无砂混凝土.docx

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1、无砂混凝土在道桥工程中的应用徐立新中港第三航务工程局三公司南京市210011摘要：通过香港东涌道桥工程中的实例，对无砂混凝土在道桥领域中的应用特点、应用型式进行了探讨，对香港的技术标准进行了分析，并对施工要点进行了论述。关键词：无砂海凝土道桥工程应用无砂混凝土(No-fines Concrete)是轻骨料混凝土的一种形式，仅由水、水泥和粗骨料拌和而成。由于没有细骨料，所以在混凝土内部存在着大量较大的孔隙，水可以在硬化的混凝土孔隙中流动。正是由于这些孔隙的存在，使得无砂混凝土具有与其它种类混凝土所不同的特点：容重小，水的毛细现象不显著，透水性大，水泥用量少，施工简单等等。由于具有这种特殊性能，无

2、砂混凝土在土木工程领域备受关注。自十九世纪中叶英国出现无砂混凝土建筑以来，无砂混凝土逐渐在房屋建筑方面得到广泛应用，这种新型建筑材料的优越性不断为人所知。作为一种透水性很好的材料，无砂混凝土在道桥领域也逐渐得到应用。除了上述有别于其它种类混凝土的特点外，与其它透水性土工材料相比，无砂混凝土又具有混凝土所具备的造型方便、坚固耐久等优越性。本文针对香港东涌道路、桥涵中的实例，着重对无砂混凝土在道桥工程中的应用进行探讨。1应用实例香港东涌一期基础工程为香港新机场配套工程，其主体项目为通往新机场的高速公路、跨海大桥及轻铁铁路等。在该工程的很多结构内均采用了无砂混凝土。1.1 隔离带中的应用高速公路及跨

3、海大桥的中央隔离带采用了防撞栏内填土结构，由外向内分别为钢筋混凝土防撞栏、无砂混凝土墙、土工布、回填土，如图1所示。其中无砂混凝土墙顶宽度为20cm,伸缩段长度不大于12m。图1中央隔离带结构示意在整个中央隔离带结构中，钢筋混凝土防撞栏每件长度为1m,背后下部为中空缺口，待其安装后，浇筑无砂混凝土，填满该缺口，使得两者结合成为一个整体挡土结构。在该结构中，无砂混凝土墙既是挡土墙墙身的一部分，在其背面及顶部铺设土工布后，又起到了防止回填土方流失的作用，且挡土墙上无需另设排水设施。因此，这种结构成本较低。1.2 边坡治水工程中的应用该项目边坡治水工程中采用了扶壁排水结构(Counterfort D

4、rain),山坡扶壁排水结构主要由粒质渗滤材料、排水材料、特殊填料、无砂混凝土等组成，如图2所示。图2山坡扶壁排水结构其中，无砂混凝土为压脚材料在扶壁排水结构中，无砂混凝土压脚的作用为：起到了排除结构内部积水的作用；起到了挡土作用；加大了扶壁排水结构的牢固性；增强了结构整体稳定性。1.3 轻铁路基中的应用在该工程跨海大桥桥台后，轻铁高填筑路基边坡采用了无砂混凝土护面结构，而未采用块石等其它护面结构。无砂混凝土边坡的优点在于：可排除路基中积水及地表滞水；增强路基整体稳定性；比松散石料边坡牢固；可替代砌石边坡，且比砌石边坡造价低。2应用特点与型式从上述应用实例可以看出，无砂混凝土是一种经济实用的混

5、凝土材料，主要特点为：造型方便、具有一定的强度和粘接性、透水性强、毛细作用小、容重小、费用低及施工方便等。2. 1应用特点无砂混凝土是轻骨料混凝土的一种形式，具有一定的强度和粘接性，可以制成各种所需的形状，既可自身成型，也可与混凝土等结合成型。无砂混凝土是粗骨料颗粒的聚集体，每个颗粒都被大约1.3mm厚的水泥浆薄层所包裹。因此，在混凝土内部存在着大量的孔隙，孔隙大小与粗骨料的粒径大致相等，水可以在孔隙中流动，所以无砂混凝土是一种透水性很好的材料。另外，由于孔隙的尺寸较大，所以水的毛细作用很小。无砂混凝土由于没有细骨料，所以骨料的总表面积比普通混凝土小很多，用于包裹骨料的水泥用量也随之下降，因此

