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| 文章来源：工程资料 点击数： 更新时间：2008-7-13 【字体：小 大】 |
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近年来，随着高层建筑和大体积混凝土工程的日益增多，及其规模的日益扩大，泵送混凝土技术及施工方法得到了巨大的发展。泵送施工不仅可以改善混凝土施工性能，提高混凝土质量，而且可以改善劳动条件，降低工程成本，因此作为混凝土设备生产厂家和施工单位必须掌握新型泵送混凝土技术及施工方法。应相关企业和用户的要求，在我们在“技术资料”栏目开设混凝土泵送技术专题系列讲座，分四期对泵送技术进行系统的阐述，讲座目录如下：
07年第3期：泵送技术基础
07年第4期：混凝土可泵性研究
08年第1期：泵送施工技术
08年第2期：泵送混凝土质量控制
第一讲：泵送技术基础
1、 概况
泵送混凝土是在混凝土泵的压力推动下沿输送管道进行运输并在运输管道出口处直接浇筑的混凝土。泵送混凝土一般是由水泥、水、砂、石、外加剂和矿物掺和料等六种组分所组成，是预拌混凝土，其广泛应用于工业民用建筑中。
自混凝土泵诞生并实际应用以来，混凝土泵送设备和技术不断改进，管理和质量不断提高。近年来，国内外混凝土泵与泵送技术的发展呈现如下特点：
（1）发展液压活塞式混凝土泵是主流；发展带布料杆的汽车式混凝土泵车；
（2）提高混凝土泵的输出压力；
（3）提高混凝土泵的工作可靠性和效率；
（4）发展泵送混凝土质量控制用的智能测控仪器；
（5）合理改进混凝土泵的分配阀。
我国混凝土泵送技术已有50多年的历史，
泵送水平和泵送技术日益提高和完善，泵送混凝土的应用正日趋扩大。一些发展泵送混凝土较早的城市，泵送混凝土在混凝土工程量中占的比例和泵送技术已接近世界先进水平，但全国整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。
2、 原材料
2.1 泵送混凝土对原材料的要求
目前随着商品混凝土的普及，各种性能要求不同的混凝土均可泵送，如高性能混凝土、防水混凝土、防冻混凝土、膨胀混凝土等。除了特殊性能要求外还具有以下特点：
（1）好的和易性、较大的坍落度，为了便于泵送，混凝土坍落度应在18~22cm，水平泵送时也应大于12 cm。
（2）混凝土拌和物均质性好，集料与水泥浆必须不能离析及泌水。
（3）后期强度及其他物理力学性能必须保证。
所以对原材料就有了一些特殊的要求，具体要求如下所述：
（1）泵送混凝土应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。
（2）粗集料宜采用连续级配，其针片状颗粒含量不宜大于10%。粗集料的最大粒径与输送管径之比应符合下表的规定。
石子品种 泵送高度/m 粗集料最大粒径与输送管径之比
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石子品种 |
泵送高度/m |
粗集料最大粒径与输送管径之比 |
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碎石 |
＜50 |
≤1:3.0 |
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50~100 |
≤1:4.0 |
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＞100 |
≤1:5.0 |
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卵石 |
＜50 |
≤1:2.5 |
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50~100 |
≤1:3.0 |
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＞100 |
≤1:4.0 |
（3）泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.315m m 筛孔的颗粒含量不应少于15%。
