探讨泵送混凝土施工技术

王丽君 徐晓玲

摘要：建筑工程高层建筑与大体积混凝土施工中, 泵送混凝土因其施工速度快、劳动强度低、生产效率高等优点得到广泛应用。本文笔者对泵送混凝土的配制原则、操作方法、防止和解决发生事故的技术措施进行深入探讨, 并提出了施工中的一些建议。

关键词：泵送混凝土、施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、 混凝土的泵送原理

泵送混凝土是一种粘滞流体物质,它的特性是在外力作用下可以滚动,但屈服值不为零。管内混凝土在泵送压力作用下,混凝士内的水泥砂浆向管的外侧滚动,在管壁形成了一薄层屈服剪应力较小的水泥砂浆,它的屈服剪应力要比混凝土的屈服剪应力小得多,于是管内混凝土形成一个整体在管内滚动,这层水泥砂浆就犹如混凝土与管壁之间的润滑剂。

二、泵送施工对混凝土标准的要求

1、 对混凝土质量指标的要求

1)强度,控制指标是抗压强度。通过测定混凝土强度,计算平均值、最小值、标准差,检查混凝土质量等以制定强度是否合格。塌落度,反映和异性的指标。

2)氯化物总量。氯离子可导致钢筋锈烛,应当严格控制。

3)含气量。含气量的多少将影响混凝土的耐久性、和易性,强度,不掺引气的外加剂一般含气量不会超过规定,对掺引气剂的混凝土对含气量要特别注意测试并进行控制。

2、泵送混凝土的配制原则

泵送混凝土与普通方法施工的混凝土不同, 原则上要求混凝土必须具有可泵性, 即要求混凝土有较大的坍落度和较好的粘塑性, 不泌水离析, 混凝土在管道中所受摩阻力小, 不产生堵管现象。配制可泵性良好的混凝土应注意下列问题:

1) 水泥用量应适宜

在泵送混凝土中, 水泥砂浆起到润滑输送管道和传递压力的作用。水泥用量较少, 含浆量不足, 混凝土拌合物和易性差, 泵送阻力大, 泵和输送管摩擦加剧, 容易产生阻塞。水泥用量过多, 不但不经济, 而且水泥水化热过高, 对大体积混凝土会引起过大的温度应力产生温度裂缝, 而且混凝土粘性增高, 也会增大泵送阻力。因此, 应在保证混凝土设计强度和顺利泵送前提下, 尽量减少水泥用量。

2) 泵送混凝土砂率宜适当提高

泵送混凝土的输送管除直管外, 还有锥形管、弯管、软管等。当混凝土拌合物经过锥形管和弯管时, 粗细颗粒间的相对位置发生变化, 此时若砂浆用量不足, 就会发生堵塞, 所以, 泵送混凝土与普通混凝土相比宜适当提高砂率, 一般以增大3%～5%为宜。砂率越大, 混凝土拌合物的和易性越好, 但骨料的总比表面积大, 水泥用量也应相对增加。但在水泥用量一定的条件下, 砂率增加, 水泥浆比重将相对变少, 混凝土拌合物将变稠, 流动性反而变差,造成管路阻塞和磨损。泵送混凝土适宜砂率宜控制在40%～50%, 宜采用中砂。

3) 选用级配良好的粗细骨料

泵送混凝土以卵石和河砂最为合适, 粗骨料应尽可能接近中间级配。碎石最大粒径不宜超过输送管内径1/3, 卵石不宜超过输送管内径1/2.5, 同时还必须满足最大粒经不得超过建筑构件最小边尺寸的1/4 和钢筋最小净距的3/4。在两层或多层密布钢筋结构中, 粗骨料粒经不得超过钢筋最小净距的1/2。试验表明, 当输送管直径为125mm、150mm 时, 采用粒径为5～40mm 的碎石; 直径为100mm 时, 采用粒径为5～25mm 的碎石。砂的细度模数应控制在2.3～2.7 之间, 通过0.315mm 筛孔砂不应少于15%,最好能达到20%, 这对改善泵送混凝土性能至关重要, 否则就可能导致输送管阻塞。

