泵送混凝土輔以集中攪拌站施工方法研究

馮 輝 (塔里木油田公司油氣田產能建設項目部,新疆庫爾勒841000)

何 兵 (塔里木油田建設工程有限責任公司,新疆庫爾勒841000)

1 工程簡介

公寓位于塔盆北緣的山前戈壁灘上,夏季氣溫高,氣候干燥,距離最近的縣城超過40km。考慮工期和實際情況研究決定采用泵送混凝土輔以集中拌合站的施工方法。

公寓占地近 50000m2,建筑面積 15000m2,包括一座多功能主樓和多座附屬功能房。主樓高18.9m,分4個區。施工用1座混凝土集中攪拌站 (1臺PLD1200型配料機和2臺JS750型攪拌機組成)和HBT60.10.75S型電動混凝土泵。

2 原材料及配合比控制

2.1 水泥

泵送混凝土一般選用保水性好泌水性小的水泥,普通硅酸鹽水泥與其他品種水泥相比,具有需水量小保水性好的特點,所以泵送混凝土宜選用普通硅酸鹽水泥。對于施工環境溫度較高或大體積混凝土,宜選用水化熱較低的如礦渣水泥,但此類水泥通常保水性較差且泌水性也較大,需采取一定的措施,提高其性能[1]。當不得不使用高標號水泥時,應摻加粉狀混合材料以提高膠結體總量[2]。需注意,根據《混凝土泵送施工技術規程JGJ-T10-95》規定,泵送混凝土的最小水泥用量不能低于300kg/m3。

2.2 粗骨料

粗骨料的級配、粒徑及形狀對混凝土的可泵性影響很大。應優先選用天然連續級配的粗骨料,且宜按照JGJ-T10-95給出的最佳級配圖選料,不可斷級,否則容易堵塞泵管。粗骨料可選用卵石、碎石、卵石碎石混合,卵石骨料的混凝土可泵性最好,混合料次之,碎石最差。泵送混凝土所用的粗骨料中,針片狀顆粒含量不宜大于10%。粗骨料的最大粒徑根據泵管的內徑大小嚴格限制。根據JGJ-T10-95,最大粒徑與輸送管徑之比:泵送高度在50m以下時,對碎石不宜大于1∶3,對卵石不宜大于1∶2.5;泵送高度在50～100m時,宜在1∶3～1∶4;泵送高度在100m以上時,宜在1∶4～1∶5。

2.3 細骨料

細骨料對可泵性的影響比粗骨料更大,這主要是由于砂漿起著潤滑管壁及將粗骨料懸浮其中的作用。為了使混凝土的流動性滿足要求,細骨料應具有良好的級配,以防止混凝土的離析。通過0.315篩孔的砂不應少于15%,且不大于30%,宜取偏大值;通過0.160mm篩孔的砂不宜少于5%,宜選用中砂。經驗證明,采用細度模數為2.5～2.7級配良好的中砂比使用細度模數2.3的中砂要好,可以減少水泥用量30～35kg/m3,減少用水量20～25kg/m3,從而降低水化熱及混凝土的收縮[3]。

2.4 坍落度

坍落度的大小直接影響混凝土拌合料流動性的好壞。一般說來,在一定范圍內隨著坍落度的提高,泵送效率提高,泵送阻力減小;泵送高度增加,相應的坍落度也要增加。JGJ-T10-95給出了不同泵送高度下坍落度的選用值(見表1)。具體施工的坍落度大小可根據所采用的泵機設備、泵送高度、管道長短、彎管多少、外加劑的摻加而調整。但應注意,施工混凝土的坍落度不允許大于配合比設計的給定值。還應特別強調的是坍落度的損失,將結合外加劑。

2.5 外加劑和摻合料

相比起增加水泥用量、增大水灰比及砂率,加入外加劑是一種既經濟又有效的改善混凝土可泵性的方法。主要的外加劑有高效減水劑、緩凝劑和泵送劑。

表2 混凝土經時坍落度損失值

1)高效減水劑 高效減水劑是一種表面活性劑,它能使水泥顆粒充分分散,使水泥漿的凝聚性結構變成分散性結構,從而提高混凝土的流動性和穩定性。但要注意,加入高效減水劑后遇到的突出問題便是坍落度損失較大。坍落度損失與混凝土拌合料的停放時間成正比 (見表2)。從表2可知,坍落度損失主要發生在拌合后的1h之內,故應嚴格控制加有高效減水劑泵送混凝土的澆筑時間。施工中,如果條件限制,混凝土從拌合到泵送澆筑時間超過0.5h,高效減水劑宜采用后摻法。

2)緩凝劑 緩凝劑能延緩混凝土的凝結和硬化,有時還能起到相當于減水劑的作用。特別是在加入高效減水劑的混凝土中,緩凝劑可延緩水泥的水化,減慢高效減水劑液相殘余濃度的降低速度,從而延長了高效減水劑分散作用的持續時間;另外,緩凝劑和高效減水劑的溶解速率不同,也有助于補充高效減水劑的液相濃度,從而有利于減少坍落度的損失。該工程采用高效減水劑與緩凝劑雙摻的技術,使泵送混凝土坍落度得到了很好的控制。