6、无砂混凝土的容重比普通混凝土小得多。由于水泥用量低，且无细骨料，无砂混凝土本身的成本相当低。另外，无砂混凝土的粗骨料可以采用碎石、陶粒，也可以用炉渣等工业废料，甚至强度较高的建筑垃圾，如碎砖、碎混凝土块等，而旧的无砂混凝土破碎后，又是很好的粗骨料。这样，无砂混凝土的成本不但可以降低，而且地方材料的利用、陈旧建筑物拆除后的垃圾处理等问题都可以得到较为圆满的解决。由于少用了细颗粒材料r简化了运输及现场管理程序。而且无砂混凝土浇筑时，靠自重落料即可成型，不需插捣，对工人技术水平要求不高，施工极为方便。2.2应用型式因具备上述特殊性能，无砂混凝土以各种各样的型式在道桥工程中得到了应用。(1)由于具有一

7、定的粘接性，无砂混凝土可以与混凝土等挡土结构相结合，形成组合式挡土结构。这种组合挡土结构的优越性有以下几方面。1使用无砂混凝土，可以使混凝土挡土墙断面减小。正因为无砂混凝土内部存在孔隙，可以使得墙后地下水位降低，从而减小墙后水平压力，而且经过组合，挡土墙断面加大，竖向力及稳定力矩随之加大，抗滑稳定性和抗倾覆稳定性也得到增强，因而混凝土挡土墙断面可以减小。2在这种组合挡土结构中，无砂混凝土墙既是挡土墙墙身的一部分，与土工布结合后又起到防止回填土方流失的作用，因此综合成本较低。3这种挡土墙结构上不需增加其它排水设施，从而节省了投资。应用实例中的中央隔离带结构即采用了这种型式。(2)坚固耐久的混凝土

8、强度性能与较好的透水性能使无砂混凝土可以用作渗沟的出水口结构材料。应用实例中扶壁排水结构内的无砂混凝土，既起到挡土作用，又为整个结构提供了排水通道。另外，在道路下PVC管渗沟中，PVC多孔管周围包裹的排水材料也可由无砂混凝土替代，从而解决路基碾压后PVC管易产生变形和破坏的问题。(3)由于具备粘接性与强度性能，无砂混凝土可以用作路基防护材料，尤其适用于非粘性土路基边坡的防护。采用这种护面材料，既可节省成本，又可增强结构稳定性，且施工方便，速度快。应用实例中的高填土路堤边坡即采用了无砂混凝土护面。(4)较大的透水性，较小的毛细作用，使得无砂混凝土成为一种很好的地坪材料，可以用它浇筑停车场、网球场

9、和城市广场等地面的垫层等。3技术要求与分析3.1技术要求对于应用实例中的无砂混凝土，按香港特区土木工程一般技术规范第16. 16条，无砂混凝土应符合下列技术要求。(1)水泥应采用普通波特兰水泥或粉煤灰波特兰水泥。(2)骨料最大公称粒径应为20mm； 20mm英国标准筛筛余率(质量比)不大于15%, 10mm英国标准筛通过率(质量比)不大于10%0(3)骨料与水泥的质量比不应小于10,且不应大于15。(4)水泥含量应当适当，使得骨料的每个颗粒为水泥浆所包裹；但密实后的混凝土应当有孔隙，使得水可以在硬化的混凝土孔隙中流动。技术要求中对无砂混凝土的原材料及配合比作了一定的限制。原材料水泥要求采用香港

10、地区常用的普通波特兰水泥或粉煤灰波特兰水泥。骨料要求粒径单一，一般介于1020mm之间，容许有15%的大颗粒和10%的小颗粒。颗粒的单一性决定了无砂混凝土内部存在孔隙、容重低以及浇筑时不易产生离析的特点。当骨料比重一定，采用单一粒径骨料配制的混凝土，其容重比采用级配良好的骨料配制的混凝土低约10%左右、另外,骨料的大小对混凝土的强度有比较大的影响，骨料颗粒小，外形短粗，强度越大，这是由于骨料之间的接触点增多的缘故。骨灰比无砂混凝土的骨灰比的取值随所需配制的混凝土强度而定。无砂混凝土的强度越低，骨灰比越大。一般来说，骨灰比介于6 ： 115 ： 1之间。路桥工程的结构一般对无砂混凝土的强度要求不

