无砂混凝土（通用7篇）
无砂混凝土 篇1
1 试验方案
1.1 原材料
试验过程采用325级复合硅酸盐水泥,粗集料采用石灰岩,拌合及养护用水为自来水。
1.2 级配类型的选择
无砂混凝土是一种骨架孔隙结构的混凝土材料,故在无砂混凝土的级配选择通常为单粒径的粗集料、间断级配、粗集料连续级配。为讨论对不同级配形成不同孔隙率的无砂混凝土试件对其抗压强度、渗透系数的影响,选择4种级配类型,前3种级配为单粒径集料,第4种为连续级配的粗集料。
1.3 配合比的设计
无砂混凝土是一种介于多空隙水泥稳定碎石和普通贫混凝土之间的材料,目前,没有比较成熟的计算方法,根据无砂混凝土的结构特点,可以认为无砂混凝土是由水泥浆包裹粗集料紧密堆积相互粘结而成的骨架孔隙结构物。因此,根据无砂混凝土结构特点及性能要求,可进行配合比设计,见表1。
注:级配4是根据所选用集料经粒子干涉理论优化而得的连续级配。
1)集料用量的确定。
无砂混凝土中不含或含有少量细料,参考《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)中测量粗集料堆积密度的方法,测其捣实后的堆积密度,来计算无砂混凝土的集料用量
式中:G为集料用量,kg/m3;ρ为集料的堆积密度,kg/m3。
2)水泥用量的确定。
无砂混凝土水泥的用量与所构成其骨架的集料有关,集料的粒径小,比表面积也就大,包裹集料的水泥用量就要增加,反之亦然。我国没有统一的配合比设计方法,大多数根据经验按级配情况调整灰集比,通常无砂混凝土的水泥和集料的比例介于1∶6～1∶10。在保证无砂混凝土强度及孔隙率的条件提下,控制水泥的用量,保证水泥浆能够包裹集料即可,不能富余太多而堵塞无砂混凝土的内部孔隙,过少而使集料裸露。一般控制包裹石料的水泥浆厚度约为1～1.5 mm。
3)水灰比的确定。
水灰比对无砂混凝土的强度及透水性有较大影响,由于无砂混凝土中没有细集料,由单一水泥浆包裹骨料。水灰比太小,水泥浆中存在水泥颗粒,对无砂混凝土强度形成不利,也不易于包裹集料;水灰比太大,水泥浆呈流动状态,会从碎石表面脱离,滑入无砂混凝土基层底部而堵塞孔隙,引起混凝土分层现象,不利于透水,也不利于混凝土强度的提高。所以,对某一确定水泥用量的级配碎石都有一个最佳水灰比,通过室内实验得出无砂混凝土的水灰比通常介于0.35～0.42。在无砂混凝土拌合过程中应注意水泥浆包裹碎石的情况,当水泥浆体没有流动现象,并且碎石表面有金属光泽时,表明水灰比较适合。
1.4 试验方法
1)试件成型。
无砂混凝土试件成型不宜采用振动或插捣方法,需采用静压成型。如果采用振动的方式会导致包裹在集料表面的水泥浆被振失,水泥浆下沉会堵塞底部的孔隙,不利于无砂混凝土基层的透水;而插捣的方法,由于插捣棒的冲击力使试件上部分的水泥浆下滑,堵塞试件下部孔隙,并且插捣棒直接作用在试件的集料上,会使部分的集料受损破坏,这对无砂混凝土的强度形成不利。静压成型的方法能比较好的实现无砂混凝土集料嵌挤密实,同时水泥浆又不会下沉堵塞孔隙。成型的无砂混凝土试件(150 mm×150 mm×150 mm)在相对湿度95%,温度25 ℃环境中养护。
2)有效孔隙率试验。
无砂混凝土的孔隙包括连通孔隙、半连通孔隙以及闭口孔隙,三者之和就是全孔隙。从无砂混凝土排水作用来看,真正起作用的只有相互连通的孔隙,所以孔隙又可分为有效孔隙和无效孔隙。此处无砂混凝土的有效孔隙率测量方法参考日本《透水性混凝土河川护堤施工手册》中的水中称重法,按照下列公式计算有效孔隙率P
式中:V为试件外观体积,cm3; W1为试件浸泡在水中24 h以上,水中称重,g; W2为试件置于温度为20 ℃±2 ℃,相对湿度60%条件下,自然放置24 h以上,称其重量,g。
3)渗透试验。
无砂混凝土的渗透系数是指单位水力梯度下水在无砂混凝土孔隙中的渗流速度,渗透系数测试通常采用常水头的方法,根据达西定理自制渗透仪进行试验,渗透仪如图1所示。
试验原理采用达西定律
式中:v为水的渗流速度,cm/s; I为水力梯度(两点之间水头差与两点间距之比); k为渗透系数,cm/s。
试验开始时,往进水桶中注水,在整个试验过程中应保持试件上的压力水头不变,进行渗透系数测试的试验,试件的截面积为A(即试验筒截面积)。水自上而下流经试件时,被试件阻碍,使得试件两侧的测压管产生水头差,再从出水桶流出,待渗流稳定后,测得在时间t内流过试件的流量为Q,记录此时两测压管的水头差为ΔH。则有
由此得试件的渗透系数为
式中: Q为单位时间内留经试件的水量,g; l为试件的宽,cm; ΔH为测压管的水头差,cm; A为试件的截面积,cm2; t为渗流时间,s。
2试验结果及分析
本文通过对无砂混凝土的级配研究讨论级配主要对无砂混凝土有效孔隙率、抗压强度和渗透系数的影响。通过配合比设计,使4种设计级配的水泥浆薄膜厚度为1～1.5 mm进行研究,确定各级配的最佳配合比,如表2所示。
2.1 试验结果
试验结果如表3所示,如图2～图4所示。
