重混凝土的研究及工程应用

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重混凝土的研究及工程应用
（北京建工二建混凝土搅拌站）
一、前言：
重混凝土，也称钢渣混凝土，主要应用于防辐射作用和抗浮沉配重，重混凝土的表观密度一般在2500-4000之间，采用特制的铁砂与铁球钢段做重骨料容重可达5500公斤/立方米。

本文重点探讨不同容重等级与不同工艺重混凝土的配合比设计及施工工法，根据建筑设计及施工工艺要求选用不用容重的重质材料进行合理的搭配，最终生产出达到所需的容重的重混凝土，在重混凝土的设计过程中，不仅要考虑满足设计要求，更要考虑施工的便利以及经济上的最大实惠。

二、本研究原材料的选材原则及使用品种：
1、水泥：选用密度较大、需水性和水化热都较小的水泥，一般采用普通硅酸盐水泥，为了降低水泥的水化热和混凝土的收缩率，大体积时又必须对水泥的用量加以限制。

由于重混凝土骨料密度比较大，所以为了增加混凝土的粘聚性以保证拌合的混凝土不会出现骨料下沉情况，一般情况下水泥用量不低于为350公斤。

本研究使用的水泥是琉璃河·长城，其技术指标见表1
水泥物理力学性能表1
重混凝土在施工时，常特意加入一定数量的掺合材料，既提高了重混凝土的和易性和粘聚性能力，又使混凝土更加密实，最大限度的增加容重。

如粉煤灰和矿粉、铁粉等掺合料。

本研究选用山东（德州）德能电厂I级优质粉煤灰，其技术指标见表2
I级粉媒灰的技术指标表2
3、骨料
通常重混凝土都采用重骨料，如铁、磁铁矿、砂铁、褐铁矿、赤铁矿、重晶石、烧结球等。

一般使用的骨料品种有限，而需要混凝土的容重等级却很多，因此在完全使用一种骨料时，若只保证容重则会出现由于混凝土的砂率不适当而造成的和易性不好的问题，或出现混凝土容重超出标准太高，经济上不合算，所以在使用一种大容重材料配制较轻混凝土的时候，需要用比较便宜的普通骨料和中骨料搭配来实现。

不同品种骨料和细掺料的表观密度表3
普通石：涿洲集配石，颗粒粒径5-25mm
铁砂：唐山银发铁选矿特制，表观密度6500Kg/m3，细度模数：
铁球：铁厂炼钢的半成品，表观密度7600Kg/m3。

颗粒粒径
重晶砂：唐山表观密度3800Kg/m3，细度模数：
重晶石：唐山表观密度3800Kg/m3，颗粒粒径5-25mm
4、外加剂
本研究选用北京海宏星科技有限公司生产的HH系列外加剂，该产品减水率高且保塑性好的高效泵送剂或高效防冻剂,其技术指标符合国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）中一等品、行业标准《混凝土泵送剂》（JC473）中一等品、《混凝土防冻剂》（JC475）中一等品要求；同时，外加剂氨含量满足国家标准《混凝土外加剂释放氨含量》（GB18588）；碱含量满足地方标准《混凝土外加剂应用技术规程》（DBJ01-61）的有关规定。

5、水
采用可饮用水。

其技术指标满足国家标准《混凝土拌合用水标准》（JGJ63）的有关规定。

三、重混凝土配合比设计原则
1、对于密度大于3200Kg/m3重混凝土可能有明显的离析现象，因此粗、细集料都选用高密
度材料，以尽量减少不正常离析。

2、配制重混凝土必须以达到设计容重为首要目标，重混凝土可以用普通混凝土中所研制的ACI绝对体积法配置。

1.为了充分利用重骨料的较大表观密度，根据骨料有效表观密度和混凝土的容重要求，以单方混凝土中最多能掺入量（即松堆密度）为准则。

1.水泥用量以满足混凝土的和易性为原则。

2.水的表观密度较小，在满足施工性能的前提下，尽量选小的用水量，来降低水对容重的影响
2.铁粉作为胶凝材料取代部分水泥，这样可以相应提高混凝土的容重，也可以适当提
高混凝土的和易性。