4) 坍落度不宜过小

泵送混凝土坍落度宜为80～180mm。坍落度过低, 混凝土拌合物较干, 泵送时泵机缸体吸入状态不良, 泵送阻力增大, 宜产生堵管故障; 坍落度过大, 浆体粘度太小, 混凝土宜离析, 泵送性差, 粗骨料容易在弯管或锥形管处卡住。同时, 由于水灰比过大, 所浇筑的混凝土蜂窝麻面、干缩裂缝较多, 混凝土质量也得不到保证。施工时, 泵送高度增加, 坍落度要求相对较大一些。

5) 掺加适量粉煤灰和外加剂

泵送混凝土掺加适量的粉煤灰和泵送剂, 有利于改善混凝土可泵性及硬化混凝土的物理力学性能。粉煤灰中含有一定数量的玻璃珠, 能使混凝土拌合物产生均匀微小气泡, 其提高混凝土可泵性的效果相当于等量水泥的两倍。泵送剂改善可泵性的实质是增稠或提高水泥的粘度, 防止水泥浆在压力下泌水或浆体通过集料内部空隙渗透。泵送剂的使用应符合国家现行标准《混凝土泵送剂》的规定, 其品种和掺量应由试验确定, 不得任意改变, 以免影响混凝土质量。

泵送混凝土中适当的含气量可起到润滑作用,对提高混凝土的和易性和可泵性有利。但含气量太大则会使混凝土强度下降。一般来说, 含气量提高1%, 混凝土强度下降约6%, 故对含气量应加以限制。试验表明, 掺用引气型外加剂的泵送混凝土的含气量不宜大于4%, 否则, 浇筑的混凝土内部就会产生大量孔洞, 影响混凝土的强度。

三、 输送管的选择

混凝土输送管,主要是选用优质无缝钢管制成,其直径选择主要取决于:骨料的最大粒径;输送距离和要求的混凝土排量;混凝土泵的型号。国内常用的输送管直径多为l00mm、125mm、150mm三种。大直径的输送管,可泵送粒径较大的骨料混凝土,施工时却相当不便;选用较小直径的输送管施工时,连接和拆卸都轻便,效率还较高。因为,泵送混凝土施工时一般选用125mm管径的输送管。

四、泵送混凝土施工工序

布管→润滑→排水→泵送水泥煤灰浆→泵送砼→完工后清洗拆管。泵送管路的敷设对泵送效果有很大的影响,因此在现场布管时应遵循以下原则:

1)管路布置尽可能使距离最短,弯管最少;

2)管路接头应联接牢固,密封、不漏浆;

3)管路布置应满足先浇最远处,然后依次拆管后退,减少泵送过程中接管影响作业;

4)要布置弯管的地方,尽量使用转弯半径大的弯管,减少压力损失,避免堵管;

5)向上布置管路,用钢管搭设脚手架斜道,减少输送阻力和堵管;

6)向下的管路布置,在垂直向下的管路下端布置一缓冲水平段或管口朝上的倾斜坡段,以减少混凝土自落产生离析而堵塞;

7)混凝土浇筑速度、管路装拆等停歇时间比较长时,可每隔10-15分钟反泵再正泵2-3个行程。

五、泵送混凝土浇筑工艺

泵送混凝土比常态混凝土流动性大,在振捣过程中骨料与水泥砂浆易产生不均匀分布,掌握其特殊性,对做好现场施工管理,保证混凝土质量十分重要,必须强调如下几点:

1)尽可能按平层法浇筑,浇筑厚度30-50cm,应由远而近逐层浇筑;

2)混凝土下料高度不得大于1m,不得向模板内侧面直冲布料,也不得直冲钢筋骨架;

