泵送混凝土已逐渐成为高速公路、铁路、地铁、码头、城市高层建筑等大体积砼施工中常用的施工工艺。它是采用砼集中拌合, 利用输送泵运输和浇筑, 受地形限制的影响较小, 相对的提高了施工速度, 但在施工中最常见的问题就是堵管, 主要原因就是控制不好砼的和易性。下面根据积累的施工经验和参加的几项工程 (景鹰高速、南昌洪都大桥、德昌高速、德上高速等) 从以下多个方面分析了影响泵送混凝土可泵性的因素, 并提出应对措施。
根据设计图纸以及施工规范的要求, 砼的抗压强度C50, 弹性模量E (28d) 不小于3.2×104 MPa, 满足泵送要求。
水泥采用万年水泥厂生产的“万年青”水泥, 52.5 R型普通硅酸盐水泥, 28天抗折强度8.3 MPa, 28天抗压强度59.5 MPa;砂选用信江中砂, 细度模数2.7, 含泥量0.6;碎石选用万年大源碎石厂的碎石, 为获得良好的颗粒级配, 采用5～16 mm30%, 16～25 mm70%两个级配混合而成;粉煤灰选用黄金埠电厂Ⅰ级磨细粉煤灰;泵送剂采用江苏南京博益外加剂掺量1.2%。
泵送配合比的设计应以获取良好的可泵性作为出发点, 泵送砼是以输送管道进行运送, 在泵送过程中尽可能减少与管道的流动阻力, 要求砼要有足够的粘聚性, 不泌水、离析, 石子的粒径要根据输送管道的直径进行选择, 配合比设计方面在普通配合比的基础上还要进行工作性的优化。
在普通方法施工的混凝土中, 水泥用量是按《普通混凝土配合比设计规程》计算的。而在泵送混凝土中, 除满足混凝土的强度外, 砼的可泵性是非常关键的。因为泵送混凝土是靠水泥浆或砂浆来润滑管道的, 为了能保证泵送的顺利, 就要有足够的水泥浆来包裹粗细骨料, 最小水泥用量是砼可泵性的基本条件。在泵送之前先用一部分砂浆来润滑管道, 也是为了减少管道在泵送砼时对砼中水泥浆的吸附。实践证明:与最小水泥用量息息相关的是输送管直径、泵送距离、骨料等有关。
泵送混凝土的水灰比除对混凝土强度和耐久性有明显影响外, 对泵送粘性阻力也有影响。有关研究表明:混凝土拌合物的流动阻力随着水灰比减小、和易性降低而增加。水灰比一般能满足0.4～0.6, 并且可泵性好。对强度等级为C20级泵送混凝土, 其水灰比可放宽为0.4～0.65, 也能满足可泵性。
泵送混凝土的粗骨料采用不同粒径的碎石根据比例混合而成, 级配不好时, 容易导致空隙率过大, 就容易增加细骨料的体积, 加大了水泥用量, 不同的比例对骨料的孔隙率以及砼拌合物的坍落度影响不一样, 同时试验证明组合碎石空隙率大小与砼拌和物的坍落度变化基本同步, 这说明粗骨料空隙率的大小对砼坍落度起着关键的作用, 且5～16 mm, 16～25 mm碎石最佳组合为0.3∶0.7。石子的针片状超标时增加了对管道的磨损, 尤其是弯头处, 还要注意粗骨料的最大粒径跟输送管的直径之比, 如果超出泵管直径的1/3, 就会产生堵管, 这些都是影响混凝土可泵性的原因。
因为砂浆在泵送砼中起主要的润滑作用和包裹粗骨料, 它对于混凝土的泵送性要比粗骨料影响大;首先是砂的粗细程度, 也就是细度模数对其可泵性起着重要的作用。砂的细度模数适宜, 具有良好的可泵性, 细度模数过大, 砼拌和物可泵性指标不佳, 细度模数过小, 砼拌和物处于低流动状态, 泵送剂不起流化作用。因此泵送混凝土细骨料宜采用采用河砂, 属Ⅱ区中砂, 细度模数在2.3～2.8之间, 砼的泵送性比较好。对于掺有较粗或较细的砂子, 通常采用提高或减少砂率来满足泵送性。
现在的泵送剂主要是采用含有聚羧酸成分的高性能减水剂, 具有减水率高, 与水泥的适应性强, 其质量应符合国家的有关泵送剂受检混凝土的性能指标的要求。并注意掺用泵送剂的混凝土在配合比设计时应注意适当提高混凝土的试配强度。
水泥与泵送剂的相容性是保证混凝土和易性的基本要素, 完全符合各自标准的水泥和外加剂, 当两者出现不相容 (即不适应) 的现象。主要是水泥当中的铝酸三钙 (C3A) 含量过高与外加剂的某一成分产生化学反应等;二是化学外加剂方面, 如高效减水剂, 其化学成分、分子量等;三是环境条件, 如温度、距离、等。为了避免泵送剂与水泥不融合影响混凝土泵送, 进行泵送剂与水泥相容性的检测在泵送剂应用前或混凝土试配过程中至关重要。
