砼可泵性的原因分析

摘 要：從多個方面分析了影響泵送混凝土可泵性的因素并提出了相應的應對措施，并指出優化配合比設計，采用粉煤灰和泵送劑雙摻法，是制備高強泵送砼的有效措施。

關鍵詞：泵送混凝土 可泵性 因素

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0088-02

泵送混凝土已逐漸成為高速公路、鐵路、地鐵、碼頭、城市高層建筑等大體積砼施工中常用的施工工藝。它是采用砼集中拌合，利用輸送泵運輸和澆筑，受地形限制的影響較小，相對的提高了施工速度，但在施工中最常見的問題就是堵管，主要原因就是控制不好砼的和易性。下面根據積累的施工經驗和參加的幾項工程（景鷹高速、南昌洪都大橋、德昌高速、德上高速等）從以下多個方面分析了影響泵送混凝土可泵性的因素，并提出應對措施。

1 砼配合比設計對可泵性的影響

1.1 設計要求

根據設計圖紙以及施工規范的要求，砼的抗壓強度C50，彈性模量E（28d）不小于3.2×104 MPa，滿足泵送要求。

1.2 優選原材料

水泥采用萬年水泥廠生產的“萬年青”水泥，52.5 R型普通硅酸鹽水泥，28天抗折強度8.3 MPa，28天抗壓強度59.5 MPa；砂選用信江中砂，細度模數2.7，含泥量0.6；碎石選用萬年大源碎石廠的碎石，為獲得良好的顆粒級配，采用5～16 mm30%，16～25 mm70%兩個級配混合而成；粉煤灰選用黃金埠電廠Ⅰ級磨細粉煤灰；泵送劑采用江蘇南京博益外加劑摻量1.2%。

1.3 泵送砼配合比的優化設計與砼可泵性的關系

泵送配合比的設計應以獲取良好的可泵性作為出發點，泵送砼是以輸送管道進行運送，在泵送過程中盡可能減少與管道的流動阻力，要求砼要有足夠的粘聚性，不泌水、離析，石子的粒徑要根據輸送管道的直徑進行選擇，配合比設計方面在普通配合比的基礎上還要進行工作性的優化。

1.3.1 水泥用量和水灰比對可泵性的影響

（1）最小水泥用量。

在普通方法施工的混凝土中，水泥用量是按《普通混凝土配合比設計規程》計算的。而在泵送混凝土中，除滿足混凝土的強度外，砼的可泵性是非常關鍵的。因為泵送混凝土是靠水泥漿或砂漿來潤滑管道的，為了能保證泵送的順利，就要有足夠的水泥漿來包裹粗細骨料，最小水泥用量是砼可泵性的基本條件。在泵送之前先用一部分砂漿來潤滑管道，也是為了減少管道在泵送砼時對砼中水泥漿的吸附。實踐證明：與最小水泥用量息息相關的是輸送管直徑、泵送距離、骨料等有關。

（2）水灰比。

泵送混凝土的水灰比除對混凝土強度和耐久性有明顯影響外，對泵送粘性阻力也有影響。有關研究表明：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。水灰比一般能滿足0.4～0.6，并且可泵性好。對強度等級為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。

1.3.2 骨料對混凝土可泵性的影響

（1）粗骨料的影響。

泵送混凝土的粗骨料采用不同粒徑的碎石根據比例混合而成，級配不好時，容易導致空隙率過大，就容易增加細骨料的體積，加大了水泥用量，不同的比例對骨料的孔隙率以及砼拌合物的坍落度影響不一樣，同時試驗證明組合碎石空隙率大小與砼拌和物的坍落度變化基本同步，這說明粗骨料空隙率的大小對砼坍落度起著關鍵的作用，且5～16 mm，16～25 mm碎石最佳組合為0.3∶0.7。石子的針片狀超標時增加了對管道的磨損，尤其是彎頭處，還要注意粗骨料的最大粒徑跟輸送管的直徑之比，如果超出泵管直徑的1/3，就會產生堵管，這些都是影響混凝土可泵性的原因。

（2）細骨料的影響。

因為砂漿在泵送砼中起主要的潤滑作用和包裹粗骨料，它對于混凝土的泵送性要比粗骨料影響大；首先是砂的粗細程度，也就是細度模數對其可泵性起著重要的作用。砂的細度模數適宜，具有良好的可泵性，細度模數過大，砼拌和物可泵性指標不佳，細度模數過小，砼拌和物處于低流動狀態，泵送劑不起流化作用。因此泵送混凝土細骨料宜采用采用河砂，屬Ⅱ區中砂，細度模數在2.3～2.8之間，砼的泵送性比較好。對于摻有較粗或較細的砂子，通常采用提高或減少砂率來滿足泵送性。

1.3.3 泵送劑對混凝土可泵性的影響

（1）泵送劑的質量要求。

現在的泵送劑主要是采用含有聚羧酸成分的高性能減水劑，具有減水率高，與水泥的適應性強，其質量應符合國家的有關泵送劑受檢混凝土的性能指標的要求。并注意摻用泵送劑的混凝土在配合比設計時應注意適當提高混凝土的試配強度。

