泵送劑在公路工程中的應(yīng)用(上)
2006-08-03 00:00
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目前，混凝土施工機械化程度越來越高，對于大跨、高聳、管壁、大體積混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土澆注一般采用泵送工藝，利用壓力泵通過管道將混凝土漿體直接輸送到模板中。它不僅能夠加快施工進(jìn)度，縮短工期，而且對于改善施工條件、保護(hù)環(huán)境、提高施工質(zhì)量勻質(zhì)性都具有非常重要的作用。尤其對于公路工程中一些特殊結(jié)構(gòu)，混凝土泵送工藝更是不可或缺。如鋼管混凝土拱橋，要使鋼管內(nèi)的混凝土充填密實，必須使用混凝土泵送工藝。
由于混凝土在泵送過程中必須保持良好的流動性，不堵塞管路，同時還要具有良好的粘聚性和抗離析性，普通混凝土拌合物很難滿足這些要求，因此必須摻入一定的外加劑?；炷帘盟蛣┚褪鞘够炷涟韬衔锞哂许樌ㄟ^輸送管道、不堵塞、不離析、保持良好粘聚性的一種外加劑，是為適應(yīng)快速、文明施工的混凝土泵送工藝而使用的。泵送劑在國外已使用較長時間，泵送劑在國內(nèi)水利、建筑等行業(yè)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用。隨著公路工程建設(shè)規(guī)模的增大和機械化施工程度的提高，泵送劑在公路混凝土工程中也必將得到更廣泛的使用。
在公路混凝土結(jié)構(gòu)中使用泵送混凝土，出現(xiàn)的最大問題；一是堵管，或泵送壓力過大，泵送不到所需要的結(jié)構(gòu)部位。二是公路混凝土結(jié)構(gòu)與其他行業(yè)不同的是絕大多數(shù)是薄壁結(jié)構(gòu)，例如箱梁、T梁、薄壁橋墩、薄壁擋土墻、混凝土路面等均為薄壁結(jié)構(gòu)，而泵送混凝土若掌握不好，這些薄壁結(jié)構(gòu)經(jīng)常會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命或根本就不能使用。因此，在公路行業(yè)普及使用泵送劑和泵送混凝土技術(shù)，必須在指南的指導(dǎo)下正確地使用，以防止出現(xiàn)泵送混凝土泵不動或開裂等問題。
在公路工程中，泵送混凝土主要應(yīng)通過正確使用泵送劑，解決泵不動要求拌合物流動性更大、砂漿總量更多與防止薄壁結(jié)構(gòu)開裂要求砂漿總量更小這一對工藝矛盾。首先是調(diào)整水泥用量及砂漿總量，再加上泵送劑，將這一對相互矛盾的技術(shù)要求綜合協(xié)調(diào)到既能順暢地泵送、又不導(dǎo)致薄壁結(jié)構(gòu)開裂的適宜水平。
為便于廣大公路工程技術(shù)人員掌握泵送劑的技術(shù)內(nèi)容和使用要求， 規(guī)范泵送劑在公路工程中的合理應(yīng)用， 提高工程質(zhì)量，本文結(jié)合即將發(fā)布的《公路工程混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》（SHC F90-02 2004）（以下簡稱指南）中有關(guān)泵送劑的內(nèi)容，對應(yīng)用于公路工程的泵送劑的有關(guān)技術(shù)控制指標(biāo)進(jìn)行簡要介紹。
常用泵送劑種類、性能
泵送劑首要的是應(yīng)具備良好的可泵性。所謂可泵性，就是混凝土拌合物具有順利通過輸送管道、不堵塞、不離析、粘塑性良好的性能。泵送劑必須在較長的時間內(nèi)保持拌合物具有較高的坍落度，具備足夠的緩凝時間以利于泵送。
1．泵送劑類型
?。?） 保水增稠劑；
1）水溶性樹脂類，如聚乙烯醇、纖維素醚、水溶性淀粉等
2）聚合物電解質(zhì)類 如堿性聚乙烯吡啶等
3）丙烯酸類，酸性聚甲基丙烯酸鹽、聚丙
4）纖維素類，羧甲基羥乙基纖維素、羧甲
5）蛋白質(zhì)類，兩性水解蛋白質(zhì)、明膠等。
?。?）助泵劑，高細(xì)度礦物摻合料， 如硅灰煤灰、（超）磨細(xì)礦粉等。
?。?）（高效）減水劑、緩凝劑、引氣劑。
（4）上述保水增稠劑、助泵劑、（高效）減水劑、緩凝劑、引氣劑復(fù)配的泵送劑。
2、泵送劑性能要求
（1）摻泵送劑混凝土的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表1的規(guī)定。泵送劑檢驗項目及所需數(shù)量應(yīng)符合表2的規(guī)定。在《混凝土泵送劑》（JC473）中，泵送劑質(zhì)量有一等品和合格品之分，指南規(guī)定公路工程只能使用一等品 這與《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》DL／T5100一1 999規(guī)定相同。
?。?） 泵送劑產(chǎn)品的勻質(zhì)性檢驗項目及技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表3的要求。
泵送劑的工程應(yīng)用
1．適用范圍
泵送劑適用于使用混凝土泵輸送的下述公路工程混凝土
——商品混凝土、現(xiàn)場攪拌混凝土 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。
