核電站高強混凝土泵送技術*

趙志強，劉 康，汪宇雄

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160)

0 引言

隨著混凝土泵送技術的應用，存在的問題逐漸顯現出來，一方面是因為目前混凝土原材料種類、質量和性能多樣化，對泵送性能的影響越來越復雜；另一方面是因為實際施工前，較難測試混凝土拌合物泵送性能，即混凝土在泵送前缺乏可泵性和易泵性測試評價標準。

早期關于混凝土泵送性能的研究主要針對可泵性，認識到泌水離析是導致堵泵的主要原因，采用經驗法配制混凝土以保證可泵性，利用壓力或自由泌水率和泌水速率測試評價混凝土拌合物發生堵泵的危險性。長久以來，混凝土拌合物易泵性僅可在真實泵送條件下進行檢驗，檢驗規模大、成本高。

1 工程概況

HPR華龍一號核電站核島建筑群由反應堆廠房和周邊廠房組成，根據平面布局，核島主體廠房布置在長約120m、寬約100m的矩形范圍內。

在混凝土施工過程中，需采用泵送技術將混凝土運輸至施工部位，除平面布局因素，建筑物施工標高也決定著泵送的最不利情況。核島廠房結構中，BRX廠房頂標高最高，其中外殼頂標高為63.400m，內殼頂標高為59.900m，相連的周邊廠房屋頂標高包括26.000，27.800，30.000，31.600m，核島室外地坪標高為-0.300m。因此，實際施工過程中，穹頂混凝土澆筑為施工最不利泵送情況。

2 混凝土泵送參數

2.1 泵管參數

結合現場各施工階段場地平整和最不利泵送情況，根據JGJ/T 10—2011《混凝土泵送施工技術規程》附錄A和附錄B的規定對泵送長度進行折算。根據實際情況，核島混凝土配制所用碎石粒徑為5～25mm，故可選用管徑≥100mm的泵管，實際施工時采用內徑125mm、壁厚4mm的泵管。

2.2 泵送壓力

由于采用高強混凝土，因此需準確計算泵送過程壓力損失，以選擇合適的機械。

采用標準法(依據規范中泵管每m壓力損失，結合混凝土坍落度，考慮泵送設備壓力損失，計算混凝土泵送所需壓力)、文獻常用法(利用文獻法將混凝土在各種管道中的壓力損失進行疊加，計算混凝土泵送所需壓力)、中聯重科經驗法(利用設備廠家中聯重科股份有限公司在施工中的經驗數據，結合實際混凝土強度等級及骨料粒徑，將混凝土在各種管道中的壓力損失進行疊加，計算混凝土泵送所需壓力)、三一重工經驗法(利用設備廠家三一集團有限公司在施工中的經驗數據，結合實際混凝土強度等級及骨料粒徑，將混凝土在各種管道中的壓力損失進行疊加，計算混凝土泵送所需壓力)、流體力學法(利用非牛頓流體的運動規律，根據流體力學原理，計算混凝土泵送所需壓力)對混凝土泵送壓力進行計算，得到最大泵送壓力分別為11.36，10.50，10.41，9.63，11.21MPa。

2.3 泵送設備

結合實際施工，混凝土泵送速度一般為30～50m3/h，根據現有設備泵送性能可知，混凝土泵送量與泵送壓力大致呈反比關系。采用標準法、文獻常用法計算時部分參數是按照普通混凝土采用的，實際泵送壓力應大于計算值；采用流體力學法計算時，針對未摻入減水劑的情況，實際泵送壓力應小于計算值；采用經驗法計算時，計算結果較合理。

綜合考慮后，參照中聯重科經驗法計算得到的10.41MPa進行設備選型，最終選用HBT12020C-5M柴油機拖式混凝土輸送泵作為泵送設備，當處于最不利泵送施工階段時，該泵送設備高壓檔、低壓檔均可勝任，且有較大的富余空間，滿足施工需要。

