低膠材輕骨料混凝土在細管徑長距離泵送工程中的應用

吳合志，趙明明，車光臨，唐霞書，吳海松

（臨沂市金泰混凝土有限公司，山東　臨沂　276000）

低膠材輕骨料混凝土在細管徑長距離泵送工程中的應用

吳合志，趙明明，車光臨，唐霞書，吳海松

（臨沂市金泰混凝土有限公司，山東臨沂276000）

由于輕骨料孔隙率和吸水率較普通骨料大得多，正常的輕骨料混凝土比普通混凝土泵送也困難得多。根據國內外的輕骨料混凝土泵送施工經驗，其泵管徑不宜小于125mm，而 LC7.5低膠材輕骨料混凝土，在只有80mm管徑的條件下完成長距離泵送，其泵送難度更大。本文從材料的選擇、配比設計、優化調整、前期的試驗驗證及實體泵送澆筑等環節分別予以闡述。

輕骨料混凝土；泵送；應用

0　前言

隨著建筑領域的科技水平不斷發展，人們對建筑物的智能化、多功能化的要求也越來越高。節能、環保、防水、隔音、隔熱、輕質、高強、抗震等各項貼近人們物質生活的建筑功能，愈加受到人們的青睞。輕骨料混凝土等各種特種混凝土在建筑市場也將逐漸普及。

輕骨料混凝土是一種同時兼備有彈性、粘性、塑性的復合材料，其拌合物主要是由輕骨料、細骨料、膠凝材料和水及化學外加劑五部分組成。采用不同的原材料（如粉煤灰、粘土、頁巖等）和燒結工藝會焙燒出不同顆粒形狀和不同內部結構的輕骨料。由于輕骨料表觀密度較小，它與輕骨料混凝土中的其他組分原材料密度差較大，導致拌合物極易出現離析、分層現象，同時由于輕骨料混凝土拌合物內摩擦阻力遠大于普通混凝土，更增加了泵送施工的難度。

本文以臨沂市市民活動中心工程五層室內游泳池地面保護層為例，研究并闡述低膠材LC7.5輕骨料混凝土如何能克服泵管口徑較小且輸送距離較長等不利因素，滿足實體結構施工過程中的工作性能及力學耐久性能指標。

1　工程概況

臨沂市市民活動中心工程位于臨沂市蘭山區新華路與開陽路交匯處，其待澆筑結構為輕骨料LC7.5五層室內游泳池內地面保護層，澆筑方量約為1000m3，由于受陶粒靜泡池容積所限，擬分三次澆筑完成。

本次泵送限于泵管口徑較小及水平加垂直泵送距離長達110m，更加劇了泵送施工的難度，而采用自卸的方式很難滿足本次施工的要求。我們對原材料進行嚴格篩選，優化配合比并做前期試驗驗證，生產及施工時采取適當措施，以滿足施工要求。

2　LC7.5輕骨料混凝土的配制及優化調整

輕骨料陶粒混凝土的配合比設計任務和普通配合比設計一樣，也是確定能滿足設計性能和施工工作性能而又最為經濟的混凝土各組成材料的用量。兩者的設計理念也相同，即在確保結構強度、后期耐久性等一系列技術指標的前提下，力求達到便于施工和經濟節約的要求。與普通混凝土設計技術上的區別是：砂率較大，其表征方式是絕對體積砂率或松散體積砂率，用水量的取值也略有不同。

設計步驟中確定試配強度、材料品種及使用量的選擇，以及各種技術參數的確定可參照JGJ51—2002《輕骨料混凝土技術規程》，這里不再贅述。

3　材料的選擇

（1）水泥：P·O42.5水泥，主要性能指標見表1。

表1　水泥主要性能指標

（2）粉煤灰：采用F類Ⅰ級粉煤灰，主要性能指標見表2。

表2　粉煤灰主要性能指標　%

（3）外加劑：采用全泰聚羧酸高效減水率，此外加劑通過合成配方及合成工藝的改進，其與膠凝材料的適應性廣、匹配性良好。

（4）細骨料：采用優質河砂（中砂），主要性能指標見表4。

（5）粗骨料：采用碎石型頁巖陶粒，其主要性能指標見表5。

表3　外加劑的性能指標

表4　細骨料主要性能指標

表5　頁巖陶粒性能指標

4　配合比的確定及生產前的試拌驗證

4.1配合比

配合比的理論設計依據JGJ51—2001《輕骨料混凝土技術規程》。試拌驗證則根據待澆工地運距在15km以上，且處鬧市區，紅綠燈較多等不利影響因素，確保1.5h無坍損，2h坍損為30mm仍能完全滿足泵送施工要求。