3)泵送劑 泵送劑是一種混凝土的潤滑劑,它能減少混凝土與管道壁的摩擦及泵送阻力,起到潤滑的作用,也是改善混凝土可泵性的好方法之一。

2.6 摻合料

泵送混凝土的摻合料主要是粉煤灰。對于泵送混凝土,加入粉煤灰好處很多,主要有3點:①很好的潤滑作用。粉煤灰中含有小顆粒的實心微球和空心玻璃珠,可大大提高混凝土的流動性。粉煤灰按細度分為3級,粉煤灰越細,球狀顆粒越多,則活性越大,潤滑作用越好。②能夠取代一定的水泥用量,根據 《粉煤灰混凝土應用技術規范》,對于普通硅酸鹽水泥,泵送混凝土對應的粉煤灰取代水泥的最大限量為40%,工程中實際值還應該由實驗室給出。摻入粉煤灰后,可減少水泥水化熱,降低混凝土的干縮值。③具有一定的緩凝作用,同時減弱混凝土的泌水和離析。

2.7 水灰比

泵送混凝土水灰比直接影響其在管道內移動的摩擦阻力大小。適當的水灰比可以使混凝土具有良好的可泵性。水灰比過小,會使混凝土流動性降低,增大其運動的摩擦阻力,使泵送困難。當水灰比小于0.4后,摩擦阻力急劇增大;水灰比過大,對減小摩擦阻力并不明顯,反而會增大混凝土的離析和水分揮發引起的干縮,產生裂縫。根據經驗,泵送混凝土水灰比宜取0.5～0.6之間。

3 施工工藝

3.1 泵送施工

①泵送混凝土前,先把儲料斗內加入清水,從管道泵出,達到濕潤和清潔管道的目的,然后向料斗內加入與混凝土配比相同的水泥砂漿 (或1∶2水泥砂漿),潤滑管道后即可開始泵送混凝土。②開始泵送時,混凝土泵應處于慢速、均勻并隨時可反映泵的狀態。泵送速度應先慢后快,逐步加速。同時應觀察混凝土泵的壓力和各系統的工作情況。待各系統運轉順利后方可以正常速度進行泵送。③在泵送過程中,應隨時保持料斗中的混凝土量不低于吸料口,否則容易吸入空氣,使輸送不暢。④泵送應盡量避免停泵,如泵送因特殊情況中斷時,應每隔4～5min,使泵正反運轉幾次,同時開動料斗的攪拌器,使混凝土保持運動狀態,防止混凝土離析。⑤澆筑應由遠及近,逐漸拆管。⑥發現堵管,應立即排除。可重復進行正反泵操作,逐步使堵塞部位松動;或用錘連續敲擊堵塞部位,使之松動,再進行正反泵操作,排除堵塞。當上述方法無效時,應首先反泵兩次卸壓,再將配管拆開,清除堵塞后,擰緊接頭方可重新泵送。注意,此過程不宜超過30min,以免堵塞部位之后的管道內混凝土泌水。

3.2 養護

泵送混凝土通常一次施工的量很大,易產生裂縫,因此合理的養護極為重要。泵送混凝土裂縫通常有3種形式:溫度裂縫、干縮裂縫、塑性收縮裂縫[4]。合理的養護就是要使混凝土保持適當的溫度濕度條件。

1)原材料溫度控制 采取遮陰原材料,用濕布袋遮蓋集中攪拌站和混凝土泵,用濕草堆遮蓋管道等方法來降溫混凝土的外圍環境。另外,利用水源井采出的地下水 (水質檢測合格)來拌料,大大降低了拌合料溫度,把泵送混凝土的入模溫度控制在24～26℃之間。

2)養護措施——以樓板為例 混凝土初凝開始后,立即用塑料薄膜遮蓋,周圍壓實,保證其嚴密,并能觀察到薄膜內有凝結水珠。混凝土終凝后,按面積把薄膜戳洞,澆水養護,觀察到薄膜緊貼混凝土,中間夾一層水為宜。完成后再用爛布卷遮蓋,澆水潤濕,達到遮蔽陽光直射,濕潤降溫的目的。澆筑后14d內,每日巡查薄膜內水層是否存在,每日澆水3次可保證;14d后可改為每日1～2次。

4 結 語

泵送混凝土輔以集中攪拌站這種施工方法自動化程度高,能耗少,速度快,質量可靠。實踐證明,適合野外油氣田建設工程中的民用建筑部分,值得推廣和應用。

[1]杜觀超,方小華.泵送混凝土的質量控制 [J].工程質量,2002(3):24-26.

[2]喬運鵬.泵送混凝土使用中應注意的問題[J].建筑與工程,2006(5X):99.

[3]方登林,徐玉華.泵送混凝土的質量控制及裂縫處理 [J].低溫建筑技術,2006(3):152-153.

[4]倪進.泵送混凝土施工裂縫探討 [J].科學咨詢導報,2007(4):79.