遠(yuǎn)距離泵送混凝土在地鐵工程中的應(yīng)用

　　故需要混凝土泵最大出口壓力= L_max×△P_H = 600×9043.2=5425920 Pa =54．26×10⁵Pa

我公司現(xiàn)有德國(guó)普茨邁斯特移動(dòng)固定泵型號(hào)為2112H2臺(tái)，其設(shè)計(jì)輸送壓力為112×10⁵ Pa，112×10⁵ Pa> 54．26×10⁵，泵車輸送壓力大于泵管壓力損失。

 

　　按照泵設(shè)計(jì)能力最大泵送距離L_max = 112 ×10⁵ Pa/9043．2= 1238．5 m > 650m滿足泵送650米需要。故選用此泵。

 

 

　　泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不同，泵送混凝土是在混凝土泵的推動(dòng)下沿輸送管進(jìn)行混凝土拌合物的運(yùn)送。因此，不僅要求要滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度、耐久性要求，還要滿足管道輸送對(duì)混凝土拌合物的要求，既要求混凝土拌合物要有較好的和易性、泌水少、摩擦阻力小、不離析、不堵塞和粘塑性良好的性能。對(duì)該工程而言，泵送距離長(zhǎng)，泵送阻力大，混凝土在輸送管內(nèi)存留時(shí)間長(zhǎng)，還必須根據(jù)氣候條件增加混凝土的坍落度保留時(shí)間和混凝土凝結(jié)時(shí)間。并且該泵送混凝土必須要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的設(shè)計(jì)，必須要有良好的可泵性。

 

　?。?） 混凝土材料選擇

　　a 水泥品種和膠結(jié)料用量

　　在泵送混凝土中，水泥砂漿起到潤(rùn)滑輸送管和傳遞壓力的作用，所以在泵送混凝土中，水泥用量和摻合料用量是非常重要的。膠結(jié)料過(guò)少，混凝土和易性差，泵送阻力大，泵和輸送管的磨損也加劇，容易產(chǎn)生阻塞。水泥量過(guò)多，不但不經(jīng)濟(jì)，混凝土的粘性增高，也會(huì)增大泵送阻力。在國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 10-95 中規(guī)定，泵送混凝土最小水泥用量宜為300 kg/m ³。該工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30 和C20 混凝土。結(jié)合我公司普通泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選用天津水泥廠普通42 ．5強(qiáng)度等級(jí)的水泥，同時(shí)加入礦渣粉和粉煤灰活性材料，總膠結(jié)料用量達(dá)到360kg/m ³。通過(guò)增加了活性摻合料用量，降低了水泥用量，減少混凝土水化熱，有利于延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間，提高了混凝土的耐久性。

 

　　b 骨料級(jí)配

　　骨料的粒徑和級(jí)配，對(duì)混凝土的泵送性能有很大影響，必須要嚴(yán)格控制。控制骨料最大粒徑，這是從三個(gè)石子在同一斷面處相遇，最容易引起阻塞的原理推算出來(lái)的?！痘炷帘盟褪┕ぜ夹g(shù)規(guī)程》JGJ/T 10-95 中規(guī)定，泵送高度在100m 以上時(shí)，粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比宜在1：4~1：5。由于輸送管內(nèi)徑為125m m ，故選用最大粒徑為25m m 的連續(xù)級(jí)配石子。

 

　　關(guān)于粗、細(xì)骨料的級(jí)配，國(guó)內(nèi)外均有規(guī)定。我國(guó)《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 10-95 中也有推薦的級(jí)配曲線。由于我國(guó)的骨料級(jí)配曲線不完全符合泵送混凝土所要求的曲線，存在有時(shí)泵送時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。所以在本工程實(shí)際使用時(shí)，人工級(jí)配5m m ~25m m 和5m m ~16m m 兩種石子，調(diào)整到理想曲線，分別計(jì)量混合使用。所采用的石子均為連續(xù)級(jí)配，針片狀含量

均小于5% 。

 

　　細(xì)骨料應(yīng)符合JGJ 52-2002 標(biāo)準(zhǔn)，采用中砂。粒徑在0．315m m 以下的細(xì)骨料所占的比例按標(biāo)準(zhǔn)要求不應(yīng)少于15% ，使用時(shí)最好能達(dá)到20% ，這對(duì)改善混凝土的泵送性能非常重要。許多情況下就是因?yàn)檫@部分所占比例過(guò)少，而影響了正常泵送施工。由于天然砂的砂源日益減少，符合級(jí)配要求的砂子不是價(jià)格太高就是貨源太少，所以我公司利用機(jī)制砂和部分細(xì)砂，人工級(jí)配，分別計(jì)量，砂子的細(xì)度模數(shù)可穩(wěn)定保持在2．7 左右。混合砂的質(zhì)量指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而且因其不含天然砂中常見(jiàn)的碩石，配合比更加準(zhǔn)確，使混凝土泵送性能得到保證。

