高強混凝土泵送施工技術(shù)

摘　要:文章基于多年來的施工經(jīng)驗總結(jié),通過混凝土的坍落度、壓力泌水總量與可泵性的研究,從優(yōu)化混凝土配合比入手、修正了布管方案、確定了泵送設(shè)備的選型計算公式、改進了泵送操作與混凝土澆筑養(yǎng)護工藝,成功解決了混凝土的"高強度與可泵性"這一對矛盾,創(chuàng)造性地建立了一套完整的高強混凝土泵送施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞:高強混凝土;可泵性;配合比;泵送澆筑;養(yǎng)護

中圖分類號:TU375. 3

　　C60 高強混凝土泵送施工技術(shù)的難點,在于解決"高強度與可泵性"這一對矛盾。高強混凝土的可泵性,取決于兩個條件:一是要求拌和物能提供足夠的水分,以便在泵管內(nèi)壁上形成一層連續(xù)的潤滑層,使泵送的摩擦阻力減小;二是要求拌和物要有一定的稠度,使其在泵送壓力下不發(fā)生分離而造成堵泵。對C60 高強混凝土來說,由于其水泥用量較大而容易滿足后一個條件;而前一個條件要求高強混凝土有足夠的漿體,并在一定的時間內(nèi)保持較大的坍落度(流動度) ,這對高強混凝土來說難度較大,是研究的關(guān)鍵。

1 　混凝土的可泵性

　　塑性大,和易性好的混凝土,泵送性能也好。泵送性能好的混凝土,必須滿足壓送阻力減少與防止離析這兩個條件。具體來說,可以用坍落度與壓力泌水總量兩個指標(biāo)表達(參見表1) ,前者反映拌和物的流動性,后者主要反映拌和物的穩(wěn)定性與保水性。

表1 　坍落度和壓力泌水總量與可泵性

　　在二樞紐工程中,由于石子級配與最大粒徑較差,實踐證明當(dāng)坍落度小于15cm 時,泵送很困難,小于10cm 時基本不可泵,國內(nèi)外各有關(guān)文獻的介紹與實際情況差異較大。

2 　高強混凝土的拌制

　　拌制高強混凝土采用強制式攪拌機。原材料的計量均按重量計,計量的允許偏差:水泥和摻合料±1 %,粗細骨料為±2 % ,水及化學(xué)外加劑為±1 %。配制高強混凝土必須準(zhǔn)確控制用水量,應(yīng)及時測定砂石中的含水量并調(diào)整用水量及砂、石用量。攪拌站配料時采用自動計量裝置。除事先規(guī)定的部分用水可留在現(xiàn)場補加外,嚴禁在拌和物出機后“二次加水”。

拌制高強混凝土的投料順序如圖1 。

3 　泵送混凝土的施工

　　A、泵送澆注混凝土應(yīng)注意的幾點要求:

　　(1) 混凝土的供應(yīng),首先應(yīng)滿足澆注強度的需要,保證其間歇不致產(chǎn)生裂縫,且保證混凝土輸送泵能連續(xù)工作;

　　(2) 輸送管線宜直、轉(zhuǎn)彎宜緩,接頭應(yīng)嚴密。如管道向下傾斜,出泵口處應(yīng)有長度不小于15m 的水平管,泵口吸空,防止混入空氣產(chǎn)生阻塞;

　　(3) 泵送前,應(yīng)先用適量的與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿潤滑輸送管內(nèi)壁。預(yù)計泵送間歇時間超過45min 或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時,應(yīng)立即用壓力水或其他方法沖洗管內(nèi)殘留的混凝土;

　　(4) 泵送時,受料斗內(nèi)應(yīng)經(jīng)常有足夠的混凝土,防止吸入空氣形成阻塞;

　　(5) 按不同強度等級設(shè)計的現(xiàn)澆構(gòu)件相連接處,施工時必須遵循低級別混凝土不能流入高級別混凝土部位的原則。二種混凝土的施工縫應(yīng)留置在低強度等級的構(gòu)件中并離開高強度等級構(gòu)件邊緣一段距離,如圖2 所示的梁柱施工接縫,其中柱子為高強混凝土柱。

　　A、泵送混凝土的振搗目的及要求。混凝土入模后,處于松散狀態(tài),內(nèi)部存在很多空隙,不經(jīng)振搗而硬化的混凝土,不僅不能很好填滿模具,而且其強度和對鋼筋的握裹力都不能達到設(shè)計和使用要求。只有通過很好的振搗,才能使混凝土充滿模板的各個邊角,并把混凝土內(nèi)部的氣泡和部分游離水排擠出來,使混凝土密實,表面平整,從而使強度等各種性能符合設(shè)計要求。

　　二樞紐工程澆注高強混凝土采用高頻振搗器。分層與布點合理,避免欠振與過振。采取二次振搗與二次壓面,減少硬化前后的裂縫。

　　B、混凝土泵或泵車的選型:應(yīng)根據(jù)其單位時間內(nèi)的額定排量和最大泵送距離確定。

　　混凝土泵或泵車的額定排量與平均排量的關(guān)系如下:

　　其中:Qm - 混凝土泵或泵車的平均排量(m3 / h)Qp - 混凝土泵或泵車的實際排量(m3 / h)