3)浇筑竖向结构混凝土时,不得在同一处连续布料,应在2-3m范围内水平移动布料,宜垂直于模反布料。要有效消除不均匀流动现象,仓面的泌水要及时排除;

4)振捣泵送混凝土时,振动棒移动间距宜为40cm左右,振捣时间宜在15-30秒,切忌一次长时间振捣,覆盖第二层砼前,再进行第二次复振,既可以振捣密实,排除气泡,又可防止过振产生骨料下沉分离;

5)大体积水平结构的混凝土表面,在收仓后初凝前应再复振一遍,并适时用木批磨平搓毛两遍以上,必要时,还应用铁制滚筒压两遍以上,预防产生收缩裂缝;

(6)浇完混凝土的仓面应覆盖保温材料,加强淋水养护。

六、 泵送混凝土构件的养护

混凝土浇筑完毕后或大体积混凝土长时间施工时应采取有效的养护措施,严禁长时间在太阳下爆晒,使其出现开裂和过早失水影响其强度。养护注意事项如下:

1)应在浇筑混凝土完毕后12小时以内对混凝士加以覆盖并保湿养护;

2)当气温低于5℃时,应采取保温养护措施,上面覆盖草袋或麻袋片,并切忌对混凝土洒水养护;

3)混凝土浇水养护的时间:对采用硅酸盐水泥、普通水泥或矿渣水泥拌制的混凝土,不得少于7天;对掺用外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14天;

4)浇水次数应能使混凝土处于潮湿状态,养护用水要与拌制用水相同;

5)采用塑料布覆盖养护的混凝土,其敝露的表面要全部严密覆盖,并保持内部具有凝结水。

七、泵送混凝土施工操作要点

输送管线设计布置应尽量短, 尽可能直, 转弯要少、缓, 管线接头应严密, 少用锥形管, 以减少阻力和压力损失。

混凝土泵送前应先向泵送水, 清洗管道, 再泵送1:1( 输送管实际长度100m 以上) 或1:2( 输送管实际长度100m 以内) 水泥砂浆湿润内壁。必须保证混凝土连续浇筑, 混凝土搅拌站供应能力至少比混凝土泵工作能力高出约20%, 以保证受料斗内有充足的混凝土, 防止吸入空气, 造成阻塞。

泵送混凝土时, 如输送管吸入空气, 应立即反泵重新搅拌。料斗中的混凝土有离析现象时, 要停止泵送,重新搅拌后方可使用, 否则容易造成堵管。

如果中途需要停止泵送, 停顿时间不宜超过5～20min, 每隔4～5min 使泵交替进行4～5 个形程的正转和反转运行, 以防混凝土在管道内发生离析。若停顿时间过长, 必须排空管道内混凝土, 并确保混凝土施工缝留置正确。

混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象时, 不得强行泵送, 应立即查明原因, 采取措施排除。可先用木槌敲击输送管弯管、锥形管, 将这些部位混凝土敲击松散, 便于通过管道恢复正常泵送, 避免堵塞。

输送管道发生堵塞时, 可利用输送泵反泵功能进行反抽。如果进行了2～3 次自动反抽堵塞还未排除, 则可根据输送管晃动情况和接头处有无脱开倾向, 查明堵塞部位, 拆卸混凝土输送管进行排除。

向下泵送混凝土时, 要先打开输送管上的气阀, 使管内混凝土下面的空气不能形成气柱。待输送管下降的混凝土有了一定压力后, 关闭气阀进入正常泵送。

对于输送管路, 如夏季高温日光直射时, 宜用湿草帘等加以覆盖, 避免由于管道温度升高加快脱水而形成阻塞。冬季气温很低时, 也应覆盖保暖, 防止混凝土拌合物长距离泵送时受冻。

远距离输送混凝土应配备必要的通讯和联络工具, 做好泵送过程的协调和管理工作。

泵送结束后, 应用水及海绵球将残存的混凝土挤出并清洗管道, 并空机运转3min。

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