探討泵送混凝土施工技術(shù)

王麗君 徐曉玲

摘要：建筑工程高層建筑與大體積混凝土施工中, 泵送混凝土因其施工速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。本文筆者對(duì)泵送混凝土的配制原則、操作方法、防止和解決發(fā)生事故的技術(shù)措施進(jìn)行深入探討, 并提出了施工中的一些建議。

關(guān)鍵詞：泵送混凝土、施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、 混凝土的泵送原理

泵送混凝土是一種粘滯流體物質(zhì),它的特性是在外力作用下可以滾動(dòng),但屈服值不為零。管內(nèi)混凝土在泵送壓力作用下,混凝士?jī)?nèi)的水泥砂漿向管的外側(cè)滾動(dòng),在管壁形成了一薄層屈服剪應(yīng)力較小的水泥砂漿,它的屈服剪應(yīng)力要比混凝土的屈服剪應(yīng)力小得多,于是管內(nèi)混凝土形成一個(gè)整體在管內(nèi)滾動(dòng),這層水泥砂漿就猶如混凝土與管壁之間的潤(rùn)滑劑。

二、泵送施工對(duì)混凝土標(biāo)準(zhǔn)的要求

1、 對(duì)混凝土質(zhì)量指標(biāo)的要求

1)強(qiáng)度,控制指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度。通過測(cè)定混凝土強(qiáng)度,計(jì)算平均值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差,檢查混凝土質(zhì)量等以制定強(qiáng)度是否合格。塌落度,反映和異性的指標(biāo)。

2)氯化物總量。氯離子可導(dǎo)致鋼筋銹燭,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制。

3)含氣量。含氣量的多少將影響混凝土的耐久性、和易性,強(qiáng)度,不摻引氣的外加劑一般含氣量不會(huì)超過規(guī)定,對(duì)摻引氣劑的混凝土對(duì)含氣量要特別注意測(cè)試并進(jìn)行控制。

2、泵送混凝土的配制原則

泵送混凝土與普通方法施工的混凝土不同, 原則上要求混凝土必須具有可泵性, 即要求混凝土有較大的坍落度和較好的粘塑性, 不泌水離析, 混凝土在管道中所受摩阻力小, 不產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。配制可泵性良好的混凝土應(yīng)注意下列問題:

1) 水泥用量應(yīng)適宜

在泵送混凝土中, 水泥砂漿起到潤(rùn)滑輸送管道和傳遞壓力的作用。水泥用量較少, 含漿量不足, 混凝土拌合物和易性差, 泵送阻力大, 泵和輸送管摩擦加劇, 容易產(chǎn)生阻塞。水泥用量過多, 不但不經(jīng)濟(jì), 而且水泥水化熱過高, 對(duì)大體積混凝土?xí)疬^大的溫度應(yīng)力產(chǎn)生溫度裂縫, 而且混凝土粘性增高, 也會(huì)增大泵送阻力。因此, 應(yīng)在保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和順利泵送前提下, 盡量減少水泥用量。

2) 泵送混凝土砂率宜適當(dāng)提高

泵送混凝土的輸送管除直管外, 還有錐形管、彎管、軟管等。當(dāng)混凝土拌合物經(jīng)過錐形管和彎管時(shí), 粗細(xì)顆粒間的相對(duì)位置發(fā)生變化, 此時(shí)若砂漿用量不足, 就會(huì)發(fā)生堵塞, 所以, 泵送混凝土與普通混凝土相比宜適當(dāng)提高砂率, 一般以增大3%～5%為宜。砂率越大, 混凝土拌合物的和易性越好, 但骨料的總比表面積大, 水泥用量也應(yīng)相對(duì)增加。但在水泥用量一定的條件下, 砂率增加, 水泥漿比重將相對(duì)變少, 混凝土拌合物將變稠, 流動(dòng)性反而變差,造成管路阻塞和磨損。泵送混凝土適宜砂率宜控制在40%～50%, 宜采用中砂。