　　　　Qmax - 混凝土泵或泵車的額定排量(m3 / h)α- 條件系數(shù),反映泵送距離對排量的影響,

　　　　按表2 取值。E - 作業(yè)效率系數(shù),一般取0. 4～0. 8 。

表2

　　二樞紐工程采用HB T60 型拖式泵,其額定泵送強度為60m2/ h ,柴油機功率為150 KW。

　　C、泵送的難點在于:

　　1 、由于水泥含量高,高強混凝土在管道內(nèi)各層面間的機械阻力增大了內(nèi)摩擦,惡化了可泵性;

　　2 、靠外加劑控制高強混凝土坍落度,只能在摻外加劑后約30 - 45min 內(nèi)保證坍落度為180mm ,之后坍落度會迅速降至130～150mm 以下;

　　D、增加高強混凝土可泵性的措施:

　　將攪拌車摻外加劑的棚改設(shè)在泵機旁邊,待前一車高強混凝土將要泵完時才緊接著給后一車摻外加劑,以確保高強混凝土在輸送管道內(nèi)坍落度損失較小。另外每車高強混凝土在泵送前加速攪拌1min ,以保證高強混凝土的均勻性。

　　E、操作和保養(yǎng)方面的改進:

　　(1) 開始泵送時,混凝土處于慢速、勻速并隨時可反泵的狀態(tài)。泵送速度,先慢后快,逐步加速。同時,觀察混凝土泵的壓力和各系統(tǒng)的工作情況,待各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)順利后,方可以正常速度進行泵送。

　　(2) 嚴格控制攪拌站供應(yīng)的高強混凝土,隨時掌握坍落度變化,對不符合泵送要求的高強混凝土不允許入泵。

　　(3) 將高強混凝土熟料倒入料斗時,應(yīng)注意下料的高度和方向,以免高強混凝土離析或骨料過于集中在一個缸內(nèi)。

　　(4) 輸送時,料斗中高強混凝土存量不低于攪拌軸,以避免空氣進入泵管而引起管道的振動。

　　(5) 泵送時應(yīng)盡可能保持連續(xù)性,防止因間隙時間太長而引起管道堵塞。若因工序要求需停一段時間,可定時少量泵送一些高強混凝土。

　　(6) 在水平管道上覆蓋麻袋片,泵送時淋水,以降低管道內(nèi)高強混凝土的溫度。

　　(7) 輸送結(jié)束后,用壓縮空氣將海綿球吹進泵管內(nèi),以清除泵管內(nèi)高強混凝土,然后再用氣和水進行清洗。因澆注桿彎管多,需增加一次清洗。泵送高強混凝土?xí)r,輸送管路的起始水平管段長度不應(yīng)小于15m。配管時應(yīng)盡可能少用彎管和軟管,使實際配管線路最短。管路應(yīng)布置在便于安裝和加固的部位,主管盡可能利用電梯井、樓梯間及其他預(yù)留洞口。對彎頭、主管及靠近泵的管要重點加固。垂直管與水平管長度之比保持2 :1 ,且除出口處用軟管外,輸送管路的其它部位均不宜采用軟管,也不宜采用錐形管。輸送管路須用支架、吊具等加以固定,不應(yīng)與模板或鋼筋直接接觸。在高溫或低溫環(huán)境下,輸送管路須分別用保溫材料覆蓋。攪拌運輸車到達泵送現(xiàn)場后應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)20～30sec 后再將混凝土拌料喂入受料斗。泵送過程中受料斗內(nèi)的混凝土拌料不能排空,混凝土面應(yīng)高于葉片。

表3 　泵送混凝土施工中的問題與對策

　　混凝土開始泵送時應(yīng)保持慢速運轉(zhuǎn),并觀察泵壓(一般不超過20Mpa) 及各部分運轉(zhuǎn)情況,待確認工作正常后再以常速泵送。向下泵送混凝土?xí)r,管路與垂線的夾角不宜小于120 ,以防止混凝土因自重下落形成空段而引起阻塞。高強混凝土應(yīng)在1/ 2初凝時間內(nèi)入泵,并在初凝前澆注完畢。

　　高強混凝土保持連續(xù)泵送,必要時可降低泵送速度以維持泵送的連續(xù)性。如停泵15min ,應(yīng)每隔4～5min 開泵一次,正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個沖程同時開動料斗攪拌器, 防止斗中混凝土離析。如停泵超過45min ,應(yīng)將管中混凝土清除,清洗泵機。根據(jù)二樞紐工程施工實踐,總結(jié)泵送施工中易發(fā)生的問題及對策見表3 。

4 　小結(jié)

　　通過高強泵送商品混凝土的研究,生產(chǎn)和質(zhì)量控制,可以認為:

　　(1) 應(yīng)用高效多功能泵送劑,優(yōu)化混凝土配合比及結(jié)合生產(chǎn)工藝特點的技術(shù)路線來配制泵送高強混凝土是可行的、有效的,所配制混凝土的物理力學(xué)性能滿足規(guī)范要求。

　　(2) UNF - 3C 減水劑具有明顯的高減水率、緩凝、引氣等功能,在較小水膠比時能使混凝土坍落度和坍落度損失得到有效控制,且滿足可泵性要求。

　　(3) 高強混凝土在該工程中的成功應(yīng)用,表明在甘肅地區(qū)推廣應(yīng)用高強混凝土將取得良好的經(jīng)濟效益與社會效益。

　　(4) 高強泵送商品混凝土的生產(chǎn)實踐,在技術(shù)、管理等各方面積累了相當(dāng)經(jīng)驗,取得了成功,為高強泵送商品混凝土的進一步推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。