（4）泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂，并宜掺用粉煤灰或其他活性矿物掺加料，其质量应符合国家现行有关标准的规定。
2.2 泵送混凝土中原材料的选择
（1）水泥
水泥是混凝土中最主要的胶结材，它的选用合理与否直接影响泵送混凝土的性能。泵送混凝土所用水泥一般应具有保水性好、泌水性小的特点，以保证泵送混凝土的良好可泵性。
（2）集料
集料是混凝土的主要组成部分，在混凝土组织结构中起骨架作用，正确选择粗、细集料是配制泵送混凝土的基础，泵送混凝土中的细集料以采用中砂为宜。高标号混凝土严禁采用细砂或特细砂。在砂子的品质指标中主要应控制颗粒级配。由于粒径在0.315m m以下的细集料可以阻止水在压力作用下从拌和物中泌出，使混凝土具有较好的可泵性，所以它所占的比例非常重要，GBJ204—83规定其比例不应小于15%，最好能达到20%。另外，还规定通过0.160m m 筛孔的含量不应小于5%。
（3）活性矿物掺和料
活性矿物掺和料是配制泵送混凝土尤其是高性能混凝土不可缺少的部分。加入活性矿物掺和料不仅可节约水泥，更重要的还在于在高强混凝土中只有掺入活性矿物掺和料才可取得许多重要的技术效果：改善新拌混凝土的工作性；降低混凝土初期的水化热，减少温度裂缝；活性矿物材料与水泥水化产物Ca(OH)2 起火山灰反映，生成C-S-H，使硬化水泥浆内的空隙细化，提高了水泥浆和水泥浆-集料界面的强度，反应消耗了Ca(OH)2，有利于混凝土在酸性条件下的耐久性。当泵送混凝土中水泥用量较少或细集料中通过0.315mm筛孔的颗粒小于15%时，掺加活性矿物掺和料还可弥补细粉料的不足，减少混凝土拌和物的离析泌水现象，改善混凝土的泵送性能。
泵送混凝土中常添加的矿物掺和料有粉煤灰、粒化高炉矿渣和硅粉。
（4）外加剂
合理选用外加剂是配制泵送混凝土成功与否的技术关键之一。常用混凝土外加剂如下：
① 减水剂
普通减水剂：普通减水剂最常用的是木质素磺酸盐系减水剂。
高效减水剂：常用的高效减水剂可分为4大类。萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸系和聚羧酸系。
复合型减水剂：多功能复合型减水剂是当前混凝土工程中使用极为广泛的减水剂。由多种单组分复合设计配制的多组分、多功能复合型减水剂，可以满足混凝土工程对搅拌输送、泵送、浇筑、捣实、混凝土强度等级、耐久性、水化速率等的不同要求。
② 引气剂、引气减水剂
引气剂是在混凝土搅拌工程中，能引入大量分布均匀的、稳定且封闭的微小气泡，以减少混凝土拌和物泌水离析、改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。引气剂的主要类型有松香树脂类、烷基苯磺酸盐类及脂肪醇磺酸盐类等。
③ 缓凝剂
缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。缓凝剂有：羟基羧酸及其盐类，如酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸及其盐类以及水杨酸；含糖碳水化合物类，如糖蜜、葡萄糖、蔗糖等；无机盐类如硼酸盐、磷酸盐、锌盐等；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠等。
（5）拌和水
用于配制泵送混凝土、高强混凝土的拌和水的质量要求与普通混凝土相同，即不得影响混凝土的和易性及凝结；不得有损于混凝土强度发展；不得降低混凝土的耐久性；不得污染混凝土表面。
3、 混凝土配比及应用
泵送混凝土除了根据工程设计所需的强度外，还需要根据泵送工艺所需的流动性、不离析、少泌水的要求配制可泵性的混凝土混合料。其中泵送混凝土的石子粒径要适宜；水泥是混凝土的基本组成材料，它的用量是影响混凝土配合比经济性的主要因素。泵送混凝土配合比设计的目的和基本内容是：根据工程和泵送施工工艺的要求，设计出既经济而质量又好的可泵性混凝土。
为了能够形成一个很好的润滑层，以保证混凝土泵送能够顺利进行，混凝土拌和物必须符合以下要求：
（1）有足够的含浆量，它除了能填充集料间所有空隙外，尚有富余量使混凝土泵送管道内壁形成薄浆层。
（2）浆层内含有较多的水，以在输送管内壁处产生一层水膜，泵送时起到润滑作用。
3.1泵送混凝土的组成材料及要求
（1）水泥
