泵送混凝土可泵性淺析

摘　要　從幾個(gè)方面分析了影響泵送混凝土可泵性的因素并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施,指出可泵性好是泵送混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)的保證。

關(guān)鍵詞　泵送混凝土　可泵性　質(zhì)量　

1 　引言

　　泵送混凝土已逐漸成為混凝土施工中一個(gè)常用的品種。它具有施工速度快,質(zhì)量好,節(jié)省人工,施工方便等特點(diǎn)。因此廣泛應(yīng)用于一般房建結(jié)構(gòu)混凝土、道路混凝土、大體積混凝土、高層建筑等工程。它既可以作水平及垂直運(yùn)輸(指用地泵) ,又可直接用布料桿澆注(指用汽車(chē)泵) 。它要求混凝土不但滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性等,還要滿足管道輸送對(duì)混凝土拌合物的要求,即要求混凝土拌合物有較好的可泵性。在實(shí)際施工中往往出現(xiàn)許多可泵性差而耽誤工程進(jìn)度甚至影響混凝土質(zhì)量等現(xiàn)象。因此本文從以下幾個(gè)方面分析了影響泵送混凝土可泵性的因素,并提出應(yīng)對(duì)措施。

2 　水泥用量和水灰比對(duì)可泵性的影響

2. 1 　最小水泥用量

　　文獻(xiàn)[1 ]規(guī)定:泵送混凝土的最小水泥用量宜為300kg/ m3 ?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C10 或C10 以下時(shí),不受此限制。

　　在普通方法施工的混凝土中,水泥用量是按文獻(xiàn)[2 ]計(jì)算的。而在泵送混凝土中,除滿足混凝土的強(qiáng)度外還必須考慮能否在管道中輸送的要求。因?yàn)楸盟突炷潦怯盟酀{或砂漿潤(rùn)滑管壁的,為了克服管內(nèi)的磨擦力,必須有足夠的水泥漿包裹骨料表面和潤(rùn)滑管壁,所以對(duì)泵送混凝土有最小水泥用量的限制。

　　有關(guān)研究表明:最小水泥用量與輸送管直徑、泵送距離、骨料等有關(guān)。通常輸送管徑大小與水泥用量多少成反比,水平距離的長(zhǎng)短與水泥用量的多少成正比。見(jiàn)表1 。

　　另外,值得一提的是:在滿足混凝土質(zhì)量和泵送條件的前提下,單位體積混凝土的水泥用量越低越徑濟(jì)?；炷恋馁|(zhì)量并不是和水泥用量成正比,當(dāng)水泥用量過(guò)高時(shí),易產(chǎn)生裂縫。

2. 2 　水灰比

　　水灰比與泵送混凝土在管道中流動(dòng)阻力有關(guān)。有關(guān)研究表明:混凝土拌合物的流動(dòng)阻力隨著水灰比減小、和易性降低而增加。在此情況下,其臨界水灰比為0. 45 ,當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)數(shù)值時(shí)阻力顯著增加,泵送極為困難; 水灰比大于0. 6 時(shí),混凝土易離析,可泵性差。文獻(xiàn)[1 ]規(guī)定,泵送混凝土的水灰比宜為0. 4～0. 6 。文獻(xiàn)[2 ]規(guī)定,泵送混凝土的用水量與水泥和礦物摻合料的總量之比不宜大于0. 6 。

　　我公司泵送混凝土的配合比,摻用II 級(jí)粉煤灰,其水泥和粉煤灰之和均能滿足最小水泥用量要求,并且可泵性良好。下面列出幾個(gè)配合比,見(jiàn)表2。

　　(注:1. 砂, II 區(qū)中砂;碎石,2～25mm 連續(xù)級(jí)配;粉煤灰, II級(jí);外加劑,SH202 ,摻量,1. 0 %(C + F) ;原材料單位:kg/ m3 。

2. 隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)、要求坍落度的增大,水泥用量相應(yīng)也要增大。)

　　我公司在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C25(含C25)級(jí)以上泵送混凝土,其水灰比一般都能滿足0. 4～0. 6 ,并且可泵性好。對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C20 級(jí)泵送混凝土,其水灰比可放寬為0. 4～0. 65 ,也能滿足可泵性。

