泵送混凝土辅以集中搅拌站施工方法研究

冯 辉 (塔里木油田公司油气田产能建设项目部,新疆库尔勒841000)

何 兵 (塔里木油田建设工程有限责任公司,新疆库尔勒841000)

1 工程简介

公寓位于塔盆北缘的山前戈壁滩上,夏季气温高,气候干燥,距离最近的县城超过40km。考虑工期和实际情况研究决定采用泵送混凝土辅以集中拌合站的施工方法。

公寓占地近 50000m2,建筑面积 15000m2,包括一座多功能主楼和多座附属功能房。主楼高18.9m,分4个区。施工用1座混凝土集中搅拌站 (1台PLD1200型配料机和2台JS750型搅拌机组成)和HBT60.10.75S型电动混凝土泵。

2 原材料及配合比控制

2.1 水泥

泵送混凝土一般选用保水性好泌水性小的水泥,普通硅酸盐水泥与其他品种水泥相比,具有需水量小保水性好的特点,所以泵送混凝土宜选用普通硅酸盐水泥。对于施工环境温度较高或大体积混凝土,宜选用水化热较低的如矿渣水泥,但此类水泥通常保水性较差且泌水性也较大,需采取一定的措施,提高其性能[1]。当不得不使用高标号水泥时,应掺加粉状混合材料以提高胶结体总量[2]。需注意,根据《混凝土泵送施工技术规程JGJ-T10-95》规定,泵送混凝土的最小水泥用量不能低于300kg/m3。

2.2 粗骨料

粗骨料的级配、粒径及形状对混凝土的可泵性影响很大。应优先选用天然连续级配的粗骨料,且宜按照JGJ-T10-95给出的最佳级配图选料,不可断级,否则容易堵塞泵管。粗骨料可选用卵石、碎石、卵石碎石混合,卵石骨料的混凝土可泵性最好,混合料次之,碎石最差。泵送混凝土所用的粗骨料中,针片状颗粒含量不宜大于10%。粗骨料的最大粒径根据泵管的内径大小严格限制。根据JGJ-T10-95,最大粒径与输送管径之比:泵送高度在50m以下时,对碎石不宜大于1∶3,对卵石不宜大于1∶2.5;泵送高度在50～100m时,宜在1∶3～1∶4;泵送高度在100m以上时,宜在1∶4～1∶5。

2.3 细骨料

细骨料对可泵性的影响比粗骨料更大,这主要是由于砂浆起着润滑管壁及将粗骨料悬浮其中的作用。为了使混凝土的流动性满足要求,细骨料应具有良好的级配,以防止混凝土的离析。通过0.315筛孔的砂不应少于15%,且不大于30%,宜取偏大值;通过0.160mm筛孔的砂不宜少于5%,宜选用中砂。经验证明,采用细度模数为2.5～2.7级配良好的中砂比使用细度模数2.3的中砂要好,可以减少水泥用量30～35kg/m3,减少用水量20～25kg/m3,从而降低水化热及混凝土的收缩[3]。

2.4 坍落度

坍落度的大小直接影响混凝土拌合料流动性的好坏。一般说来,在一定范围内随着坍落度的提高,泵送效率提高,泵送阻力减小;泵送高度增加,相应的坍落度也要增加。JGJ-T10-95给出了不同泵送高度下坍落度的选用值(见表1)。具体施工的坍落度大小可根据所采用的泵机设备、泵送高度、管道长短、弯管多少、外加剂的掺加而调整。但应注意,施工混凝土的坍落度不允许大于配合比设计的给定值。还应特别强调的是坍落度的损失,将结合外加剂。

2.5 外加剂和掺合料

相比起增加水泥用量、增大水灰比及砂率,加入外加剂是一种既经济又有效的改善混凝土可泵性的方法。主要的外加剂有高效减水剂、缓凝剂和泵送剂。

表2 混凝土经时坍落度损失值

1)高效减水剂 高效减水剂是一种表面活性剂,它能使水泥颗粒充分分散,使水泥浆的凝聚性结构变成分散性结构,从而提高混凝土的流动性和稳定性。但要注意,加入高效减水剂后遇到的突出问题便是坍落度损失较大。坍落度损失与混凝土拌合料的停放时间成正比 (见表2)。从表2可知,坍落度损失主要发生在拌合后的1h之内,故应严格控制加有高效减水剂泵送混凝土的浇筑时间。施工中,如果条件限制,混凝土从拌合到泵送浇筑时间超过0.5h,高效减水剂宜采用后掺法。

2)缓凝剂 缓凝剂能延缓混凝土的凝结和硬化,有时还能起到相当于减水剂的作用。特别是在加入高效减水剂的混凝土中,缓凝剂可延缓水泥的水化,减慢高效减水剂液相残余浓度的降低速度,从而延长了高效减水剂分散作用的持续时间;另外,缓凝剂和高效减水剂的溶解速率不同,也有助于补充高效减水剂的液相浓度,从而有利于减少坍落度的损失。该工程采用高效减水剂与缓凝剂双掺的技术,使泵送混凝土坍落度得到了很好的控制。

