中國混凝土網
當前位置: 首頁 » 技術 » 生產技術 » 正文

混凝土泵送施工的若干問題

放大字體  縮小字體 發布日期:2009-06-08  來源:中國混凝土網  作者:李添福,萬安萍
核心提示:混凝土泵送施工的若干問題
  摘  要:論述了影響混凝土泵送施工成效的四個主要問題:配合比設計、施工組織計劃、泵送設施配置以及模板支架承受的附加荷載作用等。
  關鍵詞:泵送混凝土;配合比;施工組織計劃;泵送設施;模板支架
  中圖分類號:TU755.6  文獻標識碼:B  文章編號:1009-7716(2003)02-0078-04
 
    1  泵送混凝土的配合比問題
    
  泵送的配合比設計,與傳統(非泵送)的配合比設計有所差別。泵送在性能上,一方面要滿足常規強度、耐久性等技術指標要求;另一方面又應具備良好的可泵性。而這兩方面的性能,往往是相互矛盾的。泵送混凝土配合比設計的棒點就在于尋求兩者的最佳協調,實現“雙贏”。
    
  泵送施工的成敗,混凝土的配合比是首要因素。泵送混凝土的配合比設計,必須具體詳實的研究泵送施工條件與特點:如泵機性能、泵送距離、輸送管狀況、排送量計劃、氣溫條件等等。這些因素的每一個變化,對配合比要求、泵送效果都有影響;
    
  其中配合比中的水泥用量、水灰比、坍落度、粗細骨料的粒徑與級配、砂率、外加劑與外摻料等各項參數的大小,對泵送混凝土性能影響,比傳統混凝土更直接,更顯著。因此,配合比設計中,應從泵送混凝土特點出發,結合工程條件選好上述各參數。
 
    1.1  塌落度的選擇
    
  坍落度對泵送混凝土性能的影響,較之普通混凝土敏感得多。當坍落度偏小時.泵送阻力增大,泵送效率下降(坍落度小于8 cm,泵送不暢;小于6cm。越出可泵范圍)。而坍落度偏大。雖有利混凝土的流動,但也有副作用,如易泌水、混凝土的耐壓性能降低、可能導致離析、阻管。不僅混凝土的強度因而下降,若管理養護不善,還容易產生縮裂病害。
    
  坍落度的選擇,除了常規考慮因素外,更要考慮泵送的具體條件與要求:如輸送管徑大小、泵機性能、排送量大小、泵送距離等等。
    
  此外,必須保障同批澆筑混凝土的坍落度具有相對可靠的穩定性(波動≯15%)和泵送前后損失小。
    
  國內據京、滬、寧、穗等地的工程實踐,坍落度一般低值在10以上,高值在23以下(個別例外)。
    
  中山地區C30~C50混凝土常用值在14~18之間。泵送效果良好。缺乏經驗的地區,除按“規范”(JGJ/T10-95)規定選用外,也不妨參照鄰近地區和國內的經驗,或以15±3范圍試配,并在應用中逐步創建地區最佳范圍值。
    
  1.2  水泥用量問題
    
  混凝土在輸送管中流動,必須有足夠的水泥漿潤滑管壁,和包裹骨料表面,以克服泵送阻力。泵送混凝土水泥用量的多少。不單滿足強度和經濟性要求:還要滿足可泵性要求。因此,泵送混凝土更講究水泥用量的適量性,并嚴守最低限值。一般而言,泵送混凝土的水泥用量會略高于傳統方法施工的混凝土(約高2%以上)。
    
  由于可以理解的原因,商品混凝土的水泥用量大都比較低.有時因而導致泵送困難。這是值得關注的問題,
    
  泵送混凝土水泥用量的最優值,與混凝土的材料構成、混凝土等級、泵距、輸送管徑等技術與工藝指標有關。設計人員應綜合這些因素,并吸取有關經驗。和本地區積累的有益數據。通過試配和應用檢驗后調整確定。