根据工程上和泵送施工工艺的要求，选用水泥时应考虑以下几项技术条件：
① 在泵送大体积混凝土时，应选用水化热低的水泥。
② 在各种温度、湿度的条件下，水泥早期和后期的发展规律。
③ 在混凝土工程的使用环境中，水泥的稳定性。
④ 水泥的储存期一般不应超过3个月（储存3个月强度约降低10%～12%，存储6个月强度约降低15%～30%）。过期的水泥应进行检验重新确定标号。
⑤ 水泥品质应符合国家标准。
（2）石子
根据混凝土泵送的要求，选用石子配制泵送混凝土时必须满足以下几项技术条件：
① 良好的连续级配。
② 石子的最大粒径不大于混凝土泵送管径的1/3。
③ 集料的吸水率越小越好。
④ 石子的品质要求与非泵送混凝土相同。
（3）水
水质对水泥水化影响很大，所以不能使用含有影响混凝土正常凝结和硬化的有害杂质或油脂类及糖类的水。
（4）砂子
配制泵送混凝土选用砂时应考虑以下技术条件：
① 通过0.3m m 筛孔的细颗粒不少于15%的颗粒级配良好的中砂 。
② 砂的质量与非泵送混凝土相同。
（5）减水剂
各种高效的减水剂已成为泵送混凝土组成材料中不可缺少的部分，在使用时应符合有关规定和产品的技术指标。
（6）掺和料
在配制泵送混凝土掺入一定数量的粉煤灰，既节约水泥又能保证混凝土拌和物具有必要的可泵性。使用粉煤灰的活性指标不应低于有关规定，磨细度不小于水泥的细度。
3.2配合比设计
配制出来的混凝土拌和物必须适合泵送和不降低混凝土硬化后的质量，因此泵送混凝土配合比设计包括原材料选择、施工配制强度和混凝土可泵性。对混凝土可泵性有关因素考虑不周，将会引起拌制的混凝土不能泵送。因此在进行配合比设计时，必须考虑的几个主要问题如下：
（1）水泥用量的限制
水泥用量与水泥品种和坍落度大小有关。日本为了使混凝土达到可泵性要求而提出以下四点要求：
① 水泥和细集料总量中小于0.3m m 颗粒的含量至少有400kg/m3（最大粒径为40 m m时）或者450 kg/m3（最大粒径为20 m m时）。
② 提高混凝土的砂率，一般情况下应增加4%～5%，对粗集料级配也要注意，不能使用间断级配的粗集料。
③ 细集料中小于1.2 m m 的颗粒含量：水泥的用量大于270 kg/m3时应为24%～35%，水泥的用量小于 270 kg/m3时应大于35%。
④ 如砂中细粉料过少，可以掺入部分火山灰、石粉等，以获得良好的工作性能。
（2）坍落度取值
泵送混凝土坍落度，是指混凝土在施工现场入泵泵送前的坍落度。泵送混凝土的坍落度除要考虑振捣方式外，还要考虑其可泵性，要求泵送效率高、不堵塞、对混凝土泵机件的磨损小。试配时应按如下公式初步计算：
T1 = TV + △T
式中: T1—试配时混凝土要求的坍落度值；
TV—混凝土入泵时要求的坍落度值，见下表；
△T—试验测得在预计时间内的坍落度经时损失。
泵送混凝土的坍落度
|
泵送高度/m |
＜30 |
30～60 |
60～100 |
＞100 |
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坍落度/cm |
10～14 |
14～16 |
16～18 |
18～20 |
泵送混凝土的坍落度，可按国家《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定选用，对普通骨料混凝土以80～180 m m为宜，对轻骨料混凝土以大于180 m m为宜。
（3）合理的水灰比
混凝土的水灰比主要受施工工作性能的控制，水灰比大，对泵送有利，但硬化后的泵送混凝土强度，仍然取决于水灰比，美国混凝土学会提出的混凝土强度与水灰比的大致关系如下表：
|
28d抗压强度/MPa |
水灰比 |
28d抗压强度/MPa |
水灰比 |
|
不加气 |
加气 |
不加气 |
加气 |
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42.0
35.0 |
0.42～0.45
0.51～0.53 |
——
0.42～0.44 |
28.0
21.0 |
0.60～0.63
0.71～0.75 |
0.50～0.53
0.62～0.65 |
为了保证泵送混凝土具有必需的可泵性和硬化后的强度，可以采用加减水剂的方法来提高混凝土的流动性。
（4）泵送混凝土砂率问题