掺加粉煤灰的砼, 其经140 s恒压后总的压力泌水值略小于不掺者, 但其初期压力泌水率远小于不掺者, 这说明其压力泌水缓慢, 有助于增加砼拌和物的稳定性, 可泵性大大的提高。
坍落度的影响。
坍落度过大或过小都会影响混凝土的泵送性, 如果入泵时的坍落度太小, 混凝土干涩, 泵送困难;坍落度过大, 泌水多, 易产生离析阻塞, 影响混凝土的强度和耐久性。选择一个合理的坍落度是泵送混凝土的基本要点, 泵送砼的坍落度一般控制在80～180 mm, 因为砼中掺有外加剂, 坍落度很容易达到泵送的要求, 关键是要控制坍落度的经时损失, 如果损失过大, 砼运送到工地就丧失了可泵性, 这就要求外加剂跟水泥要有很好的适应性, 因此泵送混凝土的坍落度, 入泵时的坍落度和坍落度的时损失是必须要考虑到的重要因素。泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式计算:
式中, T t为试配时要求的坍落度值 (mm) ;
Tp为入泵时要求的坍落度值 (mm) ;
ΔT为试验测得在预计时间内的坍落度的经时损失值 (mm) 。ΔT不是一个固定值, 而要根据实际情况确定。满足可泵性要求。一般来说混凝土到工地泵送时, 坍落度在120～160 (mm) 非常好泵。对坍落度要求较大的结构 (水下混凝土、灌桩、用地泵泵送高层混凝土结构等) , 其施工坍落度一般在180～220 (mm) , 施工坍落度超过220 mm的混凝土易离析和堵管;施工坍落度底于100 mm的混凝土, 泵送就有一定的困难了。
砂率对混凝土可泵性的影响。
(1) 砂率过大会影响砼的强度, 砂率过小会使混凝土产生离析、泌水、和易性不好, 导致混凝土不能泵送, 应根据砂的的粗细程度选择一个合理的砂率, 一般泵送砼的砂率在40%～45%是比较合适的, 具体要根据配合比试配的结果来进行调整。
(2) 最佳砂率。
最佳砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下, 能使混凝土拌和物获得最大流动性且能保持粘聚性及保水性能良好时的砂率值。实际工作中, 根据砂、石料的变化, 要及时调整混凝土的施工配合比, 使其达到最佳砂率并满足可泵性。
机械设备的选择应根据工程地形需要正确选择砼泵车, 根据施工环境合理布置泵车布料杆管道的位置, 气温过高时输送管和泵车距结构物越近越好, 输送管的方向尽量少变化, 尽可能减少弯管的数量以减少摩阻力。水平输送管长度与垂直输送管的长度不宜大于1∶3, 不然就会导致管道的弯曲部分摩阻力增大可泵性降低形成堵塞输送管道。输送砼之前先用清水清洗管道在用水泥砂浆润滑泵管, 然后再泵送砼。砼泵送期间尽量避免停泵, 在停泵期间料斗的搅拌器要不停的搅拌, 保持混凝土的运动状态, 不至于产生凝固或离析, 泵送间隙时间超过45 min后或砼产生离析, 应马上用压力水或其他方法将管道清洗干净。
随着泵送砼的越来越广的应用, 结合本工程实践, 在以后的泵送砼工程施工中我们重点考虑以下几方面是影响砼可泵性的因素。
(1) 应用高性能泵送剂、优化砼配合比设计, 再辅以先进的生产工艺可配出高标号的泵送砼。
(2) 采用“双掺法”即同时掺加粉煤灰和外加剂, 仍是制备高强泵送砼的有效措施。
(3) 选用级配良好的粗细骨料以及优选其他原材料。
(4) 输送机械设备以及工艺方面的控制对砼可泵性的也有一定的影响。
摘要：从多个方面分析了影响泵送混凝土可泵性的因素并提出了相应的应对措施, 并指出优化配合比设计, 采用粉煤灰和泵送剂双掺法, 是制备高强泵送砼的有效措施。
关键词：泵送混凝土,可泵性,因素
[1] 吴巍, 吴庆云.混凝土输送泵堵管故障原因及排除方法[J].工程机械, 2001 (11) .
[2] 中国建筑科学研究院.中华人民共和国建设部, 普通混凝土配合比设计规程[S], JGJ55-2000 2000.