  泵送混凝土的水泥最小用量,國內外均有所規定,我國的推薦值是:管徑100mm、125mm、150 mm分別為300 kg/m3、290 kg/m3和280kg/m3;泵距(換算水平長度)<60 m、60~150mm、150~300m,分別為280 kg/m3、290kg/m3和300kg/m3。
    
  根據我們的經驗,碎石普通混凝土的水泥最小用量以不小于300kg/m3(與·規范”推薦值吻合)為好。大體積混凝土應嚴格控制水泥用量,以減少水化熱,防止結構開裂的危險。水泥品種則宜優先選用保水性能好的普硅水泥。
    
  1.3  水灰比問題    
    
  泵送混凝土水灰比的選擇,有一個“雙向”兼顧的問題。既要保證混凝土的強度等技術性能達標;又要兼顧泵送工藝性能的需要。水灰比低,對強度有利,但若低于某一界值,泵送性能將急劇下降。
    
  有研究提出泵送普通混凝土的臨界水灰比為0.45。當水灰比超過0.52之后,泵送阻力的減弱已十分有限。可見水灰比低了不行,過高也沒意義。根據國內的實踐,水灰比一般在0.46~0.6之間。減水劑的摻用,是有效降低水灰比,改善混凝土品質和泵送工藝性能的有效途徑。
    
  中山地區在摻和外加劑的情況下,水灰比一般在0.4~0.55之間。依此配制的C35、C40混凝土應用于高層(21~26層)建筑,頗為理想。
    
  1.4  砂率
    
  泵送混凝土的砂率一般也略高于非泵送混凝土,約高于2%~5%。不同等級的混凝土,實際上都有一個最佳砂率范圍。設計人員應根據工程與泵送條件。綜合各種影響因素后選定。最后能開展一些試驗研究,探尋本地區的最佳砂率范圍。
   
  國內不少城市的砂率應用范圍在42%±4%左右,個別在45%~55%之間(“規范”值為38%~45%)。中山地區C30、C35、C40混凝土,采用中粗砂,并有摻合料時砂率為40%~42%。
    
  1.5  粗骨料的選擇
    
  引起阻管的重要因素之一是粗骨料的選配不當。對碎石混凝土的泵送性能而言,粗骨科的粒徑與級配影響突出,其次是針片狀含量。
    
  我國粗骨科的級配曲線,并不完全符合泵送混凝土的要求。尤其有不少地區的石科是按單粒級生產的,以這類石子配制泵送混凝土,強度指標雖不難滿足,但對可泵性有所影響,因此,實用時應經測定,并按合適的級配曲線配置。
    
  根據理論研究,泵送混凝土阻管,最易發生在三顆石子于同一截面上相遇(卡緊)。因此各國對粗骨料最大粒徑都有所規定。為避免阻塞,理論上石子的最大粒徑至少應符合右式要求:D≥2.16dmax(D一輸送管徑;dmax一石子最大粒徑)。國內碎石混凝土應用疽(d/D)基本為:當O=100~125mm為1/3.7~1/3.3;D=8~200 mm為1/2.7~1/2.5。當混凝土主要垂直向上泵送時,必須考慮泵壓增加的影響,當泵高40m時,d/D≤D/3;50~100m時為D/3~D/4;>100m時為D/4~D/5。
    
  實際應用時,骨料粒徑的選擇,應以管徑的大小作為主要約束條件來考慮,進而考慮泵送高度,及最大泵送水平距離。根據中山地區的經驗,一般情況下,最大粒徑應控制在D/3~D/4范圍比較適合。其中尖片含量應小于10%。最好在5%以內,超過l0%泵送就會出現困難。各地不妨根據地區特點,通過試驗與應用,總結出本地區最佳粗骨料粒徑范圍。
    