3) 選用級(jí)配良好的粗細(xì)骨料

泵送混凝土以卵石和河砂最為合適, 粗骨料應(yīng)盡可能接近中間級(jí)配。碎石最大粒徑不宜超過輸送管內(nèi)徑1/3, 卵石不宜超過輸送管內(nèi)徑1/2.5, 同時(shí)還必須滿足最大粒經(jīng)不得超過建筑構(gòu)件最小邊尺寸的1/4 和鋼筋最小凈距的3/4。在兩層或多層密布鋼筋結(jié)構(gòu)中, 粗骨料粒經(jīng)不得超過鋼筋最小凈距的1/2。試驗(yàn)表明, 當(dāng)輸送管直徑為125mm、150mm 時(shí), 采用粒徑為5～40mm 的碎石; 直徑為100mm 時(shí), 采用粒徑為5～25mm 的碎石。砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.3～2.7 之間, 通過0.315mm 篩孔砂不應(yīng)少于15%,最好能達(dá)到20%, 這對(duì)改善泵送混凝土性能至關(guān)重要, 否則就可能導(dǎo)致輸送管阻塞。

4) 坍落度不宜過小

泵送混凝土坍落度宜為80～180mm。坍落度過低, 混凝土拌合物較干, 泵送時(shí)泵機(jī)缸體吸入狀態(tài)不良, 泵送阻力增大, 宜產(chǎn)生堵管故障; 坍落度過大, 漿體粘度太小, 混凝土宜離析, 泵送性差, 粗骨料容易在彎管或錐形管處卡住。同時(shí), 由于水灰比過大, 所澆筑的混凝土蜂窩麻面、干縮裂縫較多, 混凝土質(zhì)量也得不到保證。施工時(shí), 泵送高度增加, 坍落度要求相對(duì)較大一些。

5) 摻加適量粉煤灰和外加劑

泵送混凝土摻加適量的粉煤灰和泵送劑, 有利于改善混凝土可泵性及硬化混凝土的物理力學(xué)性能。粉煤灰中含有一定數(shù)量的玻璃珠, 能使混凝土拌合物產(chǎn)生均勻微小氣泡, 其提高混凝土可泵性的效果相當(dāng)于等量水泥的兩倍。泵送劑改善可泵性的實(shí)質(zhì)是增稠或提高水泥的粘度, 防止水泥漿在壓力下泌水或漿體通過集料內(nèi)部空隙滲透。泵送劑的使用應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土泵送劑》的規(guī)定, 其品種和摻量應(yīng)由試驗(yàn)確定, 不得任意改變, 以免影響混凝土質(zhì)量。

泵送混凝土中適當(dāng)?shù)暮瑲饬靠善鸬綕?rùn)滑作用,對(duì)提高混凝土的和易性和可泵性有利。但含氣量太大則會(huì)使混凝土強(qiáng)度下降。一般來說, 含氣量提高1%, 混凝土強(qiáng)度下降約6%, 故對(duì)含氣量應(yīng)加以限制。試驗(yàn)表明, 摻用引氣型外加劑的泵送混凝土的含氣量不宜大于4%, 否則, 澆筑的混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生大量孔洞, 影響混凝土的強(qiáng)度。

三、 輸送管的選擇

混凝土輸送管,主要是選用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管制成,其直徑選擇主要取決于:骨料的最大粒徑;輸送距離和要求的混凝土排量;混凝土泵的型號(hào)。國(guó)內(nèi)常用的輸送管直徑多為l00mm、125mm、150mm三種。大直徑的輸送管,可泵送粒徑較大的骨料混凝土,施工時(shí)卻相當(dāng)不便;選用較小直徑的輸送管施工時(shí),連接和拆卸都輕便,效率還較高。因?yàn)?泵送混凝土施工時(shí)一般選用125mm管徑的輸送管。

