砂率對(duì)混凝土可泵性的影響

  摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，施工行業(yè)正在逐步趨向機(jī)械化施工，混凝土的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，針對(duì)此現(xiàn)狀對(duì)混凝土的可泵性進(jìn)行研究，提出泵送合理砂率應(yīng)以粗骨料種類(lèi)粒徑和水泥用量為參數(shù)，并給出泵送合理砂率的范圍表，從理論分析和工程實(shí)踐證明是切實(shí)可行和合理的。

      關(guān)鍵詞：砂率 可泵性 影響

  0 前言

  所謂混凝土的可泵性是指在壓力作用下，混凝土在管道接頭或彎曲處的通過(guò)能力。在這些部位，混凝土的流動(dòng)局部受阻，其組成比例可能會(huì)引起一些變化，如果混凝土的可泵性不好，就首先會(huì)在這些部位形成堵塞。因此，要想提高混凝土的可泵性，就有必要對(duì)混凝土的組成材料的各組份含量進(jìn)行研究。本文主要圍繞砂率對(duì)混凝土的可泵性進(jìn)行討論。

  1砂率對(duì)混凝土可泵性的影響

  砂率是混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)基本參數(shù)之一。確定合理的砂率可使混凝土拌合物具有良好的工作性，在攪拌、運(yùn)輸和成型過(guò)程中，能滿(mǎn)足施工所需的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。

  泵送混凝土，必須具有良好的工作性，即:在攪拌、運(yùn)輸、卸料時(shí)不分層、不離析、不沁水，在泵送時(shí)不堵塞泵機(jī)和管道，在澆筑、成型時(shí)易振實(shí)，好抹面，選用合理的砂率尤為重要。

  但是直到目前為止，有關(guān)泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)中砂率的選用無(wú)據(jù)可查?；炷两Y(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收規(guī)范所規(guī)定的:通過(guò)0.315mm篩孔的砂不應(yīng)小于15%，砂率易控制在40%-50%范圍內(nèi)，太籠統(tǒng)也不適合當(dāng)前混凝土應(yīng)用情況，而且砂率偏高。泵送混凝土砂率，無(wú)論是選用還是試配都應(yīng)有個(gè)較準(zhǔn)確的范圍問(wèn)題，要確定泵送混凝土的合理砂率，必須從泵送混凝土拌合物的特點(diǎn)結(jié)合影響合理砂率的因素加以分析和探討，才能準(zhǔn)確的確定其范圍。

  2 影響混凝土砂率的因素

  影響混凝土砂率的因素很多，通常在石子粒徑較大、骨料級(jí)配較好、表面較光滑;細(xì)度模數(shù)較小、細(xì)顆粒較多;水泥用量較大;摻加摻合料;摻用外加劑;施工要求混凝土拌合物的流動(dòng)性低等情況下，宜采用較低砂率，反之宜采用較高砂率。

  混凝土中固體部分的空隙率是決定其穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)，固體顆粒體系的空隙率越小，其抗?jié)B性能越好，因而保漿及保水作用也比較好，可泵性就好，而空隙率的大小與砂率的大小緊密相關(guān)，圖1是用不同比例粗細(xì)骨粒組成的試樣測(cè)定的空隙率結(jié)果。

  由圖1可知，細(xì)骨粒含量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使空隙率增大，只有某一合適的范圍內(nèi)才能獲得較低的空隙率。即只有砂率在某一合適的范圍內(nèi)，混凝土才能達(dá)到較好的可泵性。

  (1)泵送混凝土，從其粗骨料最大粒徑來(lái)看，規(guī)范規(guī)定粗骨料最大粒徑與輸送管道內(nèi)徑之比碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5，泵送混凝土常用的輸送管道內(nèi)直徑為100mm和125mm，所以泵送混凝土拌合物的石子最大粒徑對(duì)于碎石宜小于等于31.5mm或40mm，對(duì)于卵石宜小于等于40mm或50mm.有些商品混凝土廠和施工單位擔(dān)心泵送有困難，粗骨料粒徑往往偏于取小些，常用20mm或31.5mm，因此，從石子最大粒徑的角度出發(fā)，砂率可不大于低流動(dòng)性混凝土的砂率。