2.2 试验结果分析
1)无砂混凝土是由水泥浆包裹粗集料形成的一种骨架孔隙结构的混凝土材料,级配不同形成的无砂混凝土的孔隙特征和有效孔隙率也不一样。由表3试验结果可得:级配为单粒径的无砂混凝土颗粒间相互嵌挤形成较大的间隙,而这类孔隙会随着单粒径集料粒径的增大而增多,无砂混凝土有效孔隙率也随之增大;级配类型为连续级配的无砂混凝土由大粒径嵌挤形成的孔隙会由小粒径的碎石填充,使内部孔隙变小,形成较为密实的结构,其有效孔隙率也会相对单粒径的无砂混凝土小。
2)无砂混凝土强度的形成主要依靠碎石间的摩阻力及水泥浆的粘结力。由于无砂混凝土的结构特点,试件中存在着较多的孔隙,使其水泥浆体能够与空气充分接触,水泥的水化反应相对普通混凝土较快,7 d抗压强度已达到28 d抗压强度的2/3。也正因为这些孔隙,使无砂混凝土的强度也受到影响。单粒径的碎石相互嵌挤形成的孔隙相对连续级配的碎石大的多,使得碎石的接触点相对减少,水泥浆包裹的碎石之间的接触面积也减少,使混凝土抵抗荷载的能力降低,从而降低无砂混凝土的强度。从试验结果可以看出, 单粒径的无砂混凝土比连续级配的无砂混凝土强度低,并且随单一级配的碎石粒径的增大,无砂混凝土的强度也随之降低。
3)无砂混凝土的有效孔隙率越大,试件对水的阻碍作用越小,单位时间内通过水分越多。试验结果表明,无砂混凝土的渗透系数与有效孔隙率成正比关系,故随着有效孔隙率的增大,其渗透系数也随之增大。
3 结束语
无砂混凝土内部存在大量孔隙是造成无砂混凝土强度偏低的主要原因, 但也正是由于这些孔隙的存在,使无砂混凝土其具有良好的透水性。在试验设计中,可以通过对级配的选择,控制无砂混凝土的孔隙率,从而保证其强度和渗透系数符合要求。
摘要：根据无砂混凝土的结构特点及研究现状,选定4种不同的级配碎石,通过无砂混凝土配合比设计,测定不同级配类型无砂混凝土的有效孔隙率、抗压强度、渗透系数,并分析有效孔隙率对其抗压强度及渗透系数的影响。
关键词：无砂混凝土,有效孔隙率,抗压强度,渗透系数
参考文献
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无砂混凝土灌注桩配合比设计 篇2
关键词：无砂混凝土,灌注桩,配合比设计,强度检验
无砂混凝土灌注桩是新型的基础形式,本文主要介绍无砂混凝土配合比设计、混凝土试块的制作以及试验室混凝土与桩的混凝土实际强度的关系等。
1无砂混凝土灌注桩施工工艺
1)钻机旋转成孔,桩径一般为400,600。
2)在孔底开始压力注浆,压力控制为5 MPa～10 MPa。
3)带压提升钻杆。
4)下钢筋笼,投放粗集料。
5)成桩后补浆2次～3次,进行桩头处理。
2无砂混凝土灌注桩配合比设计
无砂混凝土系指混凝土中没有细集料的混凝土,主要应用于混凝土灌注桩。目前尚无无砂混凝土配合比设计规范、规程,因此我们进行配合比设计时是依据建筑地基基础技术规范DB 21-907-96的某些有关章节进行。
2.1 无砂混凝土配合比设计的要求
1)浆体材料应充满粗集料空隙。
2)免振能使混凝土得到密实。
3)硬化后混凝土强度及耐久性能满足设计要求。
2.2 原材料的选择
1)水泥。
在配制强度等级为C15,C20,C25,C30的混凝土时,宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥;水泥强度等级宜用32.5,42.5,52.5级,水泥用量为650 kg/m3～900 kg/m3。
2)粗集料。
宜用卵石,碎石。料径应小于40 mm,且宜连续级配。
3)拌合用水。
采用自来水。
4)外加剂。
减水剂、泵送剂、早强剂、膨胀剂。
5)外掺剂。
粉煤灰、浮石粉等。
2.3 配合比的计算
在无砂混凝土中,作为集料间的润滑材料,水泥浆的作用是包裹着粗集料并填满粗集料的孔隙。无砂混凝土的组成除无砂外,其他性能与普通混凝土性能相同,因此其强度的大小与选用水泥强度的大小及集料多少有关,也与不同的水灰比取值有关。
计算无砂混凝土配合比的公式如下:
式中:C——每立方米混凝土的水泥用量,kg;
G——每立方米混凝土的集料用量,kg;
W——每立方米混凝土的用水量,kg;
γ0——每立方米混凝土拌合物的假定用量,kg,其值可取2 350 kg～2 450 kg;
W/C——水灰比,其值可取0.4～0.6,具体见表1。
无砂混凝土粗集料堆积密度和表观密度取值见表2。
由表1可见,水灰比的大小直接影响混凝土强度,因此控制好水灰比是控制混凝土强度的主要因素。表2是经过大量的混凝土试验得出的,一般状况下每立方米无砂混凝土需要1 250 kg～1 350 kg的集料,而无砂混凝土的表观密度为2 250 kg/m3～2 350 kg/m3。但灌注时考虑到有一定的损失,所以制表时取2 250 kg/m3～2 350 kg/m3较为确切。
例:要配制C20无砂混凝土。采用52.5级矿渣水泥,碎石(粒径为5 mm～40 mm),要求水泥净浆稠度为180 mm～200 mm,地质条件好。
