第９卷笫１期 石家庄铁路职业技术学院学报 ＶＯＬ．９ Ｎｏ．１ ２０１０年３月 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＩＪｌＡＺＨＵＡＮＧ ｆＮＳＴＩＴＵＴＥ ０Ｆ ＲＡＩＩ （ＡＹ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ Ｍ ａｒ．２ ０ ｌ ０ 长距离泵送混凝土配合比设计与施工 赵桂荣 （中铁建总公司第十四集团公司第四分公司 山东济南２５０００２） 摘要：为确保海洋环境中长距离泵送混凝土钻孔桩的质量，从混凝土工作性、耐久性、可泵性 等方面进行试验研究。 关键词：长距离泵送 海工混凝土 钻孔桩应用 中图分类号：Ｕ４４４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１８１６（２０１０）０１—０００８—０５ １ 工程概况 青岛海湾大桥位于胶州湾北部，是我国北方寒冷海域一座大型海上桥梁集群工程，主线全长 ２６．７６７ ｋｍ，其中跨海大桥２５．８８０ ｋｍ。本合同段为第四合同段，起点为红岛互通西终点，顺接红岛 互通内主线非通航孔桥。起止桩号为：ＫＩ５＋８３０￣Ｋ１９＋１３０，长度为３ ３００ ｍ；本合同段桥墩采刚群 桩基础，一个承台下设４根直径为１．６ｍ钻孔灌注桩，均为摩擦桩，桩长５１．０ ｍ～５９．０ ｍ；大桥设计 使用年限为１００年，钻孔桩海工混凝ｌ十设计强度等级为Ｃ３５Ｆ３００。施工中，我们从原材料选择与控 制、配合比设计和耐久控制等方面入手，对钻孑Ｌ桩高性能海工混凝土技术进行了试验研究，取得的 研究成果已成功应川于现场施Ｌ。 ２原材料 （１）水泥。山东日照大宇水泥厂生产的Ｐ．Ｉ５２．５硅酸盐水泥。其烧失量１．４５％；总碱量０．５４％； ＳＯ３含量２．３４％；ＭｇＯ含量２．８２％；Ｃ３Ａ含量７．９０％：不溶物０．６９％；氯离子含量Ｏ．０２％；比表面 积３３０ ｍ ｇ；３ ｄ、２８ ｄ抗折强度６．３ ＭＰａ、９．６ ＭＰａ；３ ｄ、２８ ｄ抗压强度２９．０ ＭＰａ、５６．４ ＭＰａ；安 定性合格。 （２）磨细矿渣粉：青岛家棵足球一 贸公司生产￥７５矿渣粉。其密度２．８３ ｇ／ｃｍ ；比表面积 ４１０ ｍ ／ｋｇ；流动度比１００％；ＳＯ３含 １．３４％；ＣＩ’含量０．Ｏ１％；烧失量１．１５％；ＭｇＯ含量１１．２４％； 总碱量０．８５％；８ ｄ、２８ ｄ活性指数８７％、９９％。 （３）粉煤灰：日照华能电厂１级粉煤灰。其细度７．３％；烧失量３．３９％；需水量比７５％；Ｓ０３ 含量０．６０％；含水率０．１％；游离氧化钙０．１９％；碱含量１．４９％：Ｃｌ’含量０．０１％。 （４）细骨料：青岛平度徐里Ｉｌ区中砂。其细度模数为２．８；表观密度２ ６２０ ｋｇ／ｍ ；堆积密度 １ ４１０ ｋｇ／ｍ ：紧密密度１ ５９０ ｋｇ／ｍ ；含泥量１．２％；泥块含量０．２％；ＣＩ‘含量０．００１％；坚固性６％； 有机物合格。 收稿日期：２００９－１０－２４ 作者简介：赵桂荣（１９６５一），汉，山两火同人，学一Ｉ：，丁程师，研究方向工程技术。 ８ 第１期 赵桂荣 长距离泵送混凝土配合比设计与施工 （５）粗骨料：沂水磊鑫生产碎石，采用５－－￣１０ ｍｍ、１０￣２０ ｍｍ两级配的碎石合成级配（５￣１０ ｍｍ ４０％， １０￣２０ ｍｍ６０％）；其表观密度２ ６８０ Ｋｇ／ｍ ；吸水率０．７２％；含泥量Ｏ＿３％；泥块含量０．２％；ＣＩ’含量 ０．０１％；坚固性２％；压碎值１１＿３％；ＳＯ３含量０；空隙率４３％；针片状颗粒含量３＿３％。 （６）外加剂：①－曲卡（中国）建筑材料有限公司生产的高效缓凝３ ３０１ｃｅ—Ａ型聚羧酸高效减水 剂。其减水率为２５．５％；含气繁４．０％；２８ ｄ收缩率比９８．７％；３ ｄ、７ ｄ、２８ ｄ抗压强度比为１５９％、 １３８％、１２７％；ＣＩ。含量０．０５％；总碱量（Ｎａ２Ｏ＋０．６５８Ｋ２Ｏ）０．４６％；对钢筋无锈蚀作用。②江苏博 特新材料有限公司生产的ＪＭ．２０００￣ 引气剂。其减水率为８．９％；泌水率比６５．１％；含气量４．０％； 含 量５９．７４％；密度１．１４８ ｍ ；ＰＨ值８．４：ｃｌ。含量０．０１％；总碱量（Ｎａ２０＋０．６５８Ｋ２０）３．