浅谈西非红土砾石混凝土施工工艺

牛洪丰

(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150070)

0 前 言

在非洲地区，传统碎石资源稀缺、价格高昂，碎石材料成本占当地混凝土工程施工成本约35%～40%，而红土砾石料供应充足、工程性质较好、价格低廉，如能实现红土砾石代替传统碎石拌制水泥混凝土用于施工，可大幅降低混凝土工程施工成本、加快当地基础设施建设，能为当地创造巨大的社会经济效益。

1 技术特点

本工艺通过对原材的改良和配合比的优化设计，实现低成本地产材料对替代高价稀缺材料，节约材料成本。施工工艺简单，施工安全，质量可靠。能有效的开发利用本地特有的丰富闲置红土砾石资源，避免资源浪费。无需开山取石，环保效益高。

2 西非红土砾石混凝土施工工艺

2.1 施工工艺原理

本工艺利将红土砾石破碎加工成不同粒级的含泥量≤1%、针片状≤10%、压碎值≤30%的单档红土碎石，通过掺配试验将其合成为5～25 mm连续级配的红土碎石作为红土砾石混凝土用粗集料使用。利用红土碎石粒形好、石质坚硬、性能稳定、表面粗糙与水泥胶砂的结合力强的特性，通过试验优化粗集料合成级配曲线，以及确定水泥、外加剂、水、砂和粗集料的最佳掺配比例，进行配合比优化。配制出强度、工作性、耐久性满足要求的红土砾石混凝土。通过室内外试验及理论分析对优化后的配合比进行验证，最终实现红土砾石混凝土在一般混凝土工程中的施工应用。

2.2 施工准备

按要求选定红土砾石料源，根据设计要求及红土碎砾石特性进行配合比设计并报监理审批，对进场材料进行试验，原材质量应满足表一要求。红土砾石混凝土施工前，应完成场地平整、基坑开挖、垫层施工等准备工作。

表1 材料名称、规格及主要技术指标

2.4 配合比设计

对红土碎石进行筛分，依据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650-2020)规定的5～25 mm连续粒级进行掺配合成，优选出密实度最大、空隙率最小的最佳级配曲线，确定各档红土碎石的掺配比例，对单档红土碎石进行合成掺配。细集料宜选择中砂，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。

根据混凝土设计强度等级按照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55-2011)(以下简称规程)规定计算配制强度。根据规程给出的经验公式初步确定水胶比，根据使用部位及施工方法确定试配坍落度，参照卵石要求确定用水量及砂率。根据以上参数确定计算配合比。

在计算配合比的基础上进行试拌，在计算水胶比不变的情况下调整配合比其他参数使新拌混凝土性能符合设计及施工要求，修正计算配合比，提出试拌配合比。

参照规程在试拌配合比基础上进行混凝土强度试验，采用三个不同水胶比的配合比进行强度试验，即试拌配合比和在计算配合比基础上水胶比±0.05、用水量不变、砂率可分别增加减少1%的另外两组配合比，必要时可增加一组基础水胶比-0.1的配合比作为辅助试验。以上配合比的混凝土拌和物性能经试验确定满足要求后，标养28 d，分别测定抗压强度，绘制强度-水胶比曲线。采用线性关系图法确定略大于配制强度对应的水胶比，进而确定试验室配合比。

施工时根据粗、细集料现场实测含水率，在试验室配合比的基础上计算出施工配合比用于指导拌合站拌制混凝土。

2.5 测量放样

组织测量人员利用全站仪根据已闭合的导线点进行桩位放样与复测，放出桩位线，控制桩位置选在不易移动和车辆压不到的地方。测量人员按设计图纸放出施工部位控制点，确认检查无误后进行放样交桩。

2.6 模板支设

测量放线确定尺寸后，进行立模。混凝土基础模板采用竹胶板模板或钢模板。混凝土挡墙(包括八字墙、端墙)采用钢模板。模板外侧采用钢管背肋，方木支撑加固；内侧用方木支撑控制尺寸，挡墙模板加设拉筋。在模板上用红油漆标注基础顶面标高。

2.7 拌制和运输

红土砾石混凝土采用强制式搅拌机拌制，严格按照试验室根据设计配合比及现场集料含水率确定的施工配合比配料，用重量法严格控制配料精度。采用混凝土运输车运至现场。

2.8 现场浇筑

混凝土浇筑前对模板均匀涂刷脱模剂，到场混凝土均匀性和坍落度经检查满足要求后开始浇筑。利用串筒或溜槽将混凝土倾泻入模，按不大于300 mm的分层厚度在整个结构平面内全面分层浇筑。第一层浇筑的混凝土初凝前浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑结束。施工时从短边开始，沿长边进行。必要时也可分两段，即从中间向两端或从两端向中间同时进行。

用插入式振捣棒振捣，移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍；与侧模应保持50～l00 mm的距离；插入下层混凝土50～100 mm；每一处振动完毕后，应边振动边徐徐提出，对每一振捣部分必须振到该部分混凝土密实为止，密实的标志是混凝土停止下沉，表面呈现平坦、泛浆、不再冒出气泡。避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。

浇筑至设计高程时，用铝合金长刮尺表面刮平，在混凝土初凝前用木抹抹平、钢抹压光。需二次浇筑的在初凝压光前进行植筋、凿毛等处理。

2.9 拆模、养生

红土砾石混凝土强度达到2.5 MPa以上，且能保证其表面及棱角不因拆模而受损时方可拆模，拆模过程中避免损坏混凝土表面。拆模完成立即进行覆盖养生，养生时间不小于7 d，当红土砾石混凝土强度达到设计强度的75%以上时方可停止养生进行下一步工序施工。

3 经济社会效益

3.1 经济效益

就本工艺依托工程对传统工艺和本文工艺的经济效益对比分析如表2所示。

表2 综合成本核算和效益分析表

由表2分析得出：援冈比亚上河区公路桥梁项目MRC路应用本工艺后与传统的混凝土施工工艺相比每立方米混凝土节约成本394.8元，节约成本28.76%，应用本工艺的经济效益明显。

3.2 社会效益

西非地区混凝土用的普通碎石稀缺，极大程度限制了当地的基础设施建设，制约了当地的经济发展。采用西非红土砾石混凝土可以保证工程质量，加快当地普通混凝土工程施工建设，促进地产材料开发利用，带动当地经济发展。加工开采红土砾石与加工开采普通碎石比，不需要过多的大型设备和人力消耗，不需要炸山、开山，更加节能环保。

4 结 论

该工艺在援冈比亚上河区公路桥梁项目的辐射工程——MRC路的施工中成功应用，取得了良好效果。加快了施工进度，降低了施工成本，并保证了公路质量，获得了业主及当地人民的好评。

实践证明，该工艺简单易行、质量可靠、节材环保、成本低，同时有效开发利用地产材料，适用于在非洲等天然红土砾石储量丰富地区的一般混凝土工程施工中推广应用。