摘 要：通过对机制砂C25级泵送混凝土的试验,结果表明：使用外掺粉煤灰和优质外加剂可明显改善混凝土的可泵性，并成功地在宜万铁路龙王庙特大桥106.5m高墩中应用，获得了较好的经济效益，对机制砂代替天然砂的研究和应用具有一定参考价值。
关键词：机制砂；C25泵送混凝土；106.5米高墩
中图分类号：TU528.01 文献标识码：B
0 工程概况
宜(昌)万(州)铁路是我国铁路网"八纵八横"主骨架之一，是沪汉蓉快速通道重要组成部分。W10标段管段DK165+035～DK168+500，全长3.465Km。控制工程之一为龙王庙特大桥，位于湖北省建始县三里乡，为高墩大跨度桥梁，全长922.59m，共23个墩台，悬浇连续梁结构形式为(60+2)m×(100+60)m，最高的12#墩达106.5m，墩身设计为圆端形空心墩，底部外径20.4m,内径5m,上部外径14m,内径5m,C25级混凝土,约用了9841.7 m3,桥墩采取顶升液压翻模施工方案,作业面积小,输送高度大，只能采取一级泵送；工程地处巴东山区，地形起伏陡峭，冲沟深切，高墩大跨，技术复杂。由于施工地域河砂资源紧缺、价格昂贵，为解决供需矛盾，降低成本，进行了机制砂代替天然砂C25级超高程泵送混凝土的科技攻关工作，获得了成功。
该大桥于2005年3月开始施工，截止到2006年10月止，下部结构提前3个月全部完成，一次验收合格率100%，节约投资150万元，山西省科技厅对包括高墩机制砂混凝土的可泵性技术研究在内的高墩施工技术进行科技成果鉴定，结论表明：达到国内先进水平，具有较高的应用价值和较为广阔的应用前景。
1 原材料情况
(1)水泥:采用宜昌水泥有限公司华新堡垒牌P.O32.5R水泥,主要技术指标见表1。
(2)粗集料: 采用建始县大店子石料厂生产的5~31.5mm连续级配碎石,表观密度2700kg.m-3，压碎指标8.0%，空隙率40%。
(3)细集料:采用建始县大店子石料厂机制砂,表观密度2680kg.m- 3 ,堆积密度1560kg.m- 3 ,石粉含量6.0%,孔隙率42%,细度模数3.5。
(4)外掺料:采用湖北恩施利川市火电厂Ⅱ级粉煤灰,其主要技术指标见表2。
(5)外加剂:采用山西万荣永红外加剂有限公司生产的RT-B3泵送剂，检测结果见表3、表4。
2 配合比设计及优化
泵送混凝土宜采用级配良好的天然中砂,机制砂。由于棱角和级配不良等特点,对混凝土和易性有显著影响,对混凝土的可泵性损伤严重,在国内泵送混凝土采用机制砂比较多的是在较高强度等级的混凝土上,由于胶凝材料用量较大,通过胶凝材料能够比较显著地改善混凝土的工作性能。但是C25级较低强度混凝土一级垂直运输高度106.5m难度很大,在国内没有同类施工经验可借鉴。我们立足于围绕机制砂一级高泵程垂直泵送这一技术难题,确立配合比,首先满足新拌混凝土工作性能,再保证强度这一逆向设计思想,从原材料选择到混凝土中各材料的比例要减少不利泵送因素比例,选择优良的材料,用其它材料的泵送优势补偿不利因素生成的对泵送的损害,千方百计改善混凝土的可泵性。
首先改善机制砂的级配,尽可能降低砂的细度模数。粒径在0.315mm以下的细集料所占的比例不应小于15%，最好达到20%，这对改善可泵性非常重要。经现场筛分,级配相对较好，孔隙率42%,细度模数3.5。粗集料的种类、形状、粒径和级配对泵送混凝土的性能有很大影响，必须予以严格控制。粗集料的最大粒径与输送管内径之比宜为1：3，空隙率小,压碎值高。二是选择适当的水泥用量。水泥砂浆起到润滑管道和传递压力的作用，水泥用量要适中，这对可泵性也很重要。结合实际泵送高度，最后采取302kg.m-3。三是增加外掺料粉煤灰,提高混凝土的可泵性。四是选择优质外加剂,调节混凝土的各项指标以满足技术要求。外加剂选择要考虑不单具有减水效果,还要对混凝土的坍落度损失、含气量、压力泌水以及扩展度、流动度都有显著改善。
通过多次试验摸索，选择四组水胶比的配合比。再在满足工作性能的前提下，确定要使用的配合比的水胶比为0.59，粉煤灰掺量20%，超量取代系数1.2。理论配合比确定为：水泥: 粉煤灰:机制砂：碎石：水：减水剂＝302:90.６:1030:178:3.775。验证此配合比，工作性能指标见表5、表6。
3 工程应用
在宜万铁路龙王庙特大桥106.5m12号墩施工中，采用自动计量拌合站集中搅拌,混凝土罐车水平运输500m至12号墩下,墩身72m以下用HBT60C输送泵,72m至106.5m处加强泵压改用HBT100C输送泵,一次泵送到浇筑面,泵管随自升式液压翻模系统一起往上接长。为确保混凝土泵送质量，采取下系列施工控制措施：
(1)严格控制原材料。机制砂控制是关键，细度模数严禁大于3.6，石粉含量宜在3%~7%范围内,这样拌出的混凝土和易性较好,泌水较少；对碎石的粒形、空隙率要严格控制。
(2)严格控制混凝土的搅拌和输送。每盘混凝土搅拌时间比用天然砂混凝土多30s至60s,以改善新拌混凝土工作性能,提高保水和粘聚性,减小泌水率；混凝土生产、罐车运输以不积压混凝土、不停泵为目标设专人调度生产节奏，水平运输时间控制在45min内，泵送间歇时间超过45min或混凝土出现离析现象时，应立即用压力或其他方法冲洗管内残留混凝土，另外在泵送间歇期间要不间断的进行正反泵一两次，防止压力下混凝土泌水离析。
(3)加强施工工艺控制。作业面上，振捣工人分区负责，在墩身外模、内模设振动器配合振捣棒人工振捣，保证密实，不留死角，分层浇筑成型，混凝土浇筑时间控制在10h以内。
(4)重视墩身养护和强度发展。控制墩身强度发展与预期目标一致。拆模后及时洒水，保持表面湿润7d以上。
4 试验结果评定
12号墩身0~72m段内,共制作80组28d试件,72~106.5m
段内,共制作33组28d试件,采用TB10425-94标准评定结果见表7、表8。
5 结论
(1)采用机制砂配制较低强度等级的泵送混凝土，对机制砂的质量控制是关键，采用外掺料和优质外加剂来改善新拌混凝土的和易性是必不可少的措施。
(2)较低强度等级的机制砂泵送混凝土配合比设计，在泵送高度较大的情况下，首先满足工作性能，再保证强度的配合比逆向设计思想是正确的。
参考文献
[1］冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京：科学出版社，2001.
[2］刘巽伯,魏金照.胶凝材料[M].同济大学出版社.
[3］成立.C50机制砂高性能混凝土在乌江大桥中的应用[J].混凝土, 2007,(1).