11、高，因此技术要求中的骨灰比较大。水灰比要使骨料的每个颗粒为水泥浆包裹，又要保证无砂混凝土内部存在孔隙，主要是通过控制骨灰比和水灰比来实现。对于特定的某一骨料和骨灰比，存在一个狭窄的最佳水灰比。若水灰比低于该最佳值，则水泥浆不能均匀地包裹在粗骨料外面；若水灰比过高，则水泥浆将从骨料颗粒间流走。具有代表性的水灰比介于0.380.52之间。为了确定最佳水灰比，可以通过抗压强度试验来确定。在实际施工过程中，一般根据经验来判别水灰比是否合适，如:取出一些拌好的拌和物进行观察，如果水泥在骨料表面包裹均匀，没有水泥浆下淌的现象,而且颗粒有金属光泽，则说明水灰比较为合适。4无砂混凝土的施工4.1 混凝土的搅拌

12、无砂混凝土的搅拌，一般采用与搅拌普通混凝土相同的机械，搅拌方法也大致相同。由于水泥浆的稠度较大，且数量较少，为了保证水泥浆能够均匀地包裹在骨料匕宜采用强制式搅拌机。在本工程的施工中，无砂混凝土采用的是商品混凝土。4.2 模板工程无砂混凝土的混凝土侧压力较小，一般为普通混凝土的1/3,因此可以使用各种轻型模板，如：木模、胶合板模、钢丝网模等。4.3 混凝土的浇筑由于无砂混凝土中的水泥量有限，只能包裹骨料颗粒，因此在浇筑过程中不宜强烈振捣,否则将会使水泥浆沉积，破坏混凝土结构的均匀性。香港特区土木工程一般技术规范笫16. 44条规定：无砂混凝土的密实应当使用最小份量的密实工具。因此，在施工中一般在

13、模板外侧用木工锤具略加敲击即可。4.4 混凝土的养护无砂混凝土由于存在孔隙，干燥很快，所以养护非常重要，以免混凝土水分大量蒸发。遇到烈日与大风气候时，应加覆盖、淋水或用氯化钙促凝，使其提前凝结。香港特区土木工程一般技术规范规定：无砂混凝土的最小养护时间为7do 一般来说，阴天和小雨天气对无砂混凝土的养护是有利的，但要防止暴雨冲刷，以免水泥浆被冲走,造成一些薄弱部位。由于无砂混凝土的粘着力很低，所以模板必须在原位保持到混凝土达到足够的强度，即材料都固结在一起时才能拆模。5结语无砂混凝土具有混凝土所具备的造型方便、坚固耐久等优越性，其内部存在孔隙，又使其显示出与普通混凝土不同的特点：容重小、透水性

14、大、毛细作用小、水泥用量少、施工方便等。正因为具备这些特点，使其在路桥工程中，呈现出各种各样的应用型式。但是，在应用无砂混凝土的同时，也应看到其弱点：虽然容重小，但强度大为降低；虽然水泥用量少，但粘着力减小。另外，在考虑无砂混凝土再生利用的同时，也应考虑到棱角锐利的破碎骨料在荷载作用下可能发生局部的破坏。总之，无砂混凝土在实际应用时，其应用型式及配合比应当根据具体结构的特点具体分析确定。参考文献：1 General Specification for Civil Engineering Works. Hong Kong Government,1992.2A. M. Neville. Prope

15、rties of Concrete. London, 1981.（摘自：公路2000年6月）无砂大孔隙再生混凝土混合料及其制备方法2004100165382.9一、项目简介随着我国城市化进程的快速推进和小城镇建设的日益发展，旧城改造工程日益增多，由此产生的废弃混凝土严重影响了城市生态和环境的可持续发展。无砂大孔隙混凝土的发明，可以在大量回收利用废弃混凝土的同时，减少对天然砂的开采，提高绿化效率和减小城市“热岛效应工本发明就是一种具有高孔隙率和较高强度的再生混凝土混合料及其制备方法。该混凝土混合料以水泥和废弃混凝土破碎成的再生混凝土集料为主要成分，加水搅拌而成。二、功能特点1、可增加雨水下透，减小城市“热岛效应”，也可提高土壤中水分上透，提高植被成活和生长的可能性。2、可大量回收和高效利用废弃原料，大量节省土地占用量。3、可用以加固堤防，绿化河道，提高安全性。4、减少对天然砂石的开采，具有明显的环境、经济和社会综合效益。三、应用前景本发明的混合料具有孔隙率大、强度较高、透水性强、抗变形能力好等特点，是一