凝土施工性能的检验

混合砂泵送混凝土的施工性能检验主要有泵送扬程测试、坍落度损失。

①泵送扬程测试。为检测混合砂混凝土的泵送扬程，在现场模拟施工最高墩柱时的情景。主要采用高度折算法，即将垂直泵送距离通过数学换算得到水平泵送距离，通过接长泵管达到模拟的效果。

②坍落度损失。当混凝土泵送试验开始后，对罐车刚放出的混凝土及泵管出口处的混凝土取样，进行坍落度损失试验，主要是比较在经过泵管输送后混凝土的坍落度损失。然后将做完坍落度试验的泵管口出混凝土装入用润湿后的容积桶中，以浸湿的土工布覆盖，过半小时、一小时分别进行坍落度经时损失试验。

2.7混合砂泵送混凝土拌制

（1）设备要求。混凝土的配料必须选用自动计量装置。拌和站材料称配置精度允许偏差1%～2%以下。由于采用机制砂与天然细砂混合，泵送混凝土碎石采用两级配，所以要求混凝土拌和站的上料仓必须为四套，且每种规格的地才分别计量。

（2）投料顺序。投料顺序按设计要求，粉煤灰宜与水泥同步，外加剂宜后于水和水泥。

（3）搅拌时间。由于混合砂的加入，使材料规格增多，为使各种材料混合均匀。必须严格控制混凝土的搅拌时间。

3.材料

3.1材料：混合砂泵送混凝土施工主要材料为水泥、粉煤灰、碎石、机制砂、天然细河砂，按设计及规范要求进料。

（1）水泥：普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5级。

（2）水：拌和用水为PH≈7的日常饮用水，满足《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）要求。

（3）集料：泵送混凝土采用的粗集料最好为针片状含量少，粒径在5-26.5mm两级配且级配良好，清洁、坚硬、耐久的碎石。在细集料选择上，选用细度模数在2.8-3.5之间的机制砂与细度模数在1.9-2.2之间的天然细河砂。

（4）粉煤灰：选用II以上。

（5）外加剂：宜选用羧酸类缓凝高效减水剂。

4.质量控制

4.1混合砂的质量检验满足规范要求。

4.2注重混合砂掺配比例的现场控制。在机制砂、河砂进场后要及时进行筛分试验，计算各自的累计筛余，确定掺配比例，保证混合砂的级配良好。

4.3在每批新外加剂进场后，要按照设计配合比，取回现场的水泥、粉煤灰、地材才等进行试拌，已确保外加剂与胶凝材料及地材的相容性。防止由于适应性差引起的砼离析、泌水。

4.4在每批新外加剂进场后，还要做凝结时间试验，确定缓凝时间满足施工要求。

4.5碎石进场后，重点检验针片状含量及含泥量、碎石级配等影响混凝土泵送效果的指标。

4.6拌和站定期标定，保证计量精度。

4.7混凝土搅拌过程中，严格控制搅拌时间，保证材料均质性。

4.8当在混凝土泵送过程中，如间歇时间过程，砼坍落度不足，严禁加水，应当在技术人员的指导下用追加减水剂的方法解决。

5.结束语

5.1 混凝土和易性好。宜宾细砂细度模数在，且颗粒较多，而项目部选用的机制砂细度模数为，两者按比例混合后，颗粒较细的宜宾砂填充在机制砂颗粒中间，达到了密实效应，完善了颗粒级配，使混凝土的和易性较使用单一砂明显提高。

5.2 混凝土泌水率降低。由于机制砂的掺入，机制砂中所夹带的石粉引入混合砂中，这就是混合砂的吸附外加剂的效果增加，不宜因为外加剂称的波动导致混凝土泌水离析。

5.3 砂的细度模数稳定。相比天然砂，混合砂在细度模数的稳定性上有很大优势。天然砂由于采集的河段不同会导致细度模数波动，但混合砂是根据最佳级配曲线确定掺配比例，细度模数相对稳定。

5.4 使用范围广。从地理条件考虑，适用于无优质天然砂资源，机制砂、天然细砂资源丰富的地区。

参考文献：

[1]《苏通长江大桥北塔柱高扬程泵送混凝土施工技术》

[2]《高性能混凝土泵送技术》

[3]《公路桥涵施工技术规范》