查表1选出水灰比W/C=0.6;查表2选出混凝土表观密度为2 400 kg/m3及粗料堆积密度为1 280 kg/m3。代入计算公式:
解得:C=697,W=418。
将上述结果列于表3。
3无砂混凝土试块的制作及强度检验
3.1 无砂混凝土试块的成型
在施工现场和试验室通常采用模拟压力注浆方法成型混凝土试块。
具体方法是:采用150 mm×150 mm×150 mm立方试模,在试模周围缝隙处涂抹甘油防止漏浆,将配制好的水泥倒入混凝土试模内高2/3处。然后将集料倒入模内,微振试模,再将水泥浆倒入混凝土试模内装满,静停30 min方便模内水泥浆沉降,再次补浆抹平,静停24 h后,编号拆模,送标养室养护。养护到标准龄期后进行破坏试验。
3.2 无砂混凝土强度的检测
无砂混凝土抗压强度检测与普通混凝土抗压强度检测一样,都是用单位面积上承受的荷载来表示。抗压强度验收则依据GBJ 107-87进行。它能真实地反映混凝土的强度是否满足设计要求。现将几组不同配合比的无砂混凝土7 d,28 d的强度试验结果对比列于表4。
从试验结果看,无砂混凝土强度是能满足设计要求的,同时也看出配制1 m3这种无砂混凝土,水泥用量大,不经济。如能根据实际情况,适当使用混凝土外加剂和工业废料,这样不但可以减少水泥用量,同样可以降低成本,是一种可行的办法。
4无砂混凝土的现场检查
施工现场对无砂混凝土质量的检查一般采用钻芯取样的方法来评定混凝土强度。由于施工现场所处的地质条件不同,施工时虽然采用同一配合比,但对混凝土的影响较大。
从无砂混凝土的压浆桩钻芯取样试验结果看,有时质量不够均匀,且强度偏差大,同一批混凝土强度相差近5 MPa,桩混凝土实际强度均低于混凝土配制强度,少量的桩取样后经外观检查发现桩身有气泡、蜂窝、麻面等缺陷。现取3根C20无砂混凝土的芯样强度列于表5。
5试验室混凝土检验强度与桩的钻芯强度的比较
在试验室制作的无砂混凝土块处于标准条件下,外来因素影响小,配合比准确,计量无误,制作规范;而施工现场的混凝土桩却受外来因素影响很大。影响钻芯强度的因素有以下方面:
1)原材料是否同批次;
2)地质条件是否有松散土、砂石流层、地下水;
3)施工质量,注浆时压力及饱满程度;
4)是否掺外加剂及其他外掺料;
5)钻芯取样质量;
6)施工人员素质。
上述影响因素的任何一项或者综合效应都会使混凝土强度下降。现将工程试验室桩的无砂混凝土配合比试验结果与实际施工无砂混凝土试验结果进行比较,见表6。
从试验结果看出:桩的钻芯取样强度普遍比试验室配件强度小5 MPa左右。桩芯取样强度与试验室配制强度比在80%左右。所以试验室配制混凝土块立方体抗压强度不能真实代表桩混凝土的实际强度。它告诉我们,在进行配合比设计时要考虑多方面影响。尤其配合比设计时要有足够的安全储备,防止工程事故的发生。而惟有钻芯取样才能较真实地反映桩混凝土的实际强度。在施工现场对桩的检测有一定困难,需要开挖基础,现出桩身,进行外观检查和钻芯取样检测。取样难度大,试验费用高,对构件损害大,不宜做经常性检验。因此找出试验室无砂混凝土配制强度与无砂混凝土芯样强度之间的关系非常必要。
根据多年来的实践进行检测得到的一些数据,虽不能精确地给出试验室无砂混凝土配制强度与无砂混凝土桩芯样强度的关系式,但可以作为一种经验参考,即:混凝土实际强度×0.8≈桩的实际强度。
通过这个关系式就能大概推出桩的混凝土强度,这对生产和设计也有一定指导意义。因此对配制无砂混凝土配合比提出如下几点建议:
1)无砂混凝土配比设计应提高一个强度等级,以弥补各种不利因素的影响。
2)无砂混凝土灌注桩混凝土28 d强度推定,应以试验室28 d强度值×0.8来确定。
3)无砂混凝土强度的验收应符合下式:试验室28 d强度值×0.8≥1.15fcu.k。
6结语
1)无砂混凝土灌注桩施工进度快,作业人员少,施工过程无噪声,对环境无污染,属于新工艺,可以推广。
2)施工质量受外来条件影响大,配制混凝土强度在试验室能满足要求,往往实际的混凝土强度不满足要求,因此应加强对施工人员的培训,提高他们的技术水平,减小混凝土试验室与施工现场混凝土强度的差别,以保证无砂混凝土在工程应用中有足够保证率,且进行无砂混凝土配合比设计时应提高等级进行设计。
3)无砂混凝土配合比水泥净浆用量大,不经济,建议在无砂混凝土中掺混凝土外加剂及粉煤灰等外掺剂,增加混凝土的密实度,从而降低成本。
参考文献
无砂混凝土 篇3
渗水混凝土又称透水混凝土或多孔混凝土。其是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。同时，是保护自然、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的优良的铺装材料，在人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上, 具有重要意义。
