劉成君

[摘 要]泵送混凝土是在混凝土輸送泵的壓力推動(dòng)下將混凝土沿管壁向前推動(dòng)的。由于其輸送方法的特殊性，要求混凝土拌合物必須具備有別于普通混凝土的特殊性質(zhì)，即可泵性。本文從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)上對(duì)可泵性砼的施工進(jìn)行研究。

[關(guān)鍵詞]泵送砼 原材料選擇 配合比設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0204-01

泵性良好的混凝土拌合物應(yīng)該具備下列特點(diǎn)：較高的流動(dòng)性；運(yùn)輸時(shí)塌落度損失??；粘聚性好，在泵的壓力下混凝土不離析、不泌水；較高的水泥砂漿含量以降低輸送過(guò)程中混凝土與管壁的摩擦力。由于泵送混凝土所具有的特殊性能，在原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)上也應(yīng)采取一些特殊的方法與措施。

1. 原材料選擇

1.1選擇粗骨料時(shí)主要考慮石子的種類(lèi)、最大粒徑與顆粒級(jí)配。它們對(duì)混凝土的可泵性影響較大?；炷猎诒霉苤械牧鲃?dòng)，除了要克服自身的重力，還要克服混凝土與泵管之間的摩擦力。從這個(gè)意義上說(shuō)，采用卵石比采用碎石更為有利。卵石在自然界的長(zhǎng)期形成過(guò)程中，表面光滑并趨于圓形，各種粒徑的顆粒比例適當(dāng)，所需水泥砂漿量較少。碎石表面棱角多，細(xì)粉料及小顆粒含量較少，還往往含有針片狀顆粒，容易造成泵送困難，所需砂漿量也較多。另外，當(dāng)泵管直徑已選定時(shí)，采用卵石還可以使用較大粒徑的石子。以輸送管直徑l00mm為例，如采用碎石，可選最大粒徑為32mm；如采用卵石，可選最大粒徑為40mm，選用大的粒徑的石子還能降低水泥用量，又相應(yīng)降低了混凝土的成本與水泥的水化熱。

粗骨料的最大粒徑與泵管的標(biāo)稱(chēng)內(nèi)徑有關(guān)。鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定：“碎石最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，宜小于或等于1：3，卵石宜于或等于1：2.5。”粗骨料粒徑也應(yīng)符合上述規(guī)范中“不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時(shí)不得大于鋼筋最小凈距的3/4的規(guī)定?！?/p>

粗骨料的表面質(zhì)地也影響泵送效果。如粗骨料是表面多孔質(zhì)地疏松的材料，那么，混凝土拌合物在壓力作用下，水分將大量進(jìn)入骨料內(nèi)部，拌合物在整體上將變得粗糙干澀，砂漿層與管道內(nèi)壁之間因失去潤(rùn)滑膜而使混凝土難以泵送。這種情況在配制輕骨料泵送混凝土?xí)r表現(xiàn)的尤為典型。

粗骨料的顆粒級(jí)配對(duì)混凝土的泵送性能影響很大。在所選定的公稱(chēng)粒徑范圍以內(nèi)，粗骨料的顆粒級(jí)配應(yīng)符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》的規(guī)定，嚴(yán)禁超規(guī)格大顆粒石子混入粗骨料中。對(duì)于運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的石子應(yīng)做篩分試驗(yàn)，如連續(xù)級(jí)配不符合要求，可以采用單粒級(jí)骨料自行配合。級(jí)配良好的粗骨料空隙小，所需水泥砂漿也較小，不僅有利于泵送施工，經(jīng)濟(jì)上也是合理的。

1.2細(xì)骨料在泵送混凝土中的作用，除了作為粗骨料空隙中的填充料使混凝土進(jìn)一步密實(shí)外，還與水泥、外摻混合材料、外加劑與拌合用水一起組成水泥砂漿。水泥砂漿在混凝土泵送過(guò)程中起著潤(rùn)滑劑的作用，使混凝土利于泵送。因此，細(xì)骨料比粗骨料更能影響混凝土的泵送性能。在砂子的品質(zhì)指標(biāo)中，主要應(yīng)控制顆粒級(jí)配。泵送混凝土中的細(xì)骨料以采用中砂為宜，通過(guò)0.315mm篩的顆粒含量約為20%-30%，其中通過(guò)0.160mm篩的細(xì)粉含量約為8%-20%。

1.3如果混凝土中粒徑在0.160mm以下的細(xì)粉料含量不足，可以采用外摻混合料的方法予以補(bǔ)充。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每m3混凝土中水泥和粗細(xì)骨料中通過(guò)0.315mm篩孔的微粒含量之和不少于450kg或每m3 混凝土中的砂漿體積不小于0.6m3時(shí)，混凝土的泵送性能最好?？梢允褂梅勖夯已a(bǔ)充細(xì)粉料的不足。I級(jí)粉煤灰中0.080mm以下顆粒約站90%，即使未經(jīng)磨細(xì)的Ⅲ級(jí)粉煤灰，其0.080mm以下的顆粒也含有約 70%。粉煤灰在普通混凝土中的應(yīng)用是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，泵送混凝土從本質(zhì)上說(shuō)僅僅是采用了特殊輸送工藝的普通混凝土而已。在泵送混凝土中采用粉煤灰可以取得以下綜合效果：粉煤灰微粒的球狀玻璃體結(jié)構(gòu)可以改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性；激發(fā)水泥的二次水化反應(yīng)，節(jié)約水泥或提高混凝土強(qiáng)度；降低水泥水化熱，延緩水化熱高峰的到來(lái)，利于高溫季節(jié)施工與大體積混凝土施工。粉煤灰取代水泥一般以控制在10%-15%為宜。超量取代的粉煤灰應(yīng)從砂子總量中扣除。