  1.6  細骨料
    
  砂的粒度、級配,對泵送混凝土的工藝性也有至關重要的影響,若偏離標準粒度曲線太大,0.315以下顆粒含量不足,砂漿的潤滑效果將大打折扣。
   
  泵送混凝土一般以采用中砂為好。小于0.315的顆粒含量不應小于10%~15%;(“規范”規定不宜少于15%)其中小于0.16的顆粒最好能保持在5%以上。
    
  1.7  外加劑與外摻料
    
  如上所述,泵送混凝土的配合比,與材料的選擇比普通混凝土要求更高、更嚴格,外加劑與外摻料的摻用,有助于實現這些要求。它是調節泵送混凝土配合比、改善技術與工藝性能,獲取良好經濟效益十分有益的途徑。例如當水泥用量較少,細骨科小于o.315顆粒含量偏低時。煤粉灰等微粒細顆粒外摻料的摻用,可以起到理想的彌補作用。
    
  配置泵送混凝土,應充分利用外加劑與外摻料的有利作用;但應注意摻量務必適度:超量使用,將產生負效應:例如超量泵送劑的摻用,會導致緩凝(本地區曾有某工程幾十小時不疑結)、泌水、離析、分層、粗集料沉積、泵壓增加以及堵管等等。

  2  泵送設施的配設問題
   
  這是一個對泵送施工效率有重大影響,并關系到混凝土配合比的經濟性與合理性的問題。它與混凝土配合比設計一起,是決定泵送施工成敗的兩大關鍵之一。
    
  泵機數量與布點、輸送管徑選擇與布設、泵距的等效換算與折減,是泵送設施布設應當考慮的重點。
    
  2.1  泵機數量與布點
    
  應當遵循幾點原則:(1)泵機配置數量留有余地。配置多少臺泵機,一般根據泵機性能與計劃澆筑進度計算求得。但需要注意泵機標定的某些性能數據,如最大排送量、最大排送距離等,是指在標準條件下(一定的坍落度、一定的水泥用量、正常熟練操作)所能達到的指標。實際應用中,因條件變化,有很多折減。(2)多臺泵機同時作業,負荷應相對均衡,并盡量在最優泵壓下作業。(3)泵機布設位置,要考慮混凝土運人方便,在泵機料斗周圍留有空地,便于至少兩輛混凝土運輸車停靠,和有條件快速交替。(4)泵送距離最短、直線配管最多,彎、轉、升、降起伏最少。
    
  2.2  管路布設與配管
    
  管路布設與配管是否合理,對泵送效率影響不小,例如與每米直線水平管相比,每一個90°彎管,泵壓損失在90%左右;5英寸管每米垂直走向的泵壓損失為80%;每米軟管相當于硬管的泵壓,損失達84%等等。
    
  由于對此了解不多,常見一些施工人員對布管或配管隨心所欲.或很少精心探求其最佳方案。在現澆橋梁上部結構施工中,可拉直的管路,常被拖得蜿蜒曲折就是這種表現之一。
    
  輸送管路布設與配管的重點要求:(1)力求走向平直,少轉折升降,并控制下走管路的傾角(與水平面夾角以不大于12°~18°為宜)。(2)管徑應參照混漣土的配合比、泵送量、泵距.和擁有的設備條件綜合選擇;一般宜優先選用中小管(φ125~φ150),并保持全線大小一致。(3)管段接頭應選用密封性好,快速裝拆接頭;新舊管與軟管配設位置要適當,新管應布設在泵送壓力大處。(1)澆筑移動方向應與泵送方向相反。
    
  2.3  泵送距離的等效換算與折減

  管路布設應有兩個以上方案作比較,并通過等效換算和適當的經驗折減,探求出最短泵距與最佳管路走向方案。

  3  泵送施工組織計劃安排
    
  混凝土泵送施工組織計劃安排,應有針對性。以下幾點值得關注:
   