近些年，城市内涝的不断发生，使得渗水混凝土的开发显得迫在眉睫。本试验从渗水混凝土的自身结构特点出发，使用体积法对渗水混凝土的配合比设计进行了研究和探索。通过设计实例，介绍了无砂渗水混凝土在配合比设计上的具体操作及性能检测数据，为无砂渗水混凝土的配制提供了试验依据。
1 试验原材料及试验方法
1.1 试验原材料
1.1.1 水泥
本试验采用的水泥为河北省鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司生产的强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。物理性能见表1。
1.1.2 骨料
为了保证连续性空隙的形成，本试验选用的骨料为粒径在4.75mm～9.5mm之间的单粒级人工碎石。经测定本实验骨料压碎指标属于Ⅱ类。
1.1.3 外加剂
本实验采用外加剂为SGK-16高效缓凝减水剂。该产品以萘系减水剂为主，复配其他缓凝、保水及活性材料而成，外观成棕黄色粉末、无毒、无臭、不燃、低碱、不含氯离子，对钢筋无锈蚀作用，减水率≥15-25%，掺量为2%，增强抗冻性和耐久性。
1.1.4 水
本试验所用水均为自来水。
1.2 试验方法
1.2.1 配合比设计原理
本试验所采用的渗水混凝土配合比设计方法为体积法。配合比设计的主要参数有骨料的水灰比、紧密堆积密度、目标孔隙率。在确定了渗水混凝土的水灰比和目标孔隙率之后，遍可根据可测出的骨料的表观密度、紧密堆积密度、水泥浆体的密度，计算得出渗水混凝土的粗集料用量、水泥用量、拌合水用量，以及确定出外加剂用量。
1.2.2 实验配合比
采用上述原材料，按照实验原理便可确定出渗水混凝土的配合比。试验在序号编排上用数字表示水灰比，字母表示孔隙率。渗水混凝土配合比具体见表4。
2 渗水混凝土物理性能的试验研究
2.1 渗水混凝土的物理性能
本次实验对渗水混凝土的抗压强度、实测孔隙率和透水系数进行试验研究。其中，实测孔隙率测定方法如下：
(1) 用直尺量出试件的尺寸，计算得出其体积为V； (2) 称出渗水混凝土试件浸水饱和状态下在水中的质量m； (3) 称出渗水混凝土试件在饱和面干状态时的质量m′； (4) 按下式计算试件的孔隙率ρ′（精确到0.1%），P′=[1-（m′-m）/V]×100%。对于透水系数的测定采用不变水头法，并使用自制的透水仪进行测定，自制透水仪根据达西定律由达西仪改造而成。所测定的渗水混凝土的物理性能如表5。
2.2 实验结果分析
强度和透水系数是渗水混凝土的两个主要指标，只有强度和透水系数同时达到规范要求，才能将渗水混凝土应用于生产施工中。一般认为，渗水混凝土孔隙率是决定渗水混凝土强度和透水系数的主要因素。在水灰比相同的情况下，渗水混凝土的强度随着孔隙率的增加而减小，透水系数则随着孔隙率的增加而增加。但经过试验我们可以看出，除了孔隙率以外，水灰比也会对渗水混凝土的强度和透水系数产生一定影响。只有选出最适合的水灰比，才能根据要求，保证渗水混凝土的质量。水灰比随着水泥的增多而减少，但只有当水灰比达到最佳值时，渗水混凝土才能达到最大的强度。如果不能达到最佳水灰比，就会使得渗水混凝土的强度和透水性变得不佳。同时，也可以根据具体生产要求改变水泥的强度、外加剂的种类等对渗水混凝土的强度和透水系数进行调整。
水灰比既是影响渗水混凝土强度的因素，又对渗水混凝土的透水性产生影响。试验数据显示，透水系数随着水灰比的变化而变化，之间并不成线性规律，而是有着自己适合点。可见水灰比是影响渗水混凝土性质的一个主要因素之一。如果不能达到最佳水灰比，就会使得渗水混凝土的强度和透水性变得不佳。所以说，水灰比的在渗水混凝土的配制中占有重要地位。
3 结论
渗水混凝土与普通混凝土相比，有着自身独特的结构特点。所以在配合比设计及性能检测上有着很大的不同。本次无砂渗水混凝土试验思路简洁，设计指标物理意义明确，且证明此配合比设计方法可行性良好，兼顾了渗水混凝土的各项性能，分析了影响渗水混凝土性能的各项因素，为同行业在设计类似的配合比上提供借鉴。
摘要：通过无砂渗水混凝土配合比的设计实例, 介绍了无砂渗水混凝土配合比设计的方法和步骤, 并对混凝土渗水试件的强度、透水系数、实际孔隙率进行了测定, 经过综合控制从而确定了最终配合比。分析了影响渗水混凝土性能的因素, 为无砂渗水混凝土的配制提供了借鉴。
关键词：渗水混凝土,配合比,强度,透水率,透水系数
参考文献
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无砂透水混凝土在人行道中的应用 篇4
无砂透水混凝土又称多孔混凝土, 由水泥为胶凝材料、采用单一粒级的粗骨料、水和按一定比例掺入的混合材以及添加剂拌制而成的一种多孔轻质混凝土。