——擋土墻、橋涵結(jié)構(gòu)混凝土、鋼管混凝土、隧道襯砌混凝土。
——公路工程中的特種混凝土 如膨脹混凝土、護(hù)筋混凝土、補償收縮混凝土等。
泵送劑是為適應(yīng)快速、文明施工的混凝土泵輸送工藝而使用的一種專用外加劑類型。由于混凝土泵輸送工藝應(yīng)用得越來越普遍。所以泵送劑的使用量也越來越大。只要應(yīng)用混凝土泵工藝施工的公路工程橋梁、路面、隧道、交通工程設(shè)施混凝土．鋼管混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件，水下灌注樁混凝土等都適用。
公路鋼管拱橋的壓力泵送是一種特殊情況 鋼管既是泵送管又是永久結(jié)構(gòu)，要使大型拱橋鋼管內(nèi)混凝土灌滿灌實，除使用泵送劑外，還需同時摻用減水劑、（超）緩凝劑、膨脹劑或粉煤灰等。所以，鋼管的泵送除了滿足本節(jié)規(guī)定外，一般還需要通過專門的試驗論證。
泵送輕骨料混凝土?xí)r，由于輕骨料的上浮離析，較難泵送。因此，指南所規(guī)定的泵送劑條款，原本并不包括輕骨料混凝土。但橋梁泵送輕骨料混凝土實踐證明， 只要不是超輕骨料，一般泵送輕骨料混凝土本文所列泵送混凝土施工要求也適用，其輕骨料與普通砂的組合級配也相同，只是輕骨料密度與強度要求不同而已。
由于泵送混凝土流動性要求很大，坍落度高，難于壓低水灰比，一般僅適用于C60以下的混凝土等級，C60以上的高強混凝土泵送，需要超塑化劑及優(yōu)質(zhì)摻合料等配合使用。
2．原材料和配合比
泵送混凝土的原材料要求和配合比設(shè)計是泵送混凝土關(guān)鍵技術(shù)，混凝土可否順利地被泵送成功，將取決于原材料選擇和配合比設(shè)計。混凝土能夠被成功順暢地泵送其核心問題是對拌合物在泵內(nèi)工作原理及管道內(nèi)輸送機理的正確理解和認(rèn)識，混凝土泵是靠間歇式往復(fù)壓力推進(jìn)工作的。逆止閥開啟時壓送混凝土，關(guān)閉時，阻止混凝土回流。逆止閥在泵送混凝土?xí)r，在不斷開閉往復(fù)運動當(dāng)中。其關(guān)鍵問題是逆止閥的開啟、閉合運動不能被混凝土骨料所卡住?；炷涟韬衔镌诒霉苤斜粔毫斔蜁r，是中心無相對運動的混凝土核心，周壁被水泥漿或砂漿潤滑層包裹著的柱塞流動體。
（1） 原材料
1）水泥凝結(jié)時間
水泥的凝結(jié)時間必須符合GB／T 1346規(guī)定。泵送混凝土必須是緩凝的混凝土。水泥絕不可硬化在泵及管道內(nèi)，所以能夠使水泥促凝和閃凝的硬石膏 半水石膏 脫水石膏、氟石膏、螢石膏 工業(yè)廢渣石膏等不可作為調(diào)凝劑，至少應(yīng)保證混凝土具有正常的凝結(jié)時間。在較高施工氣溫時，一般應(yīng)在泵送混凝土中摻用緩凝劑。
2）粗集料
粗集料的質(zhì)量應(yīng)符合GB／T 14685的規(guī)定，并應(yīng)采用連續(xù)級配。泵送混凝土管徑必須與粗集料最大粒徑相適應(yīng)，特別是在彎管處及逆止閥內(nèi)，不能卡管或卡泵。即應(yīng)嚴(yán)格控制泵送混凝土最大粒徑與管徑之比，防止泵送混凝土?xí)r管道被堵塞。針片狀顆粒直接影響逆止閥的運動，對可泵性影響很大，故控制其不宜大于10% 。
① 泵送高度 粗集料最大粒徑及其與輸送管徑之比應(yīng)符合表4的規(guī)定。
?、?nbsp; 不同最大粒徑的最佳級配可按圖1-4選用。
③ 泵送混凝土輸送管管徑與粗集料最大粒徑的關(guān)系見附錄表5。
3）細(xì)集料
細(xì)集料應(yīng)符合GB／T 14684的規(guī)定．并應(yīng)采用中砂，通過0．30mm篩孔砂含量不宜少于1 5% ， 且不大于30%。通過0．1 6mm篩孔砂含量不宜少于5% 。泵送混凝土要保證在泵管內(nèi)流動起來，必須提供可潤滑管內(nèi)壁的砂漿，細(xì)集料應(yīng)采用最適宜泵送的中砂，通過0．30mm篩孔的粉細(xì)砂份量不可缺少，故規(guī)定不應(yīng)少于1 5% ；細(xì)集料的級配要好。
泵送混凝土所用的粗 細(xì)集料組合最佳級配曲線應(yīng)符合圖5的要求。
4）摻適量粉煤灰
粉煤灰品質(zhì)應(yīng)符合Ⅰ、Ⅱ級灰技術(shù)要求，粉煤灰摻量應(yīng)通過泵送混凝土試拌和泵送試驗確定。泵送混凝土流動起來，需要足夠數(shù)量的水泥漿提供潤滑性，人們又不希望因泵送混凝土工藝而使用過大的水泥用量，一種便捷而有效的解決辦法是摻適量的粉煤灰，Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰具有較多的微珠玻璃球，應(yīng)按規(guī)定使用。Ⅲ級灰含碳量過高，吸水量大，坍落度損失快，不利于泵送，一般不應(yīng)使用。泵送混凝土使用 雙摻 技術(shù)，不僅有利于泵送。而且能通過摻粉煤灰節(jié)省水泥。粉煤灰摻量應(yīng)通過泵送混凝土試拌和泵送試驗確定。
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| 原作者： 李 紅 張子華 傅 智 張勁泉 趙尚傳 |
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