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粉煤灰在黃河?xùn)|安樁壩混凝土中的摻和技術(shù)及應(yīng)用
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摘要:黃河?xùn)|安灌注樁壩施工中,為了解決混凝土離析現(xiàn)象,避免斷樁,在混凝土中摻和了粉煤灰,應(yīng)用粉煤灰的性能,改善了混凝土的和易性,增加混凝土的稠度,保證了樁壩質(zhì)量。同時(shí)減少了水泥用量,降低了工程成本,獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明,水利工程水下混凝土中摻和粉煤灰,效果良好,可以作為同類工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:粉煤灰 混凝土 摻和 應(yīng)用
黃河下游防洪基建工程中的堤防加固、河道整治工程,如混凝土灌注樁壩、混凝土防滲墻、砂袋壩等施工均采用水下導(dǎo)管澆注法。導(dǎo)管施工法首先要求混凝土拌和物達(dá)到較強(qiáng)的和易性。在保證質(zhì)量的前提下為使混凝土拌和物在導(dǎo)管中靠自重作用產(chǎn)生流動(dòng),并均勻、密實(shí)地填滿槽孔,同時(shí)保證混凝土拌和物的粘聚性,避免離析,杜絕斷樁,改善混凝土的和易性至關(guān)重要。河南省焦作東安灌注樁壩,是黃河下游河道整治新結(jié)構(gòu)護(hù)岸(灘)型工程,經(jīng)過分析研究和調(diào)配試驗(yàn),在混凝土施工中,采用了粉煤灰摻和技術(shù),完成了灌注樁1820顆,長(zhǎng)52780m,混凝土方量26530m3。經(jīng)檢測(cè),強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,保證了樁壩質(zhì)量,減少了水泥用量,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
一、粉煤灰的摻和技術(shù)
1.粉煤灰的主要成分及性能 粉煤灰為粒徑1~50μm的微細(xì)玻璃體球形顆粒,以sIo2為主要成份,含有少量的K2o、Na2O,是優(yōu)良的活性混合材料。
2.粉煤灰的選擇 (1)技術(shù)指標(biāo) 燒失量<8%,含水量<1%,so3含量<3%,細(xì)度(用80μm方孔篩篩余)<8%,需水性(粉煤灰凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量,以重量計(jì))<50%,28d抗壓強(qiáng)度(與不摻粉煤灰水泥硬練膠砂28d抗壓強(qiáng)度之比)>75%。 (2)級(jí)別與選用 粉煤灰分I、II、III共3個(gè)級(jí)別。為保證混凝土質(zhì)量,達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1956-79)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo),選用I級(jí)粉煤灰混合材料。由于粉煤灰屬水硬性混合材料,貯運(yùn)粉煤灰時(shí),必須注意防潮、防水,避免結(jié)塊,應(yīng)隨用隨運(yùn)。貯存期超過3個(gè)月,必須重新進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)定,符合要求方可選用。
3.粉煤灰摻量的原則 根據(jù)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,摻粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以基準(zhǔn)混凝土配合比為基礎(chǔ),按等稠度、等強(qiáng)度、等級(jí)原則,用超量取代法進(jìn)行調(diào)整。
4.粉煤灰摻用方法 (1)干法 即在拌和混凝土?xí)r與水泥一齊加入,簡(jiǎn)便易行,容易操作,黃河?xùn)|安混凝土樁壩施工即采用干法。 (2)濕法 將粉煤灰加入水中,拌制成漿狀,然后按定量加入,但粉煤灰中的水分應(yīng)計(jì)算到混凝土的總用量?jī)?nèi),此種方法施工較復(fù)雜,一般不宜采用。
5.摻和粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì) 摻和粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)按下列步驟進(jìn)行: (1)首先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行普通混凝土基準(zhǔn)配合比的設(shè)計(jì),然后按表1選擇粉煤灰取代水泥率(βc)。 (2)根據(jù)所選用的粉煤灰取代水泥率(βc),計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc) mc= mco(1-βc) (3)按表2選擇粉煤灰超量系數(shù)(δc)。 (4)根據(jù)超量系數(shù)(δc),求出每立方米混凝土的粉煤灰摻量(mf) mf=δc(mco-mc) 式中:mf-每立方米混凝土的粉煤灰摻入量(kg); δc-超量系數(shù);mco-每立方米混凝土的水泥用量(kg); mc-每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(kg)。 (5)計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰和細(xì)骨料的絕對(duì)體積,求出粉煤灰超出水泥的體積,并扣除同體積的細(xì)骨料用量: ms=mso-(mc/ρc+mf/ρf-mso/ρc)ρs 式中:ms-每立方米粉煤灰混凝土的細(xì)骨料用量; ρc-細(xì)骨料的視密度; ρf-粉煤灰密度; mso-混凝土基本配合比細(xì)骨料用量; ρs-細(xì)骨料的視密度。 (6)粉煤灰混凝土的用水量,按基準(zhǔn)配合比的用水量取用,粗骨料也同樣按基準(zhǔn)配合比取用。 即:mw= mwo mg=mgo 式中:mw-每立方米粉煤灰混凝土的用水量;mwo-每立方混凝土基本配合比用水量;mg-每立方米粉煤灰混凝土粗骨料用量;mgo-每立方米混凝土基本配合比的粗骨料用量。 (7)根據(jù)計(jì)算的摻粉煤灰混凝土配合比,通過試配,在保證設(shè)計(jì)所需和易性的基礎(chǔ)上,進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整。 (8)根據(jù)調(diào)整后的配合比,提出現(xiàn)場(chǎng)施工用的摻粉煤灰的混凝土配合比。
二、粉煤灰的摻和成果及應(yīng)用
根據(jù)上述方法和步驟計(jì)算提出了東安混凝土灌注樁配合比,見表3。經(jīng)水利部黃河水利委員會(huì)基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心同意和該項(xiàng)目監(jiān)理部總監(jiān)許可,確定采用C20樁基配合比。 黃河?xùn)|安樁壩工程施工分兩期共4個(gè)標(biāo)段,由4個(gè)施工單位施工,共1820顆樁,每顆抽檢一組混凝土試塊,經(jīng)28d抗壓強(qiáng)度試壓實(shí)驗(yàn),全部滿足設(shè)計(jì)值要求。 該工程經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位聯(lián)合驗(yàn)收,驗(yàn)收組肯定了該項(xiàng)技術(shù);經(jīng)過對(duì)1820顆樁用美國(guó)研制的PAL打樁分析儀,進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè),其質(zhì)量全部達(dá)到B類(合格)樁以上,其中A類(優(yōu)良)樁達(dá)到98.8%。 黃河?xùn)|安樁壩灌注樁1820顆,水下混凝土方量26530m3,按配合比計(jì)算實(shí)際用了粉煤灰1061t,相應(yīng)節(jié)約水泥用量1061t,兩者價(jià)格差額(水泥220元/t,粉煤灰120元/t)為100元/t,共節(jié)約資金10.61萬元。 粉煤灰在混凝土中摻和技術(shù),通過合理配比分析,既能改善水下混凝土拌和物的和易性,便于施工操作,避免斷樁,又能保證施工質(zhì)量,同時(shí)減少了水泥用量,節(jié)約成本,經(jīng)濟(jì)效益比較顯著,在焦作黃河?xùn)|安樁壩施工中,取得了良好的效果。水下混凝土工程施工不僅在黃河防洪工程的堤防加固、河道整治中大量存在,而且在路橋樁基等工程中也普遍存在。粉煤灰在混凝土中摻和技術(shù)具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值,可作為同類工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。
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