无砂透水混凝土与普通混凝土相比具有以下优点:连续孔隙率达≥10%, 具有透水性和透气性, 能让雨水迅速渗入地表, 改善城市地表植物的生存条件;较大孔隙率能蓄积更多的热量, 有利于调节城市空间的温度和湿度, 减轻热岛现象;降雨时能减轻排水设施的负担, 防止路面积水, 提高车辆、行人通行的舒适性和安全性;研究透水混凝土对维护生态平衡, 走可持续发展之路具有重要的社会意义。
2 试验用原材料
2.1 水泥
采用中材水泥有限公司生产的“天山牌”P·O42.5R水泥, 其物理性能见表1。
2.2 粉煤灰
采用广州珠江电厂生产的F类Ⅱ级粉煤灰, 其性能指标见表2。
2.3 矿粉
采用阳江市众鑫环保实业有限公司生产的S95级矿粉, 其性能指标见表3。
2.4 粗骨料
采用云浮鸿福石场生产的5~10mm的单一粒级碎石, 其性能指标见表4。
2.5 外加剂
采用广东柯杰外加剂科技有限公司生产的KJ-110R高效缓凝减水剂, 其性能指标见表5。
外加剂净浆流动度试验材料用量:C=300g, W=87g, 外加剂掺量1.8%。
3 透水混凝土试验
3.1 配合比设计
透水混凝土的配合比依据行业标准CJJ/T135-2009进行设计, 配制强度应满足设计要求, 宜符合《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定。其基本设计原则是以体积填充法来进行试配, 具体以1m3集料所占的体积为已知, 确定目标孔隙率, 从而计算浆体所占的体积, 再得出胶凝材料和水的用量。水胶比选择范围控制在0.25~0.35, 最佳水胶比应经试配确定, 当浆体在振动作用下无过多坠落或能均匀包裹集料表面, 则表明水胶比较为合适。本工程设计要求:强度等级为C20, 孔隙率达到15%, 透水系数≥1.0mm/s, 根据设计要求进行配合比设计及试验, 配合比见表6。
3.2 透水系数的测试方法
⑴用刚直尺测量圆柱试样的直径 (D) 和厚度 (L) , 取两次结果的平均值, 精确至1mm, 计算试样的上表面面积 (A) 。
⑵将试样的四周用密封材料或其他方法密封好, 使其不漏水, 水仅从试样的上下表面进行渗透。
⑶待密封材料固化后, 将试样放入真空装置, 抽真空至 (90±1) KPa, 并保持30min, 在保持真空的同时, 加入足够的水将试样覆盖并使水位高出试样100mm, 停止抽真空, 浸泡20min, 将其取出, 张入透水系数试验装置, 讲试样与透水圆筒链接密封好。放入溢流水槽, 打开供水阀门, 使无气进入容器中, 等溢流水槽的溢流孔有水流出时, 调整进水量, 使透水圆筒保持一定的水位 (约150mm) , 待溢流水槽的溢流口和透水圆筒的溢流口的流水量稳定后, 用量筒从出水口接水, 记录5min流出的水量 (Q) , 取3次结果的平均值。
⑷用刚直尺测量透水圆筒的水位与溢流水槽水位之差 (H) , 精确至1mm。用温度计测量试验中水槽中的温度 (T) , 精确至0.5℃。
3.3 透水系数计算方式
试验结果以3块式样的平均值表示, 计算精确至1.0×10-2mm/s。
4 透水混凝土生产过程、施工与养护注意事项
⑴透水混凝土坍落度小, 粘性大, 不易搅拌均匀, 为了保证水泥浆均匀包裹在骨料上, 搅拌时间需比普通混凝土长。
⑵透水混凝土属干硬性混凝土, 不能用搅拌车运输至工地, 只能用运砂石的土方车运输。
⑶透水混凝土拌合物应摊铺均匀, 平整度与排水坡度应符合要求, 松铺系数宜为1.1。
⑷透水混凝土宜采用平整压实机, 或采用低频平板振动器振动 (振动时间不能过长, 防止过于密实达不到预期的透水效果) 和专用滚压工具滚压。压实时应辅以人工补料及找平, 人工找平施工人员应穿上减压鞋进行操作。
⑸透水混凝土压实后, 宜使用抹平机对透水混凝土面层进行收面, 必要时应配合人工拍实、整平。
⑹透水混凝土水胶比低, 初凝时间短, 施工后基本已初凝, 早期强度增长快, 应及时覆盖塑料薄膜并均匀洒水, 保持湿润状态。洒水只能以淋的方式, 不能用高压水冲洒, 养护时间不宜少于14d。
⑺透水混凝土未达到设计强度前不得使用, 其强度以试块强度为依据。
5 结论
透水混凝土通过试验表明, 透水混凝土的抗压强度和透水系数均与孔隙率有关, 而孔隙率又与振捣方法有很大关系, 如果振捣不够影响强度, 振捣过度透水率将明显降低, 采用振动+压制的成型方法将得到最高的抗压强度, 透水系数也能符合要求, 所以确定最佳配合比后合适的施工工艺流程是保证透水混凝土性能的一个关键因素。本文采用水胶比0.25的配合比作为生产配合比, 抗压强度、孔隙率和透水率均满足设计要求。
摘要：由于人类对生态环境保护的意识不断加强, 透水混凝土逐步在工程中得到应用, 主要用于人行道、公园、广场、停车场、道路。本文对无砂透水混凝土的配合比与性能进行了试验研究。
关键词：无砂,透水混凝土,透水系数
参考文献
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[3]付培江, 石云兴, 屈铁军.透水混凝土强度若干影响因素收缩性能的试验研究[J].理论研究, 2009, (08) .