四、重混凝土的配合比设计方法
由于目前尚没有以容重为目的的混凝土设计公式，所以我们配合比计算公式仍然采用普通混凝土配合比设计方法中的绝对体积法计算。

重混凝土的水泥、水、粗集料数量的选用与普通混凝土相同，但侧重于满足混凝土的施工性能。

mc/ρc+mzg1/ρzg1+mzg2/ρzg2+mqg1/ρqg1+mqg1/ρqg1+mw/ρw+β=1 式中：mc、ρc：每立方米混凝土水泥用量、表观密度
mzg1、ρzg1：每立方米混凝土重骨料1用量、表观密度
mzg2、ρzg2：每立方米混凝土重骨料2用量、表观密度
mqg1、ρqg1：每立方米混凝土轻骨料1用量、表观密度
mqg1、ρqg1：每立方米混凝土轻骨料2用量、表观密度
mw、ρw：每立方米混凝土总用水量、表观密度
β：混凝土含气量
五、应用实例:
1、彩和坊北区1-4号综合楼地下三层3-5/A-F轴地面:
、工程基本情况及设计要求
该工程为中联世纪建设集团有限公司承建的商住综合楼，地下三层地面设计3200Kg/m3容重的混凝土进行配重，强度等级C35，由于该楼主体工程已经完成，在地下三层位置施工重混凝土难度非常大，经我方技术人员与施工方技术人员洽谈，制定如下配合比并采用80大功率地泵直接泵送方案表4:
表4
a.混凝土坍落度：220mm
b.混凝土坍落度经时损失：30~40mm
c.无泌水、离析现象，流动性良好。

d.混凝土容重：平均3208Kg/m3
、施工工法及注意事项
、采用性能比较好的大功率80三一地泵泵送，为了防止堵管影响浇注的连续性，施工现场准备了两套管路。

、搅拌机和运输罐车里的混凝土数量不宜过多，应根据混凝土容重的增大而相应减少数量。

、模板要坚固牢靠保证在混凝土自重或不大的侧压力下不发生损坏和变形、注意要保证混凝土的粘聚性，防止产生重骨料的下沉，尤其是在运输和浇筑时候要特别重视。

、振捣时以表面泛浆为宜，过振易使混凝土粗骨料下沉出现离析现象。

、实际效果
混凝土一次性浇注成功，没有出现混凝土离析、堵管现象，混凝土平均容重3216Kg/m3，混凝土强度28天强度R3=~;R7=~R28=~，施工方和甲方都非常满意。

2、后海某名人别墅：密度4000Kg/m3
该工程位于后海，游泳池底板，方量不大，近70立方米，设计容重4000Kg/m3的重混凝土用于抗沉浮，由于密度4000Kg/m3的泵送混凝土我们没有相关的施工经验，为了保证顺利浇注我们设计了两套配比及施工技术方案。

、第一套方案：设计能泵送的混凝土
应用体积法确定配合比表5
表5
1.混凝土坍落度：230mm扩张度620Kg/m3
b、混凝土坍落度经时损失：35~45mm
c、新拌混凝土无泌水、离析现象，流动性良好，但经过半个小时后重骨料有下沉现象。

d、混凝土容重：平均4019Kg/m3
e、强度：R7=~;R28=
、第二套方案：设计集配料混凝土，采用溜槽法施工
、采用体积法确定配合比表6
表6
混凝土容重：平均4020Kg/m3，满足设计要求。

通过对两套方案的对比，考虑担心泵送过程中堵管以及浇注后有可能重骨料下沉。

而且由于该混凝土设计上只有密度要求，没有强度要求，经同施工单位技术人员协商，采用第二套集配料工法配制混凝土。

、施工现场机械准备表7：
表7
施工前应抄好水平标高，通过上返梁做好标志，以便控制回填厚度。

工艺流程：基坑清理→搭设溜槽（准备坡道、预留电梯井、孔洞）→钢渣砼运至工作面→预拌钢渣砼回填→夯实、找平→容重试验、验收。

搭设溜槽、准备坡道、预留孔洞。

每层回填前，用粉笔在基础反梁上抄好水平标高间距以便控制回填厚度。

重混凝土按指定位置倒卸材料后再由人工用手推车推至溜槽后卸料。

要分层铺摊，每层控制厚度为30-40cm，随之铺平，并用蛙式打夯机夯实。

要设计好溜槽的角度以使混凝土能够顺利运输到施工地点。

．试验、结果
）按600立方米为一批做容重试验
）根据设计要求，此配重混凝土的容重达到设计了要求，而且比泵送混凝土节约了40%的费用，深受施工方和业主的好评。

六、结论
重混凝土要求密度的设计如果不超过2600公斤/立方米，可以采用废钢渣生产混凝土，因此也有人把重混凝土称为钢渣混凝土，钢渣应用于混凝土中，既满足了施工需要，又符合国家节能减排环保要求，并且钢渣混凝土相对于其它重材料价格低廉，社会效益和经济效益都非常显着。

重混凝土可进行泵送，但容重越大的混凝土泵送距离越短；对结构比较复杂的防护结构物，或在施工时候必须分层浇筑的混凝土，采用灌浆混凝土方法施工，对于克服骨料下沉现象，效果较好；施工较大体积的重混凝土，为保证质量，要采取相应的导温措施。

对于回填混凝土或配重混凝土，如果对于强度没有要求而施工条件又允许，尽量使用溜槽法施工，可以节约成本40%左右，有非常好的经济效益。

现在的混凝土市场，对重混凝土的需求和应用越来越多，而通过我公司近年来对重混凝土研究及实际应用，现已具备了一定的重混凝土技术能力和生产能力，并且积累了一整套的试验、生产和施工方案。