高強(qiáng)泵送混凝土施工技術(shù)

王志國

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展,對混凝土的要求越來越高。現(xiàn)代建筑不僅對混凝土材料有著高強(qiáng)、防水、耐熱、耐酸等性能要求,相應(yīng)地對混凝土施工技術(shù)也有著更高要求。高強(qiáng)泵送混凝土正是在這種條件下產(chǎn)生的一種新型混凝土施工工藝。近年來,高強(qiáng)泵送混凝土技術(shù)也隨之得到廣泛的應(yīng)用。下面就高強(qiáng)泵送混凝土配合比的設(shè)計(jì)、拌制、運(yùn)輸及泵送中的質(zhì)量控制等方面提出幾點(diǎn)見解。

1 高強(qiáng)泵送混凝土的配制

1.1 高強(qiáng)泵送混凝土的配制原理

高強(qiáng)泵送混凝土的配制主要是解決強(qiáng)度高與混凝土可泵性好的這一矛盾。泵送要求混凝土拌合物能夠提供一定水分在管壁上形成一層連續(xù)的潤滑水膜,使泵送摩擦阻力減少。同時(shí),要求混凝土拌合物有一定的稠度,在泵壓力下不會發(fā)生組分分離產(chǎn)生堵泵現(xiàn)象。前一要求實(shí)際上是要求混凝土加足夠的水,保持坍落度在15 cm以上。但高強(qiáng)度混凝土要求小水灰比能滿足強(qiáng)度而盡可能少用水泥。要解決這一矛盾,關(guān)鍵要選擇高性能的泵送型減水劑,并準(zhǔn)確計(jì)算其摻量和級配良好的砂石料。

1.2 高強(qiáng)泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)

1.2.1 確定配合比強(qiáng)度

日本建筑學(xué)會規(guī)定,齡期為28 d的混凝土配合比強(qiáng)度須滿足以下要求：

高強(qiáng)混凝土

普通混凝土

其中,F為配合比強(qiáng)度(試配強(qiáng)度),MPa;δ為混凝土標(biāo)準(zhǔn)差;Fc為混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度,MPa;Fc+T為混凝土的氣溫修正度;T為混凝土的氣溫修正值。

1.2.2 確定水灰比

根據(jù)實(shí)際使用的材料,按幾種水灰比進(jìn)行試拌,求出其關(guān)系式,然后再用此關(guān)系式計(jì)算所需要的水灰比,若現(xiàn)場配制時(shí),可以參考JASS5的公式計(jì)算：

其中,F為配合比強(qiáng)度,MPa;K為水泥強(qiáng)度,MPa。

確定水灰比還必須滿足耐久性的要求,高強(qiáng)混凝土的水灰比最大值為0.65,普通混凝土的水灰比最大為0.70。

1.2.3 確定坍落度

影響混凝土坍落度的因素有混凝土的種類、使用材料、運(yùn)輸、基體混凝土的坍落度、澆筑等條件。除了這些施工經(jīng)驗(yàn),坍落度可按表1選用。

表1 坍落度的選用

混凝土運(yùn)輸中的坍落度損失與運(yùn)距和氣溫有關(guān),因此選用高緩凝性的減水劑極為重要。一般可選用減水增塑型外加劑。

1.2.4 骨料的選擇

對于拌制高強(qiáng)混凝土的泵送高度的混凝土,粗骨料的最大粒徑與輸送管道的管徑之比以1∶4為宜。一般泵送混凝土可掌握在1∶3～1∶4,高強(qiáng)泵送混凝土以1∶4～1∶5為宜。細(xì)骨料宜采用中砂,其顆粒級配應(yīng)在試驗(yàn)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二區(qū)范圍之內(nèi)。對于高石子用量的高強(qiáng)泵送混凝土,砂子通過0.315 mm的顆粒不宜大于10%。

1.2.5 砂率的選擇和砂漿體積

根據(jù)掌握的情況,普通泵送混凝土的砂率一般控制在38%～40%,高強(qiáng)泵送混凝土砂率控制在36%～45%。水灰比的大小、外摻料的多少與砂率選擇有很大的關(guān)系,可以用砂漿體積來控制,砂漿體積的大小與泵送混凝土的坍落度有關(guān),一般按表2來控制。

表2 砂漿體積與坍落度的關(guān)系

1.2.6 確定單位用水量與單位水泥用量

獲得規(guī)定的品質(zhì)的混凝土范圍內(nèi),應(yīng)盡量降低用水量。根據(jù)水灰比和基體混凝土的坍落度不同單位用水量宜在150 kg/m3～190 kg/m3選擇。確定了單位用水量,則根據(jù)水灰比,單位水泥用量也便確定了。求出的水泥用量必須滿足單位水泥用量的最小值,高強(qiáng)混凝土為270 kg/m3,普通混凝土為 250 kg/m3。泵送混凝土單位用水量太低,工作度變壞,泌水量加大,澆筑時(shí)易造成堵管,混凝土表面也容易出現(xiàn)蜂窩麻面。