[4]CJJ/T135-2009透水混凝土路面技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
无砂混凝土 篇5
一、概述
随着社会经济的发展，各类城市设施的建设，现代城市地表逐步被钢筋混凝土等硬质材料所覆盖，地表水下渗能力降低，地表径流速度增快。在雨季能够渗入地下的雨水明显减少，城市地下水位急剧下降;同时，易形成积水、反光等现象，很难与空气进行热量和湿度的交换，易形成“热岛效应”，对环境造成影响。为改变这一现象，环保型透水材料被大量用作城市道路人行道、非机动车道的面层材料。同时，要求人行道结构基层也应具备相应的透水性，保证整个人行道结构层的透水能力。
现阶段人行道结构的基层材料通常采用碾压级配碎石，并辅以中、粗砂(或干硬水泥砂浆、或不设置)找平及固定透水砖面层。这种结构形式对建筑材料、施工质量的要求很高。在现有的施工机械化水平不高、施工人员能力参差不齐的情况下，易造成人行道的强度及平整度不高。在使用一段时间后，受雨水冲刷等原因影响，常出现局部沉降，造成人行道高低不平、起伏、波浪等问题，下雨天易形成积水，不利于行人通行。因此，迫切地需要一种新型材料来代替级配碎石作为人行道结构基层，既能保证人行道结构基层强度、平整性，又能保证有较强的渗透率，满足保护环境、补充地下水的要求。
无砂透水混凝土是由骨料、水泥拌制而成的一种多孔混凝土，不含细骨料，是一种生态、环保型混凝土，具有一定的强度和透水性。其强度和透水性基本能满足现阶段人行道结构强度及透水性要求。因此，在深圳市大运中心周边市政道路设计过程中，将无砂透水混凝土引入到人行道结构中，与级配碎石层共同组成人行道基层。通过实验研究，确定在强度、平整度、透水性等各方面满足相关规范要求的人行道结构组成，改善人行道因长时间使用而出现的高低不平、起伏、波浪等影响行人通行的问题，为行人提供安全、舒适的步行环境。
二、试验研究
为更好地设计人行道结构组合，通过对28天龄期的无砂透水混凝土试件检测其抗压强度、透水系数等指标，确定满足人行道结构要求的无砂透水混凝土配合比、最小厚度等。
（一）配合比
无砂透水混凝土推荐配合比为水∶水泥∶碎石=0.4∶1∶4.5。
（二）无砂透水混凝土基层厚度
通过对路面结构稳定性(承载能力、变形刚度等)、透水以及储水能力综合研究。从满足透水、储水功能的要求考虑，人行道结构总厚度应根据该地区的降雨强度、降雨持续时间、工程所在地的土基平均渗透系数、透水结构平均有效孔隙率进行计算。基层可以采用无砂透水混凝土+级配碎石组合方案，且考虑到长时间下雨(大于1小时情况)的渗透能力等因素，基层结构厚度应不小于20厘米，即无砂透水混凝土或无砂透水混凝土+级配碎石≥20厘米。无砂透水混凝土层最小厚度建议为5厘米。
（三）抗压强度
无砂透水混凝土的28天抗压强度≥20 MPa。
（四）无砂透水混凝土透水效果分析
由渗水试验结果可知，无砂透水混凝土的透水系数>0.5mm/s，大于规范要求的最小透水系数。
三、结构设计
（一）原材料
水：普通自来水即可，未经过滤混浊的地下水或使用过的不洁水不能利用。
水泥：普通硅酸盐水泥，强度等级42.5。
粗骨料：5mm～13mm粒径的碎石。
（二）结构组合
通过对不同基层组合的人行道结构进行试算，考虑工程造价等方面因素，确定人行道结构组合为6cm环保透水砖+5cm无砂混凝土+15cm级配碎石。
（三）技术指标
28天抗压强度：≥20.0MPa。
透水系数：≥0.5mm/s。
（四）施工要点
搅拌：不得人工搅拌，需采用强制式搅拌机搅拌。
浇筑：浇筑前，用水湿润土基，防止混凝土水分流失加速水泥凝结。不得采用强烈振捣或夯实，应用轻型压路机快速压实。
养护：浇筑后应立即采用塑料薄膜等覆盖表面，并开始洒水养护;养护时间不得小于14天。
四、工程应用及效果
考虑大运中心周边市政道路建成后，大运场馆仍在建设过程中，大量的施工车辆将会使用这些道路。即使加强管理，仍难避免会有部分小汽车或者施工车辆占用人行道行驶、停车。如人行道结构采用常规的透水砖+砂垫层+级配碎石的结构，经两年多时间的雨水冲刷和机动车辆占用，建设好的人行道易出现不平坦、起伏、波浪等影响使用的问题。因此，大运中心周边城市道路等均采用无砂透水混凝土+级配碎石基层，避免建设后的道路人行道出现不平坦等现象，影响行人通行，造成不良社会影响。
以上道路人行道无砂透水混凝土基层及透水砖实施后，经28天养护，平整度良好，透水性佳。小车试验行走后，透水砖面层平整度无明显变化，没出现车辙等破坏人行道结构层的现象;雨季时，透水性极好。通过对其他道路人行道的调查，使用该结构的人行道，在抗压强度，平整度，外观感等均优于常规结构的人行道。
五、结语
无砂混凝土 篇6
一、设计依据