通過松散體積法設計確定配合比，經試拌驗證觀察和易性良好，雖然膠材較低，但設計體積砂率較大，初始坍落度在240mm時，仍無輕骨料上浮現象。

4.2試拌調整后的配合比及各項指標

試拌調整后的混凝土配合比及各項性能指標見表6。

表6　試拌調整后的配合比

4.3技術措施

摻加優質粉煤灰。其作用除改善界面區微觀結構以及拌合物的和易性之外，與水泥復合使用，兩者之間的不同表觀密度又減小了漿體與陶粒之間的密度差，加之碎石型頁巖陶粒自身的顆粒外表粗糙，因此增加漿體與骨料間的摩擦力和粘結力，使拌合物的保水性、勻質性得以提高，從而對最終的泵送效果產生了重大的影響。

輕骨料混凝土的工作性能優劣，又取決于其初始塑性粘度，它是新拌混凝土拌合物內部結構阻礙混凝土漿體流動的一種特性，反映了混凝土流動變形速度的快慢。塑性粘度產生在相互平行的各層流之間，產生的方向與混凝土流動方向相反。使用顆粒表面粗糙的頁巖陶粒或選擇使用顆粒外表光滑的粉煤灰陶粒，應通過用水量、體積砂率及外加劑摻量的微調等技術措施調整好其初始塑性粘度。塑性粘度大則流動性小，不利于泵送及澆搗施工，塑性粘度小，雖然流動性較大，同時也易發生分層離析、泌水、泌漿及陶粒上浮現象。適宜的塑性粘度是在不發生離析分層及泌水、泌漿現象的同時，達到最大的流動性。

5　拌合物生產及泵送施工、養護等環節注意事項

為保證拌合物的勻質性，攪拌時間應相應延長1min，入泵前應高速旋轉1～2min。由于泵管徑為80mm，泵送距離110m，為確保泵送的順利進行，采用夜晚20:00以后開始生產。因道路車流量小而縮短了運輸時間，混凝土的工作性能得到充分保證。

杜絕加水現象。現場加水不但嚴重影響實體強度而且會因此造成分層離析、輕骨料上浮，增加堵泵的概率。如果長時間壓車造成坍損，可在卸料前加入適量的減水劑高速旋轉后再放料。

輕骨料混凝土成型后，應加強濕養護工作，避免因表面失水，導致內外濕差引起的收縮應力而出現裂縫。應確保濕養護14天以上。

6　結論

本次泵送澆筑輕骨料混凝土，雖然分三次澆筑完成，由于所選備的材料均為同一批次，無質量波動，生產配方經過前期的反復驗證，連續三次澆筑均順利完成，贏得了施工、監理及甲方的首肯。事后，施工方表示，考慮到泵送施工的難度和不確定性，他們已選備了第二套非泵送施工方案，沒想到此次泵送進行如此順利。

由于是游泳池底部澆筑，硬化后的輕骨料混凝土具備了蓄水養護的條件，14天后無裂縫出現，也為強度值的發展及后期耐久性提供了保障。

此次泵送效果良好，凸顯了優質粉煤灰的顆粒形態優勢、礦物減水及微集料效應、以及碎石型頁巖陶粒粗糙的顆粒形狀表面特性對界面區的良好粘結力，同時高減水率的外加劑及較小含泥量的優質河砂也為獲得大流動性提供了較低用水量，特別是河砂中0.315mm的顆粒含量較適宜，從而確保了拌合物的黏聚性和勻質性，在獲得較大流動性的同時，又避免了輕骨料的上浮現象。

選取適宜的原材料，是完成泵送的前提條件，挖掘材料的品質潛能，互補材料品質的優劣，進行科學合理的配合比設計及動態調整是技術關鍵。

［通訊地址］山東省臨沂市經濟技術開發區芝麻墩辦事處前墩工業園金泰混凝土有限公司（276000）

吳合志（1966—），男，技術總工，高級工程師，主要從事高強、高性能及特種混凝土的技術研究及應用。