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)對措施,指出可泵性好是泵送混凝土質(zhì)量優(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)對措施。

2 　水泥用量和水灰比對可泵性的影響

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滑管壁,所以對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,水平距離的長短與水泥用量的多少成正比。見表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阻力有關(guān)。有關(guān)研究表明:混凝土拌合物的流動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,見表2。

　　(注:1. 砂, II 區(qū)中砂;碎石,2～25mm 連續(xù)級配;粉煤灰, II級;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、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,對強(qiáng)度等級為C25(含C25)級以上泵送混凝土,其水灰比一般都能滿足0. 4～0. 6 ,并且可泵性好。對強(qiáng)度等級為C20 級泵送混凝土,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:小括號內(nèi)為卵石指標(biāo), 粗骨料的最大粒徑不能超過50mm。)

　　應(yīng)當(dāng)指出的是:為了改善混凝土的可泵性,無原則的減小粗骨料的粒徑既不徑濟(jì)也無必要。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 　粗骨料的級配

　　按照文獻(xiàn)[3 ]中所規(guī)定的碎石或卵石的顆粒級配范圍選用,應(yīng)采用連續(xù)級配,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0. 315mm 篩孔的顆粒含量不應(yīng)少于15 % , 通過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)級配的碎石,兩者均能滿足可泵性的要求。另外對5～40mm 連續(xù)級配的碎石,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滿足可泵性。

4 　泵送劑對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程中,應(yīng)做泵送劑與水泥相容性的檢測。具體方法可按照文獻(xiàn)[6 ]中12 條做“水泥凈漿流動度”方法。(當(dāng)水泥凈漿流動度試驗(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。

　　對同一品種泵送劑,分別加入不同(推薦) 摻量;對不同品種的泵送劑,分別加入相同(推薦) 摻量,分別測定其流動度。余下的水泥凈漿分別測定30 分、60 分、90 分時(shí)的流動度(測定前要用凈漿攪拌機(jī)或手工攪拌均勻) 。選擇摻量低、流動度大、流動度經(jīng)時(shí)損失小的泵送劑,說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) 來保證混凝土到工地時(shí)坍落度滿足可泵性要求。一般來說混凝土到工地泵送時(shí),坍落度在120～160 (mm) 非常好泵。對有特殊要求的,如對坍落度要求較小的結(jié)構(gòu)(斜屋面、吊模基礎(chǔ)等) ,其施工坍落度一般在100～120 (mm) ;對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?yán)镫y放出來,不易泵送,有時(shí)甚至不能泵送。

5. 2 　砂率對混凝土可泵性的影響

　　a. 水泥砂漿在泵送過程中的作用

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

　　②保證混凝土拌合物泵送中通過彎管、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。我們在實(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 % ,來滿足可泵性。

　　②用細(xì)砂時(shí)砂率較中砂或粗砂大。我們在實(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 % ,來滿足可泵性。

　?、垭S著水泥用量的增大,砂率即降低。從表2可以看出。我們在實(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性且能保持粘聚性及保水性能良好時(shí)的砂率值。砂率過大,影響混凝土強(qiáng)度;砂率過小,有可能不能泵送。我們在實(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”來檢驗(yàn)混凝土的可泵性。一般10s 時(shí)的相對壓力泌水率S10 不宜超過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

　　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)量優(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:

　　①水泥用量除應(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。

　?、谶x用級配良好的粗細(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性,兩者均有利于泵送施工。

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

　?、葸m當(dāng)增大砂率。

　　⑥注意正確計(jì)量和充分?jǐn)嚢琛?/P>

參考文獻(xiàn)

　　1 　混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程(J GJ / T10 —1995) . 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003

　　2 　普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程(J GJ55 —2000) . 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001

　　3 　普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法(J GJ53 —92) . 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992

　　4 　普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法(J GJ52 —92) . 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992

　　5 　混凝土泵送劑(JC473 —2001) . 北京:中國國家建筑材料工業(yè)局標(biāo)準(zhǔn)化研究所,2001

　　6 　混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法( GB/ T8077 —2000) . 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001