在泵送混凝土配合比中除单位水泥用量外，砂率也有一定影响。较高的砂率是保证大流动性混凝土不离析、少泌水及具有良好的成型和运输性能的必要条件。目前国内配制泵送混凝土都采用通过0.315m m筛孔的细颗粒不少于15%的中砂，当水灰比在0.4～0.9时，砂率按41%～45%选用。
3.3粉煤灰泵送混凝土配比设计
（1）普通粉煤灰泵送混凝土的特性
泵送混凝土在掺和粉煤灰，特别是它与减水剂复合使用时有以下特点：
① 改善了可泵性，扩大泵送适应范围；
② 改善混凝土拌和物稠度；
③ 降低泵送压力，减少机械磨损；
④ 水泥用量少、工程成本低；
⑤ 充分发挥混凝土后期强度。
粉煤灰泵送混凝土配合比设计，必须满足两项基本要求：保证混凝土达到设计强度、均匀性、耐久性、满足现场施工要求及具有良好的稠度和可泵性。对于有抗渗要求的粉煤灰泵送混凝土，在进行配合比设计时，必须考虑以下几个问题：
① 水泥最小用量：水泥用量除满足强度、耐久性外，还需满足可泵性的要求。对于普通泵送混凝土，规定水泥最小用量为300 kg/m3；对于有抗渗要求的粉煤灰混凝土，水泥最小用量为320 kg/m3。
② 坍落度大小直接影响混凝土的浇筑和泵送。对于普通泵送混凝土，坍落度为80～180cm，对于有抗渗要求的泵送混凝土最大坍落度不宜超过140mm。
③ 水灰比不仅对混凝土强度、耐久性有影响，而且对泵送混凝土的流动阻力也有很大影响，工程实践证明，水灰比宜在0.5～0.55范围内。
④ 砂率：在原材料级配良好，掺用磨细粉煤灰和减水剂时，砂率宜在40%～42%间。
⑤ 磨细粉煤灰与减水剂复合掺用，是改善和提高混凝土性能的有效措施。对于有抗渗要求的泵送混凝土磨细粉煤灰的掺量宜为基准混凝土内水泥质量的15%，取代水泥10%，超量部分取代等体积的砂子。减水剂选用FDN高效减水剂时，掺量宜为水泥质量的0.3%～0.5%。
（2）高强粉煤灰泵送混凝土
高强混凝土提高可泵性的技术关键是降低混凝土内聚性，减小流动阻力。具体技术措施如下：
① 配以适宜的高效减水剂，以使浆体“稀化”，即削弱粒子间的联系力，降低浆体的黏聚性，使混凝土处于饱和状态。
② 控制细粉料总量在450～500kg/m3内，使混凝土流动阻力有较小的控制值。掺入适量粉煤灰，使混凝土不增加浆体黏性前提下，提高玻璃珠颗粒含量，减小流动阻力。
3.4高强混凝土配合比设计
混凝土的强度主要取决于水泥石的强度、集料的强度以及水泥石与集料之间的黏结强度，因此可以采用提高这三者强度的途径来实现混凝土的高强化。
（1）配制强度
我国普通混凝土的配制强度根据强度保证率95%按下式计算：
ƒcu,o=ƒcu,k+1.645δ
式中：ƒcu,o ——混凝土配制强度；
ƒcu,k ——混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；
δ ——混凝土强度标准差。
我国尚未积累比较系统的高强混凝土现场施工时的强度变异数据，所以试配要求的高强混凝土配制强度仍可按国内的通常习惯，即比设计强度等级大15%，按
ƒcu,o=1.15ƒcu,k 来计算。
（2）水胶比
高强混凝土的水胶比，可按经验法或借助计算机拟合强度-水胶比方程的方法来进行确定。后者根据所用的原材料性能、设计强度、工作度大小，经验地提出初次试配的配合比，并借助计算机建立强度方程从而设计出合适的水胶比，该方法的结果比较精确，是高强混凝土配比设计的一个重要发展趋势。
（3）单位用水量
高强混凝土由于掺入高效减水剂，坍落度的大小可通过高效减水剂的性质和掺量来控制，此外，用于配制高强混凝土的集料其最大粒径波动范围很小（一般不大于25mm），对用水量的影响并不大，同时矿物掺和料的加入也将影响坍落度一定时的用水量。
关于泵送技术的基础知识本期文摘就介绍到这里，下一期将就混凝土可泵性研究进行详细阐述，欢迎读者就相关技术、知识来稿、来电与我们交流探讨。通过对混凝土泵送技术专题讲座文章的学习，你一定掌握了混凝土泵送技术专题讲座的精华部分，虽然通过对工程论文的学习，你可能还不能够掌握全部的工程方面的知识。但是我相信这篇文章《混凝土泵送技术专题讲座》一定给你带来了很大的激励，希望你在工程技术学习方面越走越远，若是喜欢本网站内容，请记住本站地址http://www.pjbar.com，本篇文章的题目是：混凝土泵送技术专题讲座。
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