高强度联锁块混凝土配制技术

2012-06-30古茂金肖承辉毛戬

中国港湾建设 2012年6期

古茂金，肖承辉，毛戬

（中交四航局第一工程有限公司，广东广州 510230）

1 工程简介

安哥拉洛比托港道路堆场工程，共有集装箱码头和矿石码头两个后方堆场项目，总施工面积42万多m2，堆场铺面为高强混凝土联锁块和路面混凝土，采用尺寸225 mm×112.5 mm×100 mm、四周有2 mm倒角的C60高强混凝土联锁块，总铺面面积达21万m2，共需预制联锁块840万块。

根据设计技术规格书的要求，混凝土联锁块抗压强度平均值应大于60 MPa，单块最小值大于50 MPa，吸水率不超过7%，外观没有裂纹、分层、表层粘皮，尺寸偏差、掉角缺陷等在规范允许范围内。

2 原材料选用

2.1 水泥

经过长时间的采购、运输，水泥的强度会稍低，在使用前，应按实际强度设计配合比。同时，考虑联锁块强度要求较高，水泥选用时从最初的P.O 42.5R水泥，改用现在的P.O52.5R水泥，其物理性能如表1。

2.2 拌和水

选用pH值4～7、含盐量不得超过0.005 mg/mm3的自来水，禁止使用海水。

表1 水泥物理性能指标

2.3 碎石

碎石来源于四航局自行开采的石场，选用粒径为5～10 mm，风化石含量小于1%，针片状含量小于5%，硫酸盐含量小于1%的碎石。

2.4 河砂

设计要求选用最大粒径5 mm，含泥量小于2%，云母含量小于2%，轻物质含量小于1%，硫酸盐含量小于0.5%的中粗砂，细度模数F.M在2.0～3.5之间。

但是在雨水量少的非洲，河砂短缺，砂中常常含有块石、泥团、树根、贝壳等等，质量控制难度很大，砂的含泥量和最大粒径经常难以符合要求，为此，制造了2套振砂机对砂进行筛分，将块石、泥团、树枝等杂质全部清除，对含泥量过多的砂，在振筛的同时喷水冲洗，以减轻含泥量，将筛出良好的砂，单独堆放，经试验检测合格后再使用。

2.5 石粉

四航局采石场遗留下来的弃材，粒径0.075～2.36 mm，堆积密度1534 kg/m3，且储量丰富，骨料的主要物理性能指标见表2。

2.6 混合骨料匹配比例

当地河砂短缺，且质量较差，而碎石和石粉的储量丰富，价格便宜，考虑经济成本，尽量减少砂的用量，增加碎石和石粉的用量，经多次匹配试验，选择序号5为最佳匹配，即堆积密度大、空隙率小的组合，详见表3。

表2 骨料的主要物理性能指标

表3 混合骨料匹配试验

3 联锁块配制

3.1 联锁块配合比[1]

3.1.1 联锁块的配制强度

式中：fcu，k为设计强度等级，MPa；σ为标准差，MPa；考虑联锁块强度标准偏差比较大，以往缺乏相关的经验值，故取值为5.5。

3.1.2 水泥用量

英标BS 6717中规定最少水泥用量为380 kg/m3，根据联锁块厂商以往的生产经验，初步确定要达到69.0 MPa的配制强度，拟定水泥用量取值范围450～480 kg/m3。

3.1.3 用水量的选择

联锁块用水量的选择与普通混凝土不同，其混合料是特干硬性混合物，用水量的选择，除满足强度要求之外，还应满足块体成型要求，具体有：

1）水量要使拌合物均匀，无明显成团，色泽均匀，用手抓取料时，能揉成团，不松散，落地即散，脱模后要具有一定的强度，运输过程中不变形、不开裂。

2）用水量过少，则成型困难，容易干裂，水泥得不到充分水化，强度受影响；用水量过多，拌合物粘成团，振压制作时出水导致块体粘模、变形，脱模困难，且强度偏差很大。

3）用水量的确定方法，同一配合比，需按不同成型工艺参数，经多次试验，根据拌合物效果、成型质量、废品率、强度等综合考虑，得出混合物最佳状态时的含水率范围，往往需要依赖经验来判断，经几十次试验结果显示，含水率最佳范围是5.3%～6.2%，折算水灰比0.28～0.33。

3.1.4 配合比设计

联锁块混凝土的配合比设计除保证足够的强度之外，还与制作成型的密实度、外观质量、成品率息息相关，因此，找出能满足密实度最大，循环时间最短，生产效率最高，废品率最低的成型工艺参数同样重要。

3.1.4.1 工艺试配

按拟定的水泥用量取值范围的平均值和初步选定的序号5骨料匹配用量，初定水灰比0.3，进行工艺试配，以确定最终的骨料匹配比例和最佳的成型工艺参数，经过几十次试验、对比，确定骨料的最佳匹配比例为河砂∶石粉∶碎石=2.0∶3.8∶4.2。主要工艺参数有每板28块，喂料时间2 s；布料时间1 s，布料压力6 MPa；预振时间4 s，预振压力13 MPa；强振时间9 s，振压力12 MPa；加面料时间0.7 s，振压力7 MPa，每板的循环时间47 s。