四、泵送混凝土施工工序

布管→潤(rùn)滑→排水→泵送水泥煤灰漿→泵送砼→完工后清洗拆管。泵送管路的敷設(shè)對(duì)泵送效果有很大的影響,因此在現(xiàn)場(chǎng)布管時(shí)應(yīng)遵循以下原則:

1)管路布置盡可能使距離最短,彎管最少;

2)管路接頭應(yīng)聯(lián)接牢固,密封、不漏漿;

3)管路布置應(yīng)滿足先澆最遠(yuǎn)處,然后依次拆管后退,減少泵送過程中接管影響作業(yè);

4)要布置彎管的地方,盡量使用轉(zhuǎn)彎半徑大的彎管,減少壓力損失,避免堵管;

5)向上布置管路,用鋼管搭設(shè)腳手架斜道,減少輸送阻力和堵管;

6)向下的管路布置,在垂直向下的管路下端布置一緩沖水平段或管口朝上的傾斜坡段,以減少混凝土自落產(chǎn)生離析而堵塞;

7)混凝土澆筑速度、管路裝拆等停歇時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí),可每隔10-15分鐘反泵再正泵2-3個(gè)行程。

五、泵送混凝土澆筑工藝

泵送混凝土比常態(tài)混凝土流動(dòng)性大,在振搗過程中骨料與水泥砂漿易產(chǎn)生不均勻分布,掌握其特殊性,對(duì)做好現(xiàn)場(chǎng)施工管理,保證混凝土質(zhì)量十分重要,必須強(qiáng)調(diào)如下幾點(diǎn):

1)盡可能按平層法澆筑,澆筑厚度30-50cm,應(yīng)由遠(yuǎn)而近逐層澆筑;

2)混凝土下料高度不得大于1m,不得向模板內(nèi)側(cè)面直沖布料,也不得直沖鋼筋骨架;

3)澆筑豎向結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r,不得在同一處連續(xù)布料,應(yīng)在2-3m范圍內(nèi)水平移動(dòng)布料,宜垂直于模反布料。要有效消除不均勻流動(dòng)現(xiàn)象,倉(cāng)面的泌水要及時(shí)排除;

4)振搗泵送混凝土?xí)r,振動(dòng)棒移動(dòng)間距宜為40cm左右,振搗時(shí)間宜在15-30秒,切忌一次長(zhǎng)時(shí)間振搗,覆蓋第二層砼前,再進(jìn)行第二次復(fù)振,既可以振搗密實(shí),排除氣泡,又可防止過振產(chǎn)生骨料下沉分離;

5)大體積水平結(jié)構(gòu)的混凝土表面,在收倉(cāng)后初凝前應(yīng)再?gòu)?fù)振一遍,并適時(shí)用木批磨平搓毛兩遍以上,必要時(shí),還應(yīng)用鐵制滾筒壓兩遍以上,預(yù)防產(chǎn)生收縮裂縫;

(6)澆完混凝土的倉(cāng)面應(yīng)覆蓋保溫材料,加強(qiáng)淋水養(yǎng)護(hù)。

六、 泵送混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢后或大體積混凝土長(zhǎng)時(shí)間施工時(shí)應(yīng)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施,嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間在太陽(yáng)下爆曬,使其出現(xiàn)開裂和過早失水影響其強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng)如下:

1)應(yīng)在澆筑混凝土完畢后12小時(shí)以內(nèi)對(duì)混凝士加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù);

2)當(dāng)氣溫低于5℃時(shí),應(yīng)采取保溫養(yǎng)護(hù)措施,上面覆蓋草袋或麻袋片,并切忌對(duì)混凝土灑水養(yǎng)護(hù);

3)混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間:對(duì)采用硅酸鹽水泥、普通水泥或礦渣水泥拌制的混凝土,不得少于7天;對(duì)摻用外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土,不得少于14天;

4)澆水次數(shù)應(yīng)能使混凝土處于潮濕狀態(tài),養(yǎng)護(hù)用水要與拌制用水相同;