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  (2)泵送混凝土從水泥用量來(lái)說(shuō)，過(guò)去鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)多采用低強(qiáng)度等級(jí)，如C20、C25、C30等，水泥用量相對(duì)較小，一般為300-400kg/m³，在這種情況下，泵送混凝土采用較高的砂率，如40%或40%以上是適當(dāng)?shù)模钱?dāng)前由于高層、大跨度和特殊結(jié)構(gòu)發(fā)展的需要，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不斷提高，采用C30、C35、C40強(qiáng)度等級(jí)已屢見(jiàn)不鮮，C50、C60強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋混凝土已較普遍應(yīng)用，其水泥用量已接近規(guī)范規(guī)定的最大水泥用量500kg/m³，在這種情況下，即使是大坍落度混凝土拌合物，如果不超過(guò)水量，特別是摻加外加劑時(shí)，分層離析和沁水現(xiàn)象基本可以避免，用增大砂率來(lái)改善粘聚性，保水性已不必要，因此砂率可以適當(dāng)減小。

  (3)泵送混凝土，從其摻外加劑來(lái)探討，外加劑已成為第五組分，目前幾乎沒(méi)有不摻外加劑的泵送混凝土。不論是減水劑、引氣劑、塑化劑還是泵送劑，均可達(dá)到增大流動(dòng)性，減少用水量，降低分層、離析、沁水現(xiàn)象，有利于攪拌、運(yùn)輸(包括泵送)澆筑、成型、密實(shí)等施工過(guò)程，所以砂率可以適當(dāng)降低。

  泵送混凝土，特別是大體積混凝土，為了滿(mǎn)足可泵性，降低水化熱，提高抗?jié)B性和節(jié)約水泥，在混凝土中均摻加一定數(shù)量的摻合料，如粉煤灰等粉狀材料或一定數(shù)量的膨脹劑，如UEA等，在水泥用量已較多的條件下再摻入這些粉狀材料(內(nèi)摻也有影響)，砂率也勢(shì)必降低。

  泵送混凝土的理論研究和工程實(shí)踐表明，細(xì)粉料(水泥、摻合料、0.315mm以下細(xì)砂)含量對(duì)混凝土拌合物的可泵性影響極大，如果細(xì)粉狀含量過(guò)少，混凝土泵送管道的內(nèi)壁沒(méi)有附著足夠的細(xì)砂和水泥漿(包括摻合料)組成的附壁層，而且混凝土拌合物分層、離析、沁水現(xiàn)象增大，導(dǎo)致中心料流摩擦阻力增大，使泵送狀態(tài)惡化、受阻。但細(xì)粉狀含量太大也是有害的，因?yàn)榧?xì)粉狀含量過(guò)大則需要較多的水，并形成粘稠的混合物，其沿管道運(yùn)動(dòng)的粘滯阻力大大增加，使泵送壓力增加，否則將導(dǎo)致堵塞管道。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定細(xì)粉料含量值，當(dāng)粗骨料最大粒徑Dmax=31.5mm時(shí)為350-400kg，當(dāng)Dmin=16mm時(shí)為400-450kg，由此可見(jiàn)當(dāng)水泥用量已達(dá)到或接近上述限值時(shí)就不需增大砂率。

  3 如何確定合理的砂率

  在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，往往以水灰比和石料最大粒徑來(lái)選擇砂率，通過(guò)以上分析，可確定出對(duì)高流動(dòng)性的泵送混凝土合理砂率的參數(shù)為用水量、水泥用量(包括細(xì)粉狀材料)、外加劑、石子種類(lèi)和最大粒徑。由于泵送混凝土基準(zhǔn)配合比規(guī)定坍落度為8cm，根據(jù)粗骨料粒徑、種類(lèi)就可確定相應(yīng)用水量為一定值。泵送混凝土的合理砂率應(yīng)當(dāng)由水泥用量(包括摻合料)、石子種類(lèi)和石子粒徑來(lái)選用，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出泵送混凝土砂率如表1.若水泥用量不是表中數(shù)據(jù)，可以采用插入法得出，以近似值選用。

  4 小 結(jié)

  在實(shí)驗(yàn)室和在大量工程實(shí)踐中，通過(guò)表1選擇的砂率是合理的，即可滿(mǎn)足在攪拌運(yùn)輸、卸料時(shí)不分層、不離析、不沁水、在泵送時(shí)不堵塞泵送和管道，在澆筑成型時(shí)易成型、振實(shí)、好抹面，而且硬化后強(qiáng)度較高，有助于不產(chǎn)生收縮、沉降和溫度裂縫。

  參考文獻(xiàn):

  [1]劉秉京.混凝土技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，1998.

  [2]李立權(quán).混凝土手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.

  [3]GB50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

  [4]JGJ55-2000，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].[5]CECF104:99，高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].