3 　骨料對(duì)混凝土可泵性的影響

3. 1 粗骨料的影響

　　現(xiàn)在泵送混凝土粗骨料多用碎石,石子級(jí)配不好和針片狀顆粒含量多時(shí),輸送管道彎頭處管壁往往易磨損或泵裂,這些都影響混凝土的可泵性。

3. 1. 1 控制粗骨料的最大粒徑與輸送管徑之比

　　按照文獻(xiàn)[2 ]及文獻(xiàn)[1 ]規(guī)定,粗骨料的最大粒徑與輸送管徑之比應(yīng)符合表3 要求。

　　(注:小括號(hào)內(nèi)為卵石指標(biāo), 粗骨料的最大粒徑不能超過(guò)50mm。)

　　應(yīng)當(dāng)指出的是:為了改善混凝土的可泵性,無(wú)原則的減小粗骨料的粒徑既不徑濟(jì)也無(wú)必要。因?yàn)榇止橇系牧皆叫?孔隙率就越大,這樣就增加了細(xì)骨料的體積,加大了水泥用量。另外要多用表面光滑的圓形或近視圓形的粗骨料,盡量少用尖銳扁平的粗骨料。因?yàn)楹笳邌挝惑w積的比表面積比前者大,需要更多的砂漿去包裹其表面。

3. 1. 2 　粗骨料的級(jí)配

　　按照文獻(xiàn)[3 ]中所規(guī)定的碎石或卵石的顆粒級(jí)配范圍選用,應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配,其針片狀顆粒含量不宜大于10 %。

3. 2 　細(xì)骨料的影響

　　細(xì)骨料對(duì)混凝土可泵性的影響比粗骨料大,混凝土能順利泵送,是由于砂漿潤(rùn)滑管壁和粗骨料懸浮在灰漿中的原因。文獻(xiàn)[1 ]規(guī)定,泵送混凝土細(xì)骨料宜采用中砂,其通過(guò)0. 315mm 篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15 % , 通過(guò)0. 160mm 篩篩余量不應(yīng)少于5 %。同時(shí),砂的質(zhì)量應(yīng)符合文獻(xiàn)[4 ]標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　我公司生產(chǎn)的泵送混凝土粗骨料采用的是5～25mm 和5～16mm(用的少些) 兩種連續(xù)級(jí)配的碎石,兩者均能滿足可泵性的要求。另外對(duì)5～40mm 連續(xù)級(jí)配的碎石,多用于非泵送混凝土,如道路混凝土等。

　　細(xì)骨料多采用河砂,屬Ⅱ區(qū)中砂,能滿足可泵性的要求。對(duì)偶爾摻有較粗或較細(xì)成分的砂子,常采取提高水泥用量或改變砂率的方法來(lái)滿足可泵性。

4 　泵送劑對(duì)混凝土可泵性的影響

4. 1 　泵送劑的質(zhì)量要求

　　泵送劑主要由普通(或高效) 減水劑、引氣劑、緩凝劑和保塑劑等復(fù)合而成,其質(zhì)量應(yīng)符合參考文獻(xiàn)[5 ]有關(guān)泵送劑受檢混凝土的性能指標(biāo)的要求。并注意摻用泵送劑的混凝土在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)提高混凝土的試配強(qiáng)度。

4. 2 　泵送劑與水泥相容性的關(guān)系

　　完全符合各自標(biāo)準(zhǔn)的水泥和外加劑,當(dāng)在共同作用混凝土的原材料配制生產(chǎn)混凝土拌合物時(shí)就可能出現(xiàn)兩者不相容(即不適應(yīng)) 的現(xiàn)象。有關(guān)化學(xué)外加劑和水泥相容性(即適應(yīng)性) 的研究論文、成果報(bào)道已經(jīng)很多,我在這里不再具體重述。概括為三方面:一是水泥方面,如水泥中三氧化硫(SO3) 含量、水泥礦物中鋁酸三鈣(C3A) 含量、水泥的新鮮程度和水泥的溫度等;二是化學(xué)外加劑方面,如高效減水劑,其化學(xué)成分、分子量、磺化程度等;三是環(huán)境條件,如溫度、距離、時(shí)間等。