1、《普通混凝土配合比设计规程》 (JGJ 55-2001)
2、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》 (JGJ E30-2005)
3、桃园 (川陕界) 至巴中高速公路土建工程设计文件
二、试验材料
1、水泥:四川南威水泥有限公司生产的海螺P.O 42.5R水泥
2、碎石 (4.75~16) :桃巴高速LJ2 合同段砂石加工场
3、砂:桃巴高速LJ2 合同段砂石加工场
4、水:饮用水
三、初步配合比
1、确定配制强度
2、确定水泥用量
根据设计文件要求灰石比为1:6, 经试验配合比用的4.75~16mm碎石的自然堆积密度为1580kg/m3, 由于水泥用量可在保证最佳用水量的前提下, 适当增加用量可有效的提高无砂混凝土的强度, 考虑到该配合比在隧道路基施工中的承载作用, 我们选取水泥用量为318kg/m3。
3、水灰比的确定
水灰比既影响无砂混凝土的强度, 又影响其透水性。通常无砂混凝土的水灰比介于0.25~0.40 之间, 如果水泥浆在骨料颗粒表面包裹均匀, 没有水泥浆下滴现象, 则说明水灰比比较合适。经试验初步确定水灰比为0.33。
4、用水量确定
每方混凝土的用水量
5、确定初步配合比
经初步试配确定配合比为每方混凝土的各材料用量为C:G:W=318:1580:105。
四、确定试验室配合比
取W/C为0.28, 0.33, 0.38 进行三组平行试验, 混凝土采用60L强制式搅拌机拌合, 在成型的过程中不能用混凝土震动台进行振实, 而用振动棒分层插捣。如用振动台振实, 则水泥浆会泌出从而影响其强度。试验结果如下图:
无砂混凝土 篇7
湖北省孝襄高速公路第四合同段府河特大桥东岸K99+019～K99+125.2段,路基填土厚度为5.3 m～9.5 m。根据湖北省武汉地质工程勘察院工程地质报告显示:地表以下约10.7 m处为软土地基,为确保路基稳定,必须对该段地基进行有效处理。
软基处理质量的好坏是高速公路建设质量的重要指标,处理不妥就会失稳或存在工后沉降,将导致路面凹凸不平,影响车速和行车安全,造成经济损失和不良的社会影响,故软基的处理得到业主及施工单位的高度重视。在经过改桥、粉喷桩及无砂混凝土小桩三种处理方案的技术比较和经济比较后,决定采用投石混凝土无砂小桩处理方案进行该段施工。
2 工程地质条件
2.1 地形地貌
该地段处于一条老河道上,地势起伏较大。
2.2 地层岩质特征
该场地地层共计六系,自上而下分别为暗红色填土层、黄褐色粉砂土、深灰色淤泥质亚砂土、深灰色淤泥质粉细砂、灰褐色粉细砂、灰褐色圆砾。
(1)暗红色人工填土,湿,中密,地基承载力为120 kPa,层厚0.8 m。(2)黄褐色粉砂土,湿,松散,呈层状分布,地基承载力为80 kPa,层厚4.5 m。(3)深灰色淤泥质亚砂土,饱和,微塑,地基承载力为70 kPa,层厚3.0 m。(4)深灰色淤泥质粉细砂,饱和,松散,地基承载力为70 kPa,层厚1.2 m。(5)灰褐色粉细砂,饱和,稍松,地基承载力为100 kPa,层厚1.2 m。(6)灰褐色圆砾,饱和,稍松,地基承载力为200 kPa,未揭穿。
3 无砂混凝土小桩的施工原理及施工工艺
3.1 施工原理
无砂混凝土小桩采用长臂螺旋钻机,将钻杆钻至设计深度的土层后,立即安置注浆管,投放碎石。用高压泵机将按照配合比制作的水泥浆通过注浆管向孔内连续投放的石料喷射。喷入桩内的水泥浆通过一系列的化学反应,在地层中与料石一同形成强度、刚度较大的桩体,同时也使桩周围的土体性质得到改善,通过桩体与桩间的土形成复合地基共同承担荷载。
3.2 无砂混凝土小桩的控制参数
1)桩径:400 mm;2)桩长:L≥9.0 m;3)桩距:2.0 m×2.0 m等边三角形布置;4)水灰比:0.8,碎石为0.5 cm～1.0 cm干净瓜米;5)水泥掺入量:60 kg/m;6)桩深强度:90 d无侧限抗压强度不低于2 000 kPa,复合地基承载力:280 kPa;7)注浆管:壁厚1.5 mm,25 m钢管。
3.3 无砂混凝土小桩施工工艺流程
定桩位→钻机就位→成孔→速置注浆管→投石料→第一次注浆→(间隔8 min～10 min)第二次注浆。
4 施工工艺
4.1 试桩
1)无砂混凝土小桩适用于处理粉砂土、淤泥质亚砂土、粉细砂土且地基承载力不大于100 kPa的深层复合地基。2)无砂混凝土小桩是通过注浆管将水泥与碎石强制拌和,水泥浆的搅拌次数越长,泵送时间越久,桩体质量越高。但搅拌次数、泵送时间越多,施工时间也越长,工效也就越低。通过试桩来寻求最佳的搅拌时间;确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、泥浆泵流量、钻机钻速,确保小桩的加固效果;确定软土层承载力提高的情况、加固后的沉降情况及各土层内每延米桩水泥的准确用量;在成孔过程中软弱土层是否有颈缩现象,确定最佳的成孔方式,以指导下一步小桩的大规模施工。3)试桩根数不少于5根,且必须待试桩成功后方可进行大规模施工。