3.1.4.2 强度试配

按不同的水泥用量和最终调整的骨料匹配比例，以及初定的水灰比、最佳成型工艺参数，经过12次配合比试验、对比，最后选择既能满足强度、外观质量要求，又能节约成本、提高生产效率、降低废品率的配合编号C为联锁块的最终配合比，其结果见表4。

表4 混凝土联锁块配合比

3.2 磨耗层配合比

联锁块磨耗层厚度约为2～3 mm，其作用为使联锁块表面光滑，弥补坑凹，面层耐磨，不起灰，因此，所用的砂，需要筛除大于2.36 mm的颗粒，含泥量小于1%，水泥与砂的比例为1∶2，其湿度应与联锁块配合比一致。

4 生产制作

4.1 成型工艺

1）联锁块生产前，需检测各种材料的含水率，换算施工用水，按配合比称量混合后，从输送皮带机上取样，用经验初步判断其湿度以满足成型要求，再检测混合料的含水率是否在最佳范围内，若发生偏差，应及时找原因分析改善。

2）按最佳成型工艺参数制作联锁块，安排工人在出料口专门检查联锁块的外观质量，发现脱模时损坏棱角、表面坑洼凹凸不平、开裂变形的成品时，及时取出，重新投入搅拌机搅拌成型；并用毛刷清扫成品表面的松散颗粒。

3）生产过程中应定期标定搅拌机的计量系统，使误差在容许范围内；定期检查模具的磨损，发现变形应及时更换新模具；调整喂料、振压、压板松紧等措施来保证联锁块厚度一致。

4.2 养护、堆垛

联锁块成型后运至堆放棚里风干，叠层堆放不宜超过3层，在堆放棚内养护至少24 h后进行堆垛，每天定时淋水养护，保持潮湿至少14 d。堆垛时要小心轻放，严禁丢、甩、扔，使块体缺棱掉角，堆垛不宜过高，每垛5000块，用塑料薄膜将上部4层封住，避免运输时倒塌散落。

5 质量检验

5.1 试验评定[2]

两台联锁块成型机正常情况下每天可制作2.5～3万块联锁块，经咨工批准，以每2万块联锁块为一个检验批进行质量检验。

1）按照英标BS 6717的要求，每批抽取5块试件，用肉眼观察外观质量有无裂纹、分层、表层粘皮等，这些缺陷都不允许出现，否则判断为不合格；同时，进行尺寸偏差检验，用游标卡尺选取4个代表位置进行尺寸测量，精度为1 mm，尺寸偏差允许值：长度±2 mm、宽度±2 mm、厚度±3 mm、掉角两边破坏尺寸小于5 mm，垂直度偏差小于2 mm。

尺寸偏差合格率超过90%则评定为优良，70%以上评为合格，小于70%时判定为不合格。

2）每批抽取5块联锁块测试吸水率和抗压强度，在试压前应在（20±5）℃水中浸泡（24±4）h，潮湿状态测试，按英标BS 6717的步骤进行试验，抗压强度修正系数为1.24，每批联锁块28 d抗压强度平均值均应大于60 MPa，单块最小值大于50 MPa，吸水率不超过7%。

对强度和吸水率检测不合格的生产批，应加倍取样，从同一批中抽取10块进行复查，复查合格后方可使用，但不能被评为优良；复查后仍不合格，则该批联锁块评为不合格。

3）每批联锁块需经外观质量、尺寸偏差、抗压强度、吸水率检测合格后，发放合格证，准许出厂使用。

4）不合格品的处理方法：

①若抗压强度合格，其他指标不合格，可由人工分拣，剔除外观质量、尺寸偏差有缺陷的块体后重新进行评定。②若抗压强度不合格，其他指标合格，可按实际强度降级使用，其应用部位应经设计和咨工批准。

5.2 数据分析

1）通过对联锁块生产4个月以来的试验数据分析显示，所有批联锁块的外观质量、尺寸偏差、强度、吸水率都能满足设计要求，其试验结果见表5。

表5 联锁块试验检测数据分析

2）抗压强度统计分析：

Mfcu-Sfcu=67.5-4.04=63.46 MPa ＞ fcu，k=60.0 MPa ，评定合格；

fcu，min=55.4 MPa ＞ fcu，k-Cσo=60.0-1 × 5.5=54.5 MPa，评定合格。

5.3 铺面试验段

原洛比托港联锁块铺面在使用时表面磨损较为严重，业主和咨工很重视新建码头堆场的质量，为验证自制的联锁块表面磨耗状况，按照《港口道路、堆场铺面设计与施工规范》[3]的要求在交通频繁的项目部门口开辟一片面积5 m×5 m的典型施工试验段，表面摊铺一层薄薄的砂作磨耗层，经1个月交通试验，发现表面磨损微小，耐磨质量合格，经咨工、监理验收合格，可投入使用。