3 混凝土泵送試驗

3.1 試驗流程

泵送試驗使用3臺罐車分別運輸出機后30，60，90min澆筑用的混凝土，并懸掛標識牌進行區分確認。為縮短泵送試驗澆筑過程中混凝土地泵等待時間，第1車裝載出機后90min混凝土，第2車裝載出機后30min混凝土，第3車裝載出機后60min混凝土。

試驗用混凝土出機溫度控制在25℃以下。如果泵送場地距攪拌站較近，可調整生產順序，按90，60，30min等待時間進行生產，以縮短泵送試驗過程中泵車等待時間。

泵送試驗前，檢驗試驗用地泵或車載泵是否完好、泵管安裝是否符合折算要求，確保水箱水位和油料充足，泵管連接處設備就位、調試完成，且泵管密閉性、位置等確認無誤后，通知攪拌站開盤生產混凝土。

攪拌站首先生產1～2m3潤泵砂漿，然后按照泵送混凝土配合比生產試驗用混凝土，并按照要求測定其出機時的坍落度、出機溫度，觀察和易性并做好記錄。正式泵送前首先泵送1～2料斗水，以潤濕管路、料斗等，然后在泵機出口處管道中放入1個用水浸濕的海綿球，倒入潤泵砂漿進行潤泵。

3.2 試驗結果

3組等待時間(30，60，90min)混凝土泵送情況良好，無堵泵或泵送壓力不足的情況，表明混凝土施工至最高點，在90min泵送等待時間內具有良好的泵送性能。

泵送的混凝土和易性良好，無分層離析現象，表明具有良好的可泵送性能。

4 泵送質量控制

泵送準備和泵送過程嚴格按照試驗流程和質量控制措施進行，泵送試驗過程中泵車操作人員應時刻關注泵車壓力變化。

堵泵一般有較明顯的征兆，主要通過觀察泵送油壓判斷。如果每個泵送沖程的壓力峰值隨著沖程的交替迅速上升，并很快達到設定壓力值，正常的泵送循環卻自動停止，主油路溢流閥發出溢流響聲，則可基本斷定發生了堵泵故障。另外，可觀察輸送管道狀況，正常泵送時管道和泵機僅產生輕微的后座振動，如果突然產生劇烈振動，盡管泵送操作仍在進行，但管口不見混凝土流出，也表明發生了堵泵。

泵送過程中引起堵泵的因素主要有：①混凝土拌合物質量差，包括原材料質量差、坍落度超出范圍等；②混凝土泵送過程間歇時間過長；③混凝土泵管布置不合理、連接位置不緊密；④受氣候條件影響，主要為天氣過熱；⑤人為操作故障；⑥機械故障。

因素①，③，④可在泵送過程準備階段采取有針對性的措施加以避免；對于因素②，由試驗組負責人和站長共同把控生產和試驗節奏，保障泵送過程的連貫；對于因素⑤，需由經驗豐富的人員操作、施工，避免因技能不熟練造成故障；對于因素⑥，泵送試驗前需仔細檢查泵送機械質量，重點關注眼鏡板、料斗閥門、燃油箱等主要部位。

5 泵送性能檢測與評定標準

1)可泵性檢測與評定

根據不同等待時間下混凝土泵送壓力情況和混凝土坍落度經時損失測試結果，判斷混凝土可泵性。

2)易泵性檢測與評定

根據出泵口混凝土和易性及是否出現分層離析現象，判斷混凝土易泵性。

6 結語

1)為保證高強混凝土泵送順利進行，需控制混凝土泵送性能、施工工藝和質量穩定性。

2)高強混凝土拌合物配制完成后，須具有良好的可泵性和易泵性，并通過相關試驗，進行全面的測試和認定。

3)高強混凝土泵送時，需合理科學地確定設備類型、泵管布置、泵送工藝流程等，避免出現機械造成的堵泵現象，重點關注泵管清洗時出現的堵泵。

4)需基于原材料質量和混凝土生產質量控制高強混凝土泵送性能。

5)為增強高強混凝土和易性、降低黏度、提高可泵性，可適當增加混凝土中粉煤灰摻量。

6)高強混凝土泵送時，布置泵管時避免在轉角處因直線段長度過短出現堵泵現象，一般情況下，轉角處直線段長度宜≥9m。