4.2 施工准备
1)在施工设备进场前施工场地内做到“三通一平”,保证设备进场后能正常施工。2)无砂混凝土小桩采用32.5R普通硅酸盐袋装水泥,施工中加强对水泥采购、贮存及使用的统一管理,建立台账,并统一入库贮存。对超过3个月的变质水泥严禁使用。水泥在使用前,将水泥的样品送中心实验室试验,并定期进行抽检。3)施工机械在开工前完成所有的性能检查,具备施工过程中的良好性能,经检测合格后方可开钻。4)按照有关的设计文件要求建立沉降测量系统,以监测软基在处理完成后填土过程中的沉降和稳定。
4.3 施工控制
1)由项目部指派专人对无砂混凝土小桩施工全过程旁站监督,并将现场技术员、现场技术负责人、现场施工负责人、钻机机长、桩长、桩距等内容制成标识牌,确保人员到位,责任到人。2)桩位位置确定后,开始安装钻机。钻机就位后必须保证平稳、牢固,确保在施工中不发生倾斜移动。在调整钻杆垂直度时,在主机塔架上悬挂一垂球,通过控制垂球与机泵上、下、左、右的距离来调整垂直度。3)成孔后,应立即置放注浆管且应放置于桩中心位置,再投放石料,以使其在压浆过程中的喷浆均匀,确保桩体质量。注浆管在施工前应完成焊接,做到随用随取。4)水泥浆拌制时,搅拌时间不得小于3 min。在连续制作时,应控制好水泥和水的掺加量,按水灰比同步进行,制作好的水泥浆不得离析,泵送必须连续。5)对每根制成的桩体质量检查的重点是水泥用量、水泥浆拌制时间、泵送过程中有无断浆现象、泵送压力是否达到要求。6)为保证每延米桩的水泥掺入量以及水泥浆用量达到设计要求,搅拌机应配备电脑记录仪,同时配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师抽查检验施工时严格按照边成孔边注浆的成桩方式进行,严禁先批量成孔后注浆的施工方式。8)无砂混凝土小桩采用二次注浆成桩的工艺进行,第一次注浆泵压控制在0.4 MPa～1.0 MPa之间,在间隔8 min～10 min后,再进行第二次注浆。此时泵压控制在2 MPa～3 MPa之间,当桩顶有水泥浆徐徐冒出时,表明水泥浆已注满,可进行下一道工序。9)施工中应严格控制注浆和停浆时间。每根桩开始注浆后应连续作业,不得中途断浆,以确保注浆的连续性。10)在注浆过程中如遇停电、机械故障等突发事件,应立即采用发电机和备用设备,并及时记录中断时间,在12 h内采取补喷措施,并填报于施工记录内。11)现场施工人员认真填写施工原始记录。
5 桩质量检验
5.1 桩身轻便触探检验
检验搅拌均匀性:用轻便触探法中附带的勺钻,在桩中心钻孔,观察水泥浆的饱满度和固结情况。
5.2 钻芯检验情况(桩身龄期28 d～60 d)
外观质量良好,桩体圆匀,无颈缩和回陷,喷浆均匀,固结体无松散。
5.3 桩体静载荷试验
1)本试验采用成桩7 d后复合地基及单桩静荷载试验。由主梁、副梁(均为不同型号的工字钢)及跳板搭成反力堆载平台,平台上均匀堆放砂袋,构成加载反力系统(如图1所示)。整个试验过程严格按照国家JGJ 79-2002建筑地基处理规范附录A之规定执行。2)成桩28 d后监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力,抽查的桩数不宜少于点桩数的0.2%,不得少于3根。试验用最大荷载量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。
5.4 外观鉴定
1)外观质量良好,桩体圆匀,无颈缩和回陷。2)喷浆均匀,固结体无松散。3)群桩桩顶整齐,间距均匀。
5.5 实测项目
无砂混凝土小桩质量实测项目见表1。
6 结语
高速公路的软基处理属于隐蔽工程,其一旦被路基填土覆盖便形成隐患不好检查;软基处理的好坏将直接影响到路基的使用寿命因此抓好施工过程控制和施工过程管理尤为重要。
摘要：以湖北省孝襄高速公路四标段中一处软基处理的经验为主,系统地介绍了无砂混凝土小桩的施工准备、施工工艺流程、施工控制及质量检测等控制措施,以指导类似工程中无砂混凝土小桩的施工过程控制和管理。
关键词：软基处理,无砂混凝土小桩法,施工控制,质量检测
参考文献
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[2]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
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