　　為了防止泵送劑與水泥不適應(yīng)而造成混凝土不能泵送,在泵送劑應(yīng)用前或混凝土試配過(guò)程中,應(yīng)做泵送劑與水泥相容性的檢測(cè)。具體方法可按照文獻(xiàn)[6 ]中12 條做“水泥凈漿流動(dòng)度”方法。(當(dāng)水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)不明顯時(shí),可用該規(guī)范中13 條做“水泥砂漿工作性”方法。) 水泥稱1000g ,加水290g 或350g。

　　對(duì)同一品種泵送劑,分別加入不同(推薦) 摻量;對(duì)不同品種的泵送劑,分別加入相同(推薦) 摻量,分別測(cè)定其流動(dòng)度。余下的水泥凈漿分別測(cè)定30 分、60 分、90 分時(shí)的流動(dòng)度(測(cè)定前要用凈漿攪拌機(jī)或手工攪拌均勻) 。選擇摻量低、流動(dòng)度大、流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失小的泵送劑,說(shuō)明它與水泥相容性好。

　　我公司采用HL - IIA (上海華聯(lián)外加劑廠) 和SH202 (上海貝德外加劑廠) 這兩種型號(hào)泵送劑。以SH202 為例,在混凝土試配中,分別摻加不同的摻量,其水泥凈漿流動(dòng)度結(jié)果如表4 。

　　(注:水泥C = 1000g ,水W = 290g ,水泥為南新水泥廠生產(chǎn),P. O42. 5 ,試驗(yàn)室溫度(20 ±3) ℃。)

　　這兩種泵送劑與水泥適應(yīng)性較好,在實(shí)際生產(chǎn)中,我們按水泥和粉煤灰總質(zhì)量的1. 0 %摻用,滿足了可泵性。

5 　坍落度、砂率對(duì)混凝土可泵性的影響

5. 1 　坍落度的影響

　　泵送混凝土是依靠外加劑擴(kuò)散水泥粒子,釋放水泥凝聚體中的水分而增大坍落度的,非泵送混凝土是依靠增加水泥漿量來(lái)提高坍落度的。所以泵送混凝土的坍落度損失隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大遠(yuǎn)大于非泵送混凝土。

　　混凝土從攪拌站運(yùn)到工地直至泵送施工,在這段時(shí)間里,混凝土的坍落度會(huì)有一定的損失。如果入泵時(shí)的坍落度太小,混凝土干澀,泵送困難;坍落度過(guò)大,泌水多,易產(chǎn)生離析阻塞,影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。因此泵送混凝土的坍落度,除考慮入泵時(shí)的坍落度外,必須考慮坍落度的時(shí)損失。泵送混凝土試配時(shí)要求的坍落度值應(yīng)按下式計(jì)算: 　　

Tt = Tp +ΔT

　　式中, Tt 為試配時(shí)要求的坍落度值(mm) ; Tp為入泵時(shí)要求的坍落度值(mm) ;ΔT 為試驗(yàn)測(cè)得在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)的坍落度的經(jīng)時(shí)損失值(mm) 。ΔT 不是一個(gè)固定值,而要根據(jù)實(shí)際情況確定。

　　我公司根據(jù)工地施工坍落度的要求,結(jié)合天氣、距離、結(jié)構(gòu)部位等實(shí)際情況,規(guī)定不同的出廠坍落度(即給ΔT 不同的值) 來(lái)保證混凝土到工地時(shí)坍落度滿足可泵性要求。一般來(lái)說(shuō)混凝土到工地泵送時(shí),坍落度在120～160 (mm) 非常好泵。對(duì)有特殊要求的,如對(duì)坍落度要求較小的結(jié)構(gòu)(斜屋面、吊?；A(chǔ)等) ,其施工坍落度一般在100～120 (mm) ;對(duì)坍落度要求較大的結(jié)構(gòu)(水下混凝土、灌樁、用地泵泵送高層混凝土結(jié)構(gòu)等) ,其施工坍落度一般在180～220(mm) ,施工坍落度超過(guò)220mm 的混凝土易離析和堵管;施工坍落度底于100mm 的混凝土,在攪拌車(chē)?yán)镫y放出來(lái),不易泵送,有時(shí)甚至不能泵送。

