泵送混凝土在鐵路工程中的應用

從世界上第1臺混凝土泵出廠以來，至今已有近90年歷史。隨著混凝土泵制造技術的不斷更新和現代工業的發展，混凝土泵送施工發展迅速，在鐵路工程施工中，圬工方量大的如隧道、橋梁等工程較多，特別是近幾年來進行西部大開發，西南山區鐵路建設投入加大，出現了很多施工條件困難或場地狹窄、混凝土難以用普通方法運輸和灌筑的現象，一些工程在設計或施工中明確要求使用混凝土泵灌筑。本文根據鐵路工程中的混凝土施工特點，簡述一下鐵路工程中的泵送混凝土施工應當注意的一些問題。

一、泵送混凝土的原材料選擇

鐵路工程中混凝土結構的尺寸一般較大，圬工方量大，常用的混凝土強度等級大多在C15~C25（梁部除外），較少采用輕型混凝土。因此，混凝土所需原材料一般為普通材料，影響混凝土拌和物可泵性的主要材料是粗細骨料和外加材料，水泥影響很小，這里不作介紹。

（1）粗骨料 常用的粗骨料有卵石和碎石，粗骨料的粒徑、形狀和級配對混凝土拌和物的可泵性影響很大。

理想狀態的粗骨料應當是連續級配的，我國現行《混凝土泵送施工技術規程》（JGJ/T10-95）中推薦有粗骨料的最佳級配曲線圖。但在實際應用中，購進的粗骨料不可能達到這種理想狀態。一般情況下，鐵路工程中常用的有1~3cm碎石或2~4cm碎石，每種規模的碎石大粒徑者偏多，影響拌合物的泵送性能。為了接近或達到這種理想級配，可以采用2種粗骨料，人為填補它的間斷級配。在渝懷線盤龍坡隧道的襯砌施工中，采用配料機配料，就嘗試使用2~4cm碎石和1cm左右的瓜米石2種粗骨料進行配制使泵送效果大大改善。

（2）細骨料 細骨料對混凝土拌合物可泵性的影響比粗骨料大得多，這也是常被忽略的一點。泵送混凝土要求細骨料有良好的級配，適宜采用的細骨料是中砂，中粗砂也可以使用。但就對選取用的砂做篩分試驗，通過0.315mm篩孔砂數量宜為15%~20%。

（3）外加混合材料 混合材料的摻入目的純粹為了改善泵送性能，對混凝土本身意義不大。混合材料分外加劑和摻和料兩大類。

外加劑常用的有減水劑、引氣劑及泵送劑等，這些都是表面活性劑。減水劑的作用是降低水的表面張力，釋放出游離水；引氣劑能引進一些細微氣泡，在骨料周圍均勻分布起到潤滑的作用；泵送劑的性質兩者兼而有之。外加劑的摻入量約為水泥用量的0.2%~0.3%，加入外加劑后，混凝土的和易性明顯改善，有利于泵送。摻和料常用的是粉煤灰，粉煤灰表面圓滑，摻入后可改善混凝土拌合物的流動性。外加劑和摻和料可同時使用，對改善混凝土泵送性能十分有利，并且可以節約水泥。

二、泵送混凝土的配合比

在選好混凝土的原材料之后，要進行泵送混凝土的配合比設計，這項工作非常關鍵。泵送混凝土的配合比設計除了滿足設計和國家現行有關規范對混凝土的性能要求之外，還應滿足混凝土泵送的要求：混凝土拌合物的和易性好，粘塑性好，泌水性小，不離析，適宜泵送。在進行泵送混凝土的配合比設計時，要滿足以下幾個方面。

（1）混凝土拌合物的坍落度宜在80~180mm，泵送高度越大，要求坍落度越大。

（2）混凝土的水灰比也應控制。一般來說，水灰比大的混凝土有利于泵送，但水灰比過大會降低混凝土強度，泵送混凝土的水灰比應控制在0.4~0.6，特殊情況下也不宜大于0.7。

（3）泵送混凝土的水泥用量除了滿足混凝土強度要求之外，還應滿足管道輸送的要求。我國鐵路現行規范規定最小水泥用量為300kg/m3，就是保證有足夠的水泥漿去潤滑管壁。

（4）泵送混凝土合理的砂率是使砂漿數量能將石子的空隙填滿，并稍有多余，將石子撥開，在保證混凝土強度的可泵性的情況下，追求最小的水泥用量。泵送混凝土的砂率比普通混凝土要高2%~5%，規范規定為35%~45%，以保證混凝土拌合物和易性好，容易變形。

（5）混凝土中加入外加劑及摻和料可有效改善泵送性能，但是在施工中應注意控制摻入量。一般情況下，外加材料摻入量的比例很小，個別外加材料會影響混凝土質量，例如引氣劑數量大時，混凝土中細微氣泡過多，會影響混凝土強度，而且外加材料大多價格昂貴。因此，使用中要根據產品說明通過實驗最終確定。

三、泵送混凝土施工工藝

選用混凝土泵進行混凝土的灌筑，應當做好泵送混凝土的施工組織設計。根據工程特點、工期要求和現有的機械設備、勞力和材料供應等施工條件，正確選擇混凝土泵的類型、輸送管的類型和長度。如果已有混凝土泵則應計劃配備相應的勞力、材料、機械，使混凝土泵送工作能連續、均衡地進行，以期獲得最大的經濟效益和質量效果。

（1）泵送前的準備工作 混凝土泵送前應將材料、機械、勞力全部準備到位。混凝土的攪拌應采用機拌，最好是配料機拌制，用配料機可保證準確計量，拌制速度快，并且節省勞力。混凝土的攪拌工作應在攪拌站進行。

混凝土泵應安裝調試好，輸送管接到灌筑部位，輸送管架空的地方應加固好，管節之間的密封膠圈要正確安裝，管卡安裝牢固，并有專人檢查，以免出現意外。管道走向要合理布置，使管道長度最短，盡量減少彎管和軟管的使用，以減少壓力損失。

（2）混凝土泵送 混凝土泵運轉后，應先用水將混凝土泵與混凝土接觸的部件濕潤。在泵送混凝土前，要先打些水泥漿或1:2水泥砂漿或與泵送混凝土同樣的配合比但粗骨料減少一半的混凝土潤滑管道，但應分散澆筑，不得集中在一處。混凝土一旦攪拌好，不能在料斗中加水。

四、泵送混凝土的質量控制及效益分析

泵送混凝土從原材料開始就要對它進行控制，除了滿足普通混凝土對原材料的要求之外，影響混凝土可泵性的指標必須要符合規定。泵送混凝土是一種新型施工工藝，它的質量控制牽涉面廣，需要工程、實驗、材料、機械和混凝土泵操作手的通力協作，它的質量控制體系必須有一個領導核心進行統籌與協調。如果出現泵送過程不順利，一定要分析原因，不要憑主觀臆斷盲目性地改動配合比，以免影響混凝土質量或造成浪費。

混凝土泵的施工速度快、節省勞力、降低了勞動強度，混凝土質量能夠保證，更重要的是能夠降低施工難度，這是對傳統施工方法的一次革命。混凝土泵發展到今天，已走向普及，混凝土空前發展，混凝土泵會有更好的發展前景。混凝土泵的價格昂貴，因此，在施工組織時，要提高混凝土泵的利用率，以期獲得良好的經濟效益。