 

　　c 外加劑

　　外加劑用來(lái)改善泵送混凝土的性能，例如增加管壁與混凝土之間的潤(rùn)滑，減少混凝土的離析、泌水等，可以增加混凝土的流動(dòng)性，有利于泵送施工。目前常用的外加劑為萘系高效減水劑和漸露頭角的聚羧酸高效減水劑，這兩種外加劑都在此工程中得到很好的應(yīng)用。

 

　　引氣混凝土比非引氣混凝土有較好的和易性與粘性，可減少粗骨料的離析，也可以減少混凝土的泌水，而且在停機(jī)后再啟動(dòng)也較為容易。本工程混凝土也摻用了引氣劑，引氣量目標(biāo)值為3% ?；炷梁鸵仔粤己?。本工程所用外加劑均為瑞士獨(dú)資企業(yè)西卡公司的產(chǎn)品。

 

　　d 礦物摻合料

　　粉煤灰是一種表面圓滑的微細(xì)顆粒，摻入混凝土拌合物后，使流動(dòng)性顯著增加，而且能減少混凝土拌合物的泌水和干縮。當(dāng)泵送混凝土中水泥量較少或細(xì)集料中粒徑小于0．315m m含量少時(shí)，也可摻用粉煤灰進(jìn)行彌補(bǔ)。礦渣粉的活性極強(qiáng)，摻入礦渣粉后可等量替代水泥，減少了混凝土水化熱，延長(zhǎng)了混凝土凝結(jié)時(shí)間，提高了混凝土的耐久性。本工程混凝土中摻入了大港發(fā)電廠二級(jí)粉煤灰和S95 級(jí)磨細(xì)礦渣粉。

 

　?。? ）配合比參數(shù)

　　a 砂率

　　輸送混凝土的輸送管，除直管外還有錐形管、彎管和軟管等。當(dāng)混凝土經(jīng)過(guò)錐形管和彎管時(shí)，混凝土顆粒間的位置就會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)如果砂漿量不足，容易產(chǎn)生堵塞。為此，泵送混凝土與普通混凝土相比，要適當(dāng)提高砂率，以適應(yīng)管道輸送的需要?！痘炷帘盟褪┕ぜ夹g(shù)規(guī)程》JG J/T 10-95 中規(guī)定，泵送混凝土的砂率宜為38% ~45% ，本工程混凝土配合比經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，選用砂率為44% 。

 

　　b 水灰比選擇

　　混凝土中拌合水，除供給水泥水化需要外，還使混凝土拌合物獲得必要的施工性能。此外，水灰比還與泵送混凝土在輸送管中的流動(dòng)阻力有關(guān)，混凝土拌合物的流動(dòng)阻力隨著水灰比的減小而增大。一些文獻(xiàn)資料介紹，當(dāng)水灰比低于0．45 時(shí)，流動(dòng)阻力顯著增大，而當(dāng)水灰比大于0．60 時(shí)，流動(dòng)阻力雖然減小，但是混凝土拌合物的和易性降低離析，也會(huì)使混凝土的可泵性惡化。該工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C 30，選擇水灰比為0．52。

 

　　c 混凝土坍落度選擇

　　普通方法施工的混凝土的坍落度，是根據(jù)振搗方式確定的，而泵送混凝土除去考慮振搗方式外，還要考慮其可泵性。坍落度小的混凝土進(jìn)行泵送的摩阻力大，要求有較高的泵送壓力。坍落度大，如果混凝土拌合物在管道中滯留時(shí)間長(zhǎng)，則泌水就多，容易產(chǎn)生離析骨料沉降而形成阻塞堵泵。故選擇坍落度值為220m m 。經(jīng)工程實(shí)際檢測(cè)，泵管末端混凝土坍落度為200m m ~160m m ，坍落度損失20m m ~60m m 。經(jīng)檢查，泵管連接處膠圈不嚴(yán)有滲水現(xiàn)象，是造成坍落度損失的主要原因。

 

　　4 實(shí)際效果

　　在混凝土供應(yīng)時(shí)，我公司在現(xiàn)場(chǎng)做了大量的試驗(yàn)，取得了一些數(shù)據(jù)。

 

　?。? ）混凝土干縮試驗(yàn)（見(jiàn)表1）