８１％； ３ ｄ、７ ｄ、２８ ｄ抗压强度比为９８％、９３％、８６％。 （７）水：饮刚水。 ３混凝土性能试验 ３．１混凝土配合比 钻孔桩海工混凝土是针对混凝＿十结构在海洋环境中的使用特点，采取以下措施保证混凝土达到 设计要求：通过规定掺加一定量矿粉乘１粉煤灰保证混凝土的低渗透性；通过引气和气泡质量控制保 证其抗冻性；通过掺加矿粉保证耐磨性（抗海冰冲磨）；通过活性骨料含量、总含碱量、掺 加矿粉和粉煤灰防 碱集料反应；通过使刖低热水泥、掺加矿粉与粉煤灰降低水化热，浇筑时采用 对混凝＿十内部降温控制热应力裂缝。经过反复试配、调整得到钻孔桩用海工混凝土配合比见表ｌ。 表１钻孔桩ｃ３５混凝土配合比 Ｃ３５钻孔桩混凝土性能检验结果：坍落度２２０ ｍｍ；７ ｄ、２８ ｄ抗压强度４４．９ ＭＰａ、５７．３ ＭＰａ； ２８ ｄ通电量８１７ Ｃ；２８ ｄ扩散系数２．８（１０－￣２ｍ ／ｓ）；混凝土抗裂性能评价为ｌ级。 ３．２投料搅拌工艺试验 考察不同的投料方式及搅拌时间对混凝土拌合物的和易性的影响，投料方式１：全部料一次投 入机内拌合２．５ ｍｉｎ，塌落度为ｌ１．８ ｃｍ；投料方式２：胶凝材料加骨料加部分水，拌合６０ ｓ，再加入 剩余水和外加剂再拌９０ Ｓ，塌落度１４．５ ＣｌＴＩ；投料方式３：骨料加２／３水拌３０ ｓ，加入胶凝材料再拌 ３０ ｓ，在加入剩余的水拌３０ ｓ最后加入外加剂拌９０ ｓ，塌落度２Ｏ．５ ｃｍ．。在三种投料搅拌方式中，第 三种搅拌方式的混凝土塌落度大，混凝土的和易性好。为了在低水胶比的条件下拌制大塌落度混凝 土，宜选用第三种投料搅拌方式。 ３．３耐久性试验 主要研究混凝士耐海水侵蚀、抗冻融循环、抗渗透能力。 ３．３．１耐海水侵蚀试验 取工程环境水（海水）作为侵蚀液，按照选定的配合比制作试件一组，标养２４ ｈ候脱模，在经 ５Ｏ。的热水快养７ ｄ，然后分别放进标准养护室中养护和工程环境水（海水）中浸泡。为了更好的符 合 程环境水（海水）的实际情况，试件在 ’ｒ程环境水（海水）的浸泡过程中，每天用１ Ｎ硫酸滴 ９ 石家庄铁路职业技术学院学报 ２０１０年第１期 定以中和试件在溶液中析出的氢氧化钙，并用搅拌器不断地搅拌，使溶液流动，试件在标准养护２８ｄ 和在海水中养护２８ ｄ后，取出搽干用微型电子实验机试验比较，耐蚀系数Ｋ＝０．９５，标准要求Ｋ＞０．８０， 即认为耐海水硫酸盐侵蚀性能较好。 ３．３．２冻融循环试验 按所选配合比制作试件，按快冻试验方法进行混凝土冻融试验，达到３００个循环后，混凝土的 相对动弹性模量值７０％，重量损失率２．３％符合要求。 ３．３．３抗渗透能力试验 我们对试桩进行了钻芯取样，对试样进行标准养护，进行龄期艺８ ｄ和８４ ｄ的电通量试验和氯离 子扩散系数试验。试验结构见表２、表３。 表２叱通量测试结果 表３氯离子扩散系数测试结果 序号 ｌ ２ ３ 平均深度／ｍｍ １Ｏ ９．８ ９．８ 辅助变量 ０．０１２８１ 扩散系数／（ｍ ／ｓ） ２．１３Ｅ．１２ ． ２．０９ Ｅ－１２ ２．０９ Ｅ．１２ 平均扩散系数／（ｍ ／ｓ） ２．１ Ｅ．１２ 注：以上为龄期２８ ｄ的测试值，试验结果符合ＪＴＪ２７５－２０００规范标准 序号 ４ ５ ‘６ 平均深度／ｍｍ ｌ０．７ ｌ０．４ ｌ０．８ 辅助变量 Ｏ．０１２９４ 扩散系数／（ｍ２／ｓ） １．１９ Ｅ．１２ １．１３ Ｅ．１２ １．１６ Ｅ－１２ 平均扩散系数／（ｍ２／ｓ） １．１６ Ｅ．１２ 注：以上为龄期８４ ｄ的测试值，试验结果符合ＪＴＪ２７５．２０００规范标准 ４泵送可行性试验 长距离泵送起点桩号Ｋｌ８＋ｌ １０，终点桩号Ｋ１９＋０７０，直线距离长９６０ ｍ、弯管距离４０ ｍ，共 计１ ０００ ｍ。首先选择了三一重＝ｆ：集团专为海：Ｉ＿．砼生产ＨＢＴ８０Ｃ一２１２２１１１型砼输送泵，适宜于长远、 超高距离输送砼，主要参数见表４。 另外，混凝土压力泌水量又是影响混凝十泵送的一个重要因素，因此经过混凝土拌合物在受压 条件下的泌水量试验，结果见表５。 可以看出：Ｗｐ．１混凝士塌落度小，受压泌水量也小，但是阻力大，Ｗｐ，４混凝土的混凝土塌落 皮大，受压泌水量也大，但是阻力也人，冈此选择混凝土塌落度１８￣２２ ｍｍ，受压泌水量较小，阻 力也较小。符合施工要求。 １０ ５第１期 赵桂荣 长距离泵送混凝土配合比设计与施工 表４ ＨＢＴ８０Ｃ．２ １ ２２１１１型砼输送泵主要参数 拖泵型号技术参数 ＨＢＴ８０Ｃ．２ ｌ ２２１１１ 一 混凝土理论输送压力（ 氐压／高压）：ＭＰａ ｌ４／２２ ～～～ 混凝土理论输送量（低 苛压）：ｍ ／ｈ ８５／５０ 川 电动机额定功率：ｋＷ ｌｌ０＋ｌ１０ 主油泵排量：ｍｌ／ｒ １９０＋１９０ 最大骨料尺 ｍｌ５０ｍｍ ５０ 输送管径 寸：ｍｍ １２５ｍｍ ４０ ’砼坍落度：ｍｍ ｌＯＯ～２３Ｏ 输送缸直径×最大行程：ｍｍ ９２００×２ １００ 料斗容积×上料高度：ｍ ／ｍｍ ０．７×ｌ ４２０ 外形尺寸长×宽×高：ｍｍ ７ ３９０×２ １００×２ ５３２ 类型 Ｓ阀ＩＩＩ型电动机拖泵 表５不同塌落度的混凝土拌合物在管道内受压泌水量 泵送工艺 直线布管固 弯管布管图 ｌ １０００ ｍ布管图 ｌｌ ＿ ＿一石家庄铁路职业技术学院学报 ２０１０年第１期 ５．１合理布管见图１ 管道敷设时要求路线短、弯道少、接头密、固定牢靠。 ５．２由于泵送距离长，对泵送混凝土前的润滑做了优化，顺序见图２ （１）泵送凝土前，先泵送Ｉ～２方水 于润湿管道和检验管道的密封性，并给管道降温。 （２）接着泵送０．５ ｍ 左右水泥浆；作川如下： ①由于使用 ｌ５０输送管道，管道的直径大，流动速度慢，水与砂浆亲密接触的时间长达２０ ｍｉｎ 以上，水泥浆能有效地阻止水和砂浆的接触，防止冲刷堵管。 ②填充管道之间的缝隙，有效防漏。 （３）接着泵送２ ｍ 砂浆（砂浆的比例：水泥：砂子＝２：１）以进一步润滑管道；最后才泵送混 凝土。 传统的泵送工艺图 超长距离泵送工艺图 图２泵送工艺图 ６结语 （１）本合同段共有钻孔灌入桩４２０根，全部为Ｉ类桩。 （２）实际施工输送直线水平长达１ ０００ ｍ，混凝土灌注顺利，没有发生离析和堵管现象。 （３）施工中应注意投料搅拌 Ｊ二艺，控制好混凝土的塌落度。 （４）配置长距离泵送海工混凝土，宜参加矿粉、粉煤灰和高效外加剂，已达到混凝土拌合物良 好和易性以及混凝土的耐久性要求。 （５）运输设备的运输能力廊适应混凝士凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。 运输过程中应确保混凝土不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。 （６）根据目前钻孔桩成桩质量检测和取芯结果来看，混凝土的施工质量控制较好，耐久性试验 结果符合要求。 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｐｕｍｐ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ ＺＨＡＯ Ｇｕｉ—ｒｏｎｇ （Ｎｏ．４ Ｂｒａｎｃｈ ｏｎ Ｎｏ．１ ４ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｊｉ’ｎａｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５０００２ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｕｍｐ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｏｃｅａｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ａｒｅ ｃａ￣ｉｅｄ ｏｎ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ，ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｐｕｍｐａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｕｍｐｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｏｒ ｏｃｅａｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ １２