（2）泵送劑與水泥相容性的關系。

水泥與泵送劑的相容性是保證混凝土和易性的基本要素，完全符合各自標準的水泥和外加劑，當兩者出現不相容（即不適應）的現象。主要是水泥當中的鋁酸三鈣（C3A）含量過高與外加劑的某一成分產生化學反應等；二是化學外加劑方面，如高效減水劑，其化學成分、分子量等；三是環境條件，如溫度、距離、等。為了避免泵送劑與水泥不融合影響混凝土泵送，進行泵送劑與水泥相容性的檢測在泵送劑應用前或混凝土試配過程中至關重要。

1.3.4 摻加粉煤灰對混凝土可泵性的影響

摻加粉煤灰的砼，其經140 s恒壓后總的壓力泌水值略小于不摻者，但其初期壓力泌水率遠小于不摻者，這說明其壓力泌水緩慢，有助于增加砼拌和物的穩定性，可泵性大大的提高。

2 坍落度、砂率對混凝土可泵性的影響

坍落度的影響。

坍落度過大或過小都會影響混凝土的泵送性，如果入泵時的坍落度太小，混凝土干澀，泵送困難；坍落度過大，泌水多，易產生離析阻塞，影響混凝土的強度和耐久性。選擇一個合理的坍落度是泵送混凝土的基本要點，泵送砼的坍落度一般控制在80～180 mm，因為砼中摻有外加劑，坍落度很容易達到泵送的要求，關鍵是要控制坍落度的經時損失，如果損失過大，砼運送到工地就喪失了可泵性，這就要求外加劑跟水泥要有很好的適應性，因此泵送混凝土的坍落度，入泵時的坍落度和坍落度的時損失是必須要考慮到的重要因素。泵送混凝土試配時要求的坍落度值應按下式計算：

Tt =Tp+ΔT

式中，Tt為試配時要求的坍落度值（mm）；

Tp為入泵時要求的坍落度值（mm）；

ΔT為試驗測得在預計時間內的坍落度的經時損失值（mm）。ΔT不是一個固定值，而要根據實際情況確定。滿足可泵性要求。一般來說混凝土到工地泵送時，坍落度在120～160（mm）非常好泵。對坍落度要求較大的結構（水下混凝土、灌樁、用地泵泵送高層混凝土結構等），其施工坍落度一般在180～220（mm），施工坍落度超過220 mm的混凝土易離析和堵管；施工坍落度底于100 mm的混凝土，泵送就有一定的困難了。

砂率對混凝土可泵性的影響。

（1）砂率過大會影響砼的強度，砂率過小會使混凝土產生離析、泌水、和易性不好，導致混凝土不能泵送，應根據砂的的粗細程度選擇一個合理的砂率，一般泵送砼的砂率在40%～45%是比較合適的，具體要根據配合比試配的結果來進行調整。

（2）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的砂率值。實際工作中，根據砂、石料的變化，要及時調整混凝土的施工配合比，使其達到最佳砂率并滿足可泵性。

3 機械設備以及工藝方面對可泵性的影響

機械設備的選擇應根據工程地形需要正確選擇砼泵車，根據施工環境合理布置泵車布料桿管道的位置，氣溫過高時輸送管和泵車距結構物越近越好，輸送管的方向盡量少變化，盡可能減少彎管的數量以減少摩阻力。水平輸送管長度與垂直輸送管的長度不宜大于1∶3，不然就會導致管道的彎曲部分摩阻力增大可泵性降低形成堵塞輸送管道。輸送砼之前先用清水清洗管道在用水泥砂漿潤滑泵管，然后再泵送砼。砼泵送期間盡量避免停泵，在停泵期間料斗的攪拌器要不停的攪拌，保持混凝土的運動狀態，不至于產生凝固或離析，泵送間隙時間超過45 min后或砼產生離析，應馬上用壓力水或其他方法將管道清洗干凈。

4 結語

隨著泵送砼的越來越廣的應用，結合本工程實踐，在以后的泵送砼工程施工中我們重點考慮以下幾方面是影響砼可泵性的因素。

（1）應用高性能泵送劑、優化砼配合比設計，再輔以先進的生產工藝可配出高標號的泵送砼。

（2）采用“雙摻法”即同時摻加粉煤灰和外加劑，仍是制備高強泵送砼的有效措施。

（3）選用級配良好的粗細骨料以及優選其他原材料。

（4）輸送機械設備以及工藝方面的控制對砼可泵性的也有一定的影響。

參考文獻

[1] 吳巍，吳慶云.混凝土輸送泵堵管故障原因及排除方法[J].工程機械，2001（11）.

[2] 中國建筑科學研究院.中華人民共和國建設部，普通混凝土配合比設計規程[S]，JGJ55-2000 2000.