5)采用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)的混凝土,其敝露的表面要全部嚴(yán)密覆蓋,并保持內(nèi)部具有凝結(jié)水。

七、泵送混凝土施工操作要點(diǎn)

輸送管線設(shè)計(jì)布置應(yīng)盡量短, 盡可能直, 轉(zhuǎn)彎要少、緩, 管線接頭應(yīng)嚴(yán)密, 少用錐形管, 以減少阻力和壓力損失。

混凝土泵送前應(yīng)先向泵送水, 清洗管道, 再泵送1:1( 輸送管實(shí)際長(zhǎng)度100m 以上) 或1:2( 輸送管實(shí)際長(zhǎng)度100m 以內(nèi)) 水泥砂漿濕潤(rùn)內(nèi)壁。必須保證混凝土連續(xù)澆筑, 混凝土攪拌站供應(yīng)能力至少比混凝土泵工作能力高出約20%, 以保證受料斗內(nèi)有充足的混凝土, 防止吸入空氣, 造成阻塞。

泵送混凝土?xí)r, 如輸送管吸入空氣, 應(yīng)立即反泵重新攪拌。料斗中的混凝土有離析現(xiàn)象時(shí), 要停止泵送,重新攪拌后方可使用, 否則容易造成堵管。

如果中途需要停止泵送, 停頓時(shí)間不宜超過5～20min, 每隔4～5min 使泵交替進(jìn)行4～5 個(gè)形程的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運(yùn)行, 以防混凝土在管道內(nèi)發(fā)生離析。若停頓時(shí)間過長(zhǎng), 必須排空管道內(nèi)混凝土, 并確保混凝土施工縫留置正確。

混凝土泵出現(xiàn)壓力升高且不穩(wěn)定、油溫升高、輸送管明顯振動(dòng)等現(xiàn)象時(shí), 不得強(qiáng)行泵送, 應(yīng)立即查明原因, 采取措施排除?？上扔媚鹃城脫糨斔凸軓澒堋㈠F形管, 將這些部位混凝土敲擊松散, 便于通過管道恢復(fù)正常泵送, 避免堵塞。

輸送管道發(fā)生堵塞時(shí), 可利用輸送泵反泵功能進(jìn)行反抽。如果進(jìn)行了2～3 次自動(dòng)反抽堵塞還未排除, 則可根據(jù)輸送管晃動(dòng)情況和接頭處有無脫開傾向, 查明堵塞部位, 拆卸混凝土輸送管進(jìn)行排除。

向下泵送混凝土?xí)r, 要先打開輸送管上的氣閥, 使管內(nèi)混凝土下面的空氣不能形成氣柱。待輸送管下降的混凝土有了一定壓力后, 關(guān)閉氣閥進(jìn)入正常泵送。

對(duì)于輸送管路, 如夏季高溫日光直射時(shí), 宜用濕草簾等加以覆蓋, 避免由于管道溫度升高加快脫水而形成阻塞。冬季氣溫很低時(shí), 也應(yīng)覆蓋保暖, 防止混凝土拌合物長(zhǎng)距離泵送時(shí)受凍。

遠(yuǎn)距離輸送混凝土應(yīng)配備必要的通訊和聯(lián)絡(luò)工具, 做好泵送過程的協(xié)調(diào)和管理工作。

泵送結(jié)束后, 應(yīng)用水及海綿球?qū)埓娴幕炷翑D出并清洗管道, 并空機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)3min。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)建設(shè)監(jiān)理協(xié)會(huì)組織編寫.建設(shè)工程質(zhì)量控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2003.

[2]蔡正詠.混凝土性能[M].北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1979.

[3]梅國(guó)興, 劉偉寶.大壩碾壓混凝土抗?jié)B、抗凍和抗裂的評(píng)估[J].水利水電技術(shù), 2003, ( 4) : 21- 24.

[4]范斌, 徐俊霞.泵送混凝土施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].山東水利, 2001, ( 5) : 39.