1.4泵送混凝土的最大特點(diǎn)是混凝土的高流動(dòng)性，塌落度的選定與泵送高度有關(guān)。當(dāng)泵送高度在30m以下時(shí)，塌落度不得小于120mm，當(dāng)泵送高度在100m以上時(shí)，塌落度不得小于240mm。這個(gè)數(shù)值是指混凝土拌合物在輸送泵入口時(shí)的塌落度，而泵送混凝土在攪拌機(jī)出口處的塌落度值還應(yīng)考慮混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的經(jīng)時(shí)塌落度損失值。這么大的塌落度值只有在使用外加劑的情況下才能實(shí)現(xiàn)。從某種意義上說(shuō)，只有混凝土外加劑的廣泛應(yīng)用才使混凝土的泵送成為可能。

泵送混凝土中所使用的外加劑主要是混凝土泵送劑。泵送劑是指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑。根據(jù)不同的耐久性要求、工藝要求與不同的施工環(huán)境，有時(shí)還應(yīng)在泵送劑中使用減水劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、防凍劑、流化劑等成分制成復(fù)合泵送劑。

2. 配合比設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)等級(jí)低于C20的混凝土不宜采用泵送施工。如果采用外摻混合料，如粉煤灰、沸石粉來(lái)改善混凝土的泵送性能時(shí)，應(yīng)注意混凝土早期強(qiáng)度較低的弱點(diǎn)。必要時(shí)，應(yīng)摻以早強(qiáng)劑并應(yīng)失制煤灰的摻量。

（2）水膠比及膠結(jié)材料總量不僅影響混凝上的強(qiáng)度及耐久性，而且也影響混凝土的可泵性，水膠比過(guò)大或膠結(jié)材料過(guò)少的混凝土保水性較差，壓力下易離析泌水，混凝土中的水泥砂漿層與管道之間摩擦阻力較大。水膠比過(guò)小或膠結(jié)材料過(guò)多，混凝土過(guò)于粘稠，也會(huì)增大與管壁的摩擦力。一般來(lái)說(shuō)，水膠比宜控制為0.45-0.60或膠結(jié)材料總量宜控制為 300-450kg/m3。

（3）粗骨料最大粒徑的選擇既要參照篩送管徑確定，也應(yīng)依據(jù)結(jié)構(gòu)截面與鋼筋凈距的厚則，并應(yīng)隨泵送高度的變化遞減。骨料最大粒徑與輸送管徑之宜控制在1：3-4，應(yīng)嚴(yán)格控制粗骨料中針、片狀顆粒含量。注意避免使用含堿骨料。

（4）除水泥與外摻混合料以外，細(xì)骨料是顆粒直徑在0.315mm以下微粒的主要來(lái)源，因此，細(xì)骨料應(yīng)選用中砂，高等級(jí)混損土嚴(yán)禁采用細(xì)砂與特細(xì)砂。通過(guò)0.315mm篩的顆粒總含量宜控制在450kg/m3左右。

（5）泵送棍凝土砂率可比普通混凝土提高5%左右。在常用的混凝土標(biāo)號(hào)范圍內(nèi)，砂率一般為38%-43%，混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)較高或水泥含量較大者宜采用較小值，反之，則采用較大值。

（6）根據(jù)施工和易性的要求，混凝土用水量可以略大于普通混凝土，但嚴(yán)禁單獨(dú)采取加大用水量的方祛提高混凝土的流動(dòng)度?？梢酝ㄟ^(guò)選擇泵送劑的性能或調(diào)整泵送劑的摻量來(lái)控制用水量。如提高泵送劑摻量，應(yīng)先進(jìn)行試配，以測(cè)定混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能與耐久性能。

在夏季，應(yīng)優(yōu)先采用水化熱較低的水泥，如礦渣水泥，配制泵送混凝土。如不得不采用高水化熱水泥時(shí)，必須采用沸石粉或粉煤灰降低水化熱，對(duì)于砂石骨料，可以采用遮陽(yáng)、灑水的方法，以降低骨料溫度。也可以將施工安排在氣溫相對(duì)較低的夜間進(jìn)行。在有條件的地方，還可以在拌和用水中摻人一些經(jīng)過(guò)粉碎的冰塊。所有這些措施，都能明顯地降低混凝土的溫度，減小混凝土的塌落度損失。

在冬季，應(yīng)優(yōu)先采用水化熱較高的水泥，如普通硅酸鹽水泥。砂石可在室內(nèi)儲(chǔ)存或通入蒸汽進(jìn)行加熱。不論是采用加熱骨料還是機(jī)熱拌和水的方法，都應(yīng)注意防止因混凝土過(guò)熱造成混凝土假凝，以致無(wú)法進(jìn)行泵送施工。

3.結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，泵送混凝土技術(shù)在我國(guó)發(fā)展較快，混凝土自原材料進(jìn)場(chǎng)至泵送入模內(nèi)的全部過(guò)程涉及到許多工種、工序、技術(shù)和設(shè)備，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)要嚴(yán)格控制，否則都可能導(dǎo)致施工出現(xiàn)異常和問(wèn)題。