1.2.7 基體混凝土的外加劑與泵送混凝土的泵送選擇

表3 基體混凝土外加劑與泵送劑的組合搭配

基體混凝土的外加劑一般采用AE劑或AE減水劑。AE減水劑又分為標(biāo)準(zhǔn)型、緩凝型和促凝型三類,泵送劑分標(biāo)準(zhǔn)型和緩凝型兩類。基體混凝土外加劑與泵送劑可按表3搭配使用。

2 泵送混凝土的制備

泵送混凝土的時(shí)間觀念強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)拌制和運(yùn)輸?shù)幕炷亮勘仨氝B續(xù)均勻地滿足泵送澆筑的速度要求,否則將會影響混凝土的施工質(zhì)量和進(jìn)度。因此,在混凝土的攪拌前要做好原材料的質(zhì)量和數(shù)量儲備以及機(jī)械設(shè)備及控制系統(tǒng)的完好狀況的工作。

泵送混凝土是在預(yù)拌的坍落度為8 cm～12 cm的基體混凝土拌合物中,加入外加劑,經(jīng)過二次拌和,使基體混凝土拌合物的坍落度頓時(shí)增加到12 cm～22 cm的混凝土。

各項(xiàng)工作準(zhǔn)備就緒,可以開始攪拌混凝土。在攪拌過程中要注意防止外加劑特別是溶液的沉淀,攪拌時(shí)間要與規(guī)定攪拌時(shí)間相符,坍落度要經(jīng)常抽查,由于砂中含水率變化,要注意經(jīng)常調(diào)整配合比,石子料倉若使用的不是水洗石子,要間隔進(jìn)行清倉。

3 泵送混凝土運(yùn)輸

1)攪拌車在裝料前,必須倒凈積水或其他廢物。

2)必須先運(yùn)送與混凝土配合比相同的水泥砂漿,其量以能全部濕潤泵送管內(nèi)壁為宜。

3)攪拌車在運(yùn)輸過程中,攪拌筒必須保持慢速轉(zhuǎn)動,以減少坍落度損失,攪拌筒停轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速太快,都會增大坍落度的損失。

4)攪拌車在運(yùn)輸途中以及卸料前,嚴(yán)禁任意加水,加水不但直接影響混凝土強(qiáng)度,而且破壞混凝土的和易性,在泵送時(shí)產(chǎn)生離析現(xiàn)象而堵管。

5)混凝土的運(yùn)輸時(shí)間指第一拌混凝土自攪拌機(jī)卸出至現(xiàn)場入泵時(shí)止的時(shí)間。混凝土的允許運(yùn)送時(shí)間不宜超過所測得的混凝土初凝時(shí)間的1/2。

4 混凝土的泵送

4.1 泵位選擇和泵管布置

混凝土泵的定位原則是：要保證周圍混凝土運(yùn)輸車停靠及會車的場地,同時(shí)還要使泵機(jī)用水、用電方便,泵管的布置應(yīng)符合“線路短、彎道少、接頭密”的要求,同時(shí)要注意水平與垂直長度的關(guān)系,一般水平距離應(yīng)大于垂直落差的3倍。

泵與垂直管之間應(yīng)設(shè)置一段10 m～15 m的水平管以抵消反墜力的影響,并在混凝土泵出料口15 m處的輸送管上加一個(gè)止流閥,泵送開始時(shí),將止流閥打開,混凝土能順利地輸送,當(dāng)混凝土?xí)和］斔突蚧炷脸霈F(xiàn)倒流時(shí),就及時(shí)予以關(guān)閉。

4.2 泵管的固定

1)在泵機(jī)前地面水平管段設(shè)置2個(gè)混凝土墩,泵管筑入一墩內(nèi),同時(shí)連接鋼件將泵管與另一墩固定。2)混凝土在泵送過程中,管路中有較大的脈沖振動,故輸送管道的支撐必須與模板、鋼筋的支架分離,以防止泵送過程中振動引起模板和鋼筋位置的變異,泵管也不得與模板、鋼筋等直接接觸。3)水平泵管要設(shè)置一定量的支撐點(diǎn),以防止泵送混凝土?xí)r,因自重和脈沖振動引起泵管變形和接頭連接損壞。4)為防止地面水平管轉(zhuǎn)向垂直管處的90°彎管變形,應(yīng)增加鋼筋支撐以加固。

5 結(jié)語

實(shí)踐表明,高強(qiáng)度混凝土只有經(jīng)過嚴(yán)格的管理和控制,才能保證混凝土滿足強(qiáng)度指標(biāo)和泵送要求。為使混凝土滿足強(qiáng)度要求,要嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量及施工配合比,使生產(chǎn)過程嚴(yán)格按技術(shù)要求進(jìn)行;為使混凝土滿足泵送要求,在混凝土澆筑前,要組織有關(guān)人員檢查機(jī)械設(shè)備是否處于良好狀態(tài),澆筑過程中嚴(yán)格按照高強(qiáng)混凝土泵送工藝的規(guī)定進(jìn)行,同時(shí)嚴(yán)格原材料的計(jì)量,尤其是水的稱量,通過嚴(yán)格的現(xiàn)場管理,高強(qiáng)度混凝土泵送施工時(shí)才能夠順利實(shí)施。

[1]吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社,1999.

[2]JGJ/T 10-95,混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].

[3]王秀娟,徐世偉.泵送混凝土施工技術(shù)探討[J].山西建筑,2008,34(34)：142-143.