5. 2 　砂率對(duì)混凝土可泵性的影響

　　a. 水泥砂漿在泵送過(guò)程中的作用

　?、侔止橇?使輸送管內(nèi)壁形成砂漿潤(rùn)滑層,使混凝土拌合物在管道中被順利壓送。

　?、诒ＷC混凝土拌合物泵送中通過(guò)彎管、錐形管和軟管時(shí),有足夠的變形,防止堵塞泵管。

　　b. 滿足可泵性的砂率的大小考慮到泵送混凝土?xí)r,混凝土能順利通過(guò)泵管,要求泵送混凝土砂率比非泵送混凝土高。文獻(xiàn)[1 ]規(guī)定:泵送混凝土的砂率宜為38 %～45 %。影響砂率大小的因素有以下幾個(gè)方面:

　?、俅止橇系淖畲罅皆龃?砂率即降低;碎石混凝土的砂率比卵石混凝土要大些。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中遇到粗骨料的粒徑偏大時(shí),適當(dāng)增加砂子用量,來(lái)滿足可泵性;碎石混凝土的砂率比卵石混凝土的砂率要增大2 %～3 % ,來(lái)滿足可泵性。

　　②用細(xì)砂時(shí)砂率較中砂或粗砂大。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)時(shí),用細(xì)砂或粗砂的砂率比中砂的砂率要減少或增加3 %～5 % ,來(lái)滿足可泵性。

　　③隨著水泥用量的增大,砂率即降低。從表2可以看出。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)時(shí),一般水泥用量每方每增加30kg 左右,砂率要降低1 % ,來(lái)滿足可泵性。

　　c. 最佳砂率

　　最佳砂率是指在用水量及水泥用量一定的情況下,能使混凝土拌和物獲得最大流動(dòng)性且能保持粘聚性及保水性能良好時(shí)的砂率值。砂率過(guò)大,影響混凝土強(qiáng)度;砂率過(guò)小,有可能不能泵送。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中,根據(jù)砂、石料的變化,要及時(shí)調(diào)整混凝土的施工配合比,使其達(dá)到最佳砂率并滿足可泵性。

　　我公司泵送混凝土的砂率為38 %～45 %(C50 、C60 混凝土的砂率為35 %～37 % ,因水泥用量大。)均能滿足可泵性。從上面的分析可以看出:可泵性是泵送混凝土的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。在實(shí)際施工當(dāng)中,可用“壓力泌水率試驗(yàn)法”來(lái)檢驗(yàn)混凝土的可泵性。一般10s 時(shí)的相對(duì)壓力泌水率S10 不宜超過(guò)40 %。壓力泌水率試驗(yàn)方法,具體按文獻(xiàn)[5 ]中5. 2. 6. 3 進(jìn)行試驗(yàn)。

6 　結(jié)束語(yǔ)

　　目前,隨著商品混凝土的大量應(yīng)用,各種性能要求的混凝土大多都要求泵送?？杀眯院檬潜盟突炷临|(zhì)量?jī)?yōu)的保證,在實(shí)際施工當(dāng)中,我們需要重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面注意可泵性:

　?、偎嘤昧砍龖?yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、耐久性外,還應(yīng)注意最小水泥用量。

　　②選用級(jí)配良好的粗細(xì)骨料。

　　③采用“雙摻法”即同時(shí)摻加粉煤灰和外加劑。摻粉煤灰可改善混凝土的流動(dòng)性和粘聚性;摻泵送劑可延緩初凝時(shí)間,減少坍落度損失,明顯改善混凝土的流動(dòng)性,兩者均有利于泵送施工。

　?、芸紤]綜合因素,在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)坍落度最好為140 ±20mm ,特殊情況要求大坍落度時(shí),最好不要超過(guò)220mm。

　?、葸m當(dāng)增大砂率。

　?、拮⒁庹_計(jì)量和充分?jǐn)嚢琛?/P>

參考文獻(xiàn)

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