3)泵送剂 泵送剂是一种混凝土的润滑剂,它能减少混凝土与管道壁的摩擦及泵送阻力,起到润滑的作用,也是改善混凝土可泵性的好方法之一。

2.6 掺合料

泵送混凝土的掺合料主要是粉煤灰。对于泵送混凝土,加入粉煤灰好处很多,主要有3点:①很好的润滑作用。粉煤灰中含有小颗粒的实心微球和空心玻璃珠,可大大提高混凝土的流动性。粉煤灰按细度分为3级,粉煤灰越细,球状颗粒越多,则活性越大,润滑作用越好。②能够取代一定的水泥用量,根据 《粉煤灰混凝土应用技术规范》,对于普通硅酸盐水泥,泵送混凝土对应的粉煤灰取代水泥的最大限量为40%,工程中实际值还应该由实验室给出。掺入粉煤灰后,可减少水泥水化热,降低混凝土的干缩值。③具有一定的缓凝作用,同时减弱混凝土的泌水和离析。

2.7 水灰比

泵送混凝土水灰比直接影响其在管道内移动的摩擦阻力大小。适当的水灰比可以使混凝土具有良好的可泵性。水灰比过小,会使混凝土流动性降低,增大其运动的摩擦阻力,使泵送困难。当水灰比小于0.4后,摩擦阻力急剧增大;水灰比过大,对减小摩擦阻力并不明显,反而会增大混凝土的离析和水分挥发引起的干缩,产生裂缝。根据经验,泵送混凝土水灰比宜取0.5～0.6之间。

3 施工工艺

3.1 泵送施工

①泵送混凝土前,先把储料斗内加入清水,从管道泵出,达到湿润和清洁管道的目的,然后向料斗内加入与混凝土配比相同的水泥砂浆 (或1∶2水泥砂浆),润滑管道后即可开始泵送混凝土。②开始泵送时,混凝土泵应处于慢速、均匀并随时可反映泵的状态。泵送速度应先慢后快,逐步加速。同时应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况。待各系统运转顺利后方可以正常速度进行泵送。③在泵送过程中,应随时保持料斗中的混凝土量不低于吸料口,否则容易吸入空气,使输送不畅。④泵送应尽量避免停泵,如泵送因特殊情况中断时,应每隔4～5min,使泵正反运转几次,同时开动料斗的搅拌器,使混凝土保持运动状态,防止混凝土离析。⑤浇筑应由远及近,逐渐拆管。⑥发现堵管,应立即排除。可重复进行正反泵操作,逐步使堵塞部位松动;或用锤连续敲击堵塞部位,使之松动,再进行正反泵操作,排除堵塞。当上述方法无效时,应首先反泵两次卸压,再将配管拆开,清除堵塞后,拧紧接头方可重新泵送。注意,此过程不宜超过30min,以免堵塞部位之后的管道内混凝土泌水。

3.2 养护

泵送混凝土通常一次施工的量很大,易产生裂缝,因此合理的养护极为重要。泵送混凝土裂缝通常有3种形式:温度裂缝、干缩裂缝、塑性收缩裂缝[4]。合理的养护就是要使混凝土保持适当的温度湿度条件。

1)原材料温度控制 采取遮阴原材料,用湿布袋遮盖集中搅拌站和混凝土泵,用湿草堆遮盖管道等方法来降温混凝土的外围环境。另外,利用水源井采出的地下水 (水质检测合格)来拌料,大大降低了拌合料温度,把泵送混凝土的入模温度控制在24～26℃之间。

2)养护措施——以楼板为例 混凝土初凝开始后,立即用塑料薄膜遮盖,周围压实,保证其严密,并能观察到薄膜内有凝结水珠。混凝土终凝后,按面积把薄膜戳洞,浇水养护,观察到薄膜紧贴混凝土,中间夹一层水为宜。完成后再用烂布卷遮盖,浇水润湿,达到遮蔽阳光直射,湿润降温的目的。浇筑后14d内,每日巡查薄膜内水层是否存在,每日浇水3次可保证;14d后可改为每日1～2次。

4 结 语

泵送混凝土辅以集中搅拌站这种施工方法自动化程度高,能耗少,速度快,质量可靠。实践证明,适合野外油气田建设工程中的民用建筑部分,值得推广和应用。

[1]杜观超,方小华.泵送混凝土的质量控制 [J].工程质量,2002(3):24-26.

[2]乔运鹏.泵送混凝土使用中应注意的问题[J].建筑与工程,2006(5X):99.

[3]方登林,徐玉华.泵送混凝土的质量控制及裂缝处理 [J].低温建筑技术,2006(3):152-153.

[4]倪进.泵送混凝土施工裂缝探讨 [J].科学咨询导报,2007(4):79.