  (1)要依據泵送設施的有效泵送能量安排澆筑計劃,其中尤應注意作業效率的折減。泵機標定的性能指標,如最大泵壓、最大排送量、最大泵送高度與最大泵送水平距離等,絕不能直接照搬應用。原因是:a.幾個指標值不可能同時達到:b.每一個單值實際上也有折減:c.泵送設施新舊與保養狀態對設施實際性能的發揮有影響。
    
  泵機的排送量。按公式求算的結果,與實際也常有出入,其影響因素有:a.相關計算參數選取不適當,如作業效率系數,配管條件系數等;b.管件條件與泵機實際性能狀態發生了變化;c.操作熟練程度不同:d.混凝土工藝性能變化影響。
   
   施工人員應當根據所用泵送設施的實際性能狀態、工人操作水平。以及自身經驗的積累,選準系數值,或對計算結果作適當的經驗修正,以更接近實際。
    
  (2)協調好攪拌(A)、運輸(B)、泵送(C)與澆筑(D)四者的能量關系。應保證:A≥B>C 
    
  (3)布料點、輸送管的拆卸位置,事先合理規劃,有備在先。力求拆卸次數最少、拆卸對泵送施工影響最小:

  混凝土的澆筑——般宜按先遠后近,先豎向后平面,先梁后板的順序安排。

  4  模板與支架
   
  泵送混凝土澆筑速度快,施工過程又有較強的脈沖式振動產生,若措施不力,很可能導致模板鼓脹、變形、爆裂,以及支架坍塌等事故發生。在中山、珠三角地區,在建筑與橋梁施工中,都曾發生過與泵送脈沖振動有關的支架坍塌事故,有的造成嚴重的人身傷亡,這是值得記取的教訓。
    
  泵送混漣土二的模板與支架設計,除滿足常規施工要求(規定)外,還應關注到混凝土泵送施工過程產生的附加荷載作用。以下幾點是值得關注:
   
   (1) 布科點可能發生混凝土堆積,以及由此引起的荷載增量和偏心。
    
  (2)布料處可能發生的布料機件,以及施工人群設備的局部超載作用。
    
  (3)趕工期,突擊施工,快速澆筑,引起荷載的超速增長。
    
  (4)混凝土傾倒沖擊對模板產生的水平荷載的差異影響。
    
  (5)泵送脈沖式振動影響。泵送混凝土的輸送管規定不得與鋼筋、模板或支架直接聯結。但即使采取了一些措施,混凝土泵送過程產生的脈沖式振動,對模板與支架的影響有時仍不能完全避免。因此泵送施工的模板與支架設計應適當加強。其中支架加固的重點在于保證具有更好的局部與整體穩定性。以現澆橋面門式滿堂支架例,應對縱橫向水平聯桿、剪刀撐、架間交叉支撐有所加強,支架桿件剛度也應符合要求。與此相應。支架地基強度與穩定性要求也應適當提高。

  5  結束語
    
  (1)泵送混凝土施工的成敗,首要的是泵送混凝土的配合比設計。在混凝土的選料。以及配合比設計中,若不切合工程實際與泵送混凝土的特點,或受束于傳統混凝土設計概念,不僅不能發揮泵送施工優點,還可能產生負面后果。
    
  (2)泵送施工有不同于普通混凝土施工的規律與特點,應采取有針對性的施工組織措施,才可望收到泵送施工的好效果。
   
  (3)要重視泵機與輸送管路的配設,它對泵送施工效率有顯著影響。
    
  (4)混凝土泵送施工產生的附加荷載作用,是不容忽視的。若疏忽大意,很可能導致不測事故的發生。這樣的慘痛教訓并非罕見。應當切實加強對策,確保施工安全。 
 
 
[ 技術搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 違規舉報 ]  [ 關閉窗口 ]

 

 
推薦企業

?2006-2016 混凝土網版權所有

地址:上海市楊浦區國康路100號國際設計中心12樓 服務熱線:021-65983162

備案號: 滬ICP備09002744號-2 技術支持:上海砼網信息科技有限公司

滬公網安備 31011002000482號