摘 要  本文論述了泵送混凝土原材料的選擇，配合比的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法，以及工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞  泵送混凝土、粉煤灰、高效泵送劑、坍落度損失

1  前言

　　寧夏中衛(wèi)供電局生產(chǎn)調(diào)度大樓，是半圓形框剪結(jié)構(gòu)的小高層，地下一層，地上八層，局部九層，建筑總高度38m，建筑面積15500m²，混凝土澆筑總量約9000m³。

　　混凝土生產(chǎn)采取攪拌樓集中拌制，泵送直接入倉。僅2008年的4～7月份，混凝土集中攪拌站為工程順利輸送泵送混凝土6000多m³。這對于保證混凝土質(zhì)量，確保施工進(jìn)度，降低工程成本，起到了很好的作用。同時我們在試驗(yàn)和生產(chǎn)中也積累了大量的第一手資料，現(xiàn)將泵送混凝土在工程中的應(yīng)用情況簡介如下。

2　泵送混凝土原材料的選擇

2.1　粗骨料（石子）

　　泵送混凝土對石子粒徑大小和級配的要求比普通混凝土嚴(yán)格，泵送是否順利與石子的最大粒徑和形狀密切相關(guān)，最大粒徑除應(yīng)符合施工規(guī)范外，還要滿足最大粒徑與輸送管道之比的要求，石子形狀以圓形或近似圓形者為佳，石子級配應(yīng)符合自然連續(xù)級配。根據(jù)本工程鋼筋混凝土的特點(diǎn)及泵送管道的管徑，選用孟家灣5～25mm碎石，大量試驗(yàn)證明級配合理，質(zhì)量符合要求。

2.2　細(xì)骨料（砂子）

　　泵送混凝土要求細(xì)骨料有良好的級配，通過0.315mm篩孔的這一部分細(xì)小顆粒累計(jì)篩余應(yīng)大于15%。根據(jù)工程施工地區(qū)的砂源特點(diǎn)和施工技術(shù)要求，選用營盤水Ⅲ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6～3.1，含泥量在2～3%范圍內(nèi)，其它品質(zhì)符合規(guī)范要求。

2.3　水泥

　　泵送混凝土一般選用普通硅酸鹽水泥，但為了降低水泥的水化熱，有利于大體積混凝土結(jié)構(gòu)控制裂縫開展，往往也采用礦渣水泥。根據(jù)本工程抗?jié)B及冬季施工等特點(diǎn)，選用華泰新普通硅酸鹽P.042.5水泥，水泥質(zhì)量符合要求。

2.4　粉煤灰 

　　粉煤灰作為準(zhǔn)活性材料，摻入混凝土中能使其和易性得到改善，后期強(qiáng)度得到提高，并能降低水化熱，改善充分水化的水泥漿體微結(jié)構(gòu)。應(yīng)選用需水比小于100% 的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，因?yàn)榉勖夯业男杷却笥?00%時，會增加混凝土的用水量，降低坍落度，使得混凝土粘度增加，降低混凝土的可泵性。當(dāng)摻用粉煤灰取代部分水泥后，混凝土的早期強(qiáng)度會略低，但使用高效減水劑后，能使混凝土的早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度均有顯著提高。本工程選用寧夏天利Ⅰ級粉煤灰。

2.5　外加劑

　　在混凝土中摻加外加劑，除滿足施工工藝及質(zhì)量要求同時，要達(dá)到降低水泥用量，減少混凝土成本為目的。我們主要摻用的外加劑有山西永紅NF-4高效泵送劑、RT-B4膨脹劑，質(zhì)量符合規(guī)定。 [Page]

3　泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)

　　泵送混凝土與傳統(tǒng)的混凝土施工方法不同，是用混凝土輸送泵，借助于泵的壓力，將混凝土通過輸送管道，壓送至澆注部位的施工方法。泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)有共同的要求，即保證混凝土有良好的和易性、滿足強(qiáng)度等級要求、滿足耐久性和降低成本的要求。但泵送混凝土必須滿足以下幾項(xiàng)要求，才能基本保證正常輸送。

3.1　混凝土與輸送管壁之間，具有較小的摩擦力；

3.2　混凝土壓送過程中，不產(chǎn)生離析現(xiàn)象；

3.3　保證在壓送過程中，不引起混凝土質(zhì)量和性能變化，避免由于時間過長，溫度高而出現(xiàn)的早凝阻管現(xiàn)象；

3.4　混凝土必須具有較好的流動性和足夠的初凝時間。為獲得較好的泵送效果,必須選用適宜的配合比，JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定：

　?、?泵送混凝土的用水量與水泥和礦物摻和料的總量之比不宜大于0.60；

　?、?泵送混凝土的水泥和礦物摻和料的總量不宜小于300 kg/m³；

　?、?泵送混凝土的砂率宜為35%～45%；

4　泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算

　　我們在中衛(wèi)供電局生產(chǎn)調(diào)度大樓工程施工中，抓住其施工特點(diǎn)，結(jié)合原材料供應(yīng)情況及機(jī)械設(shè)備性能特點(diǎn)，先后試配、調(diào)整、投入使用了C35/P6、C35/P8、C35、C30、C25、C15六個不同強(qiáng)度等級的粉煤灰泵送混凝土配合比，取得了良好的效益。主體結(jié)構(gòu)基本全為C30強(qiáng)度等級，現(xiàn)以C30強(qiáng)度等級混凝土為例，說明配合比設(shè)計(jì)過程。

4.1　采用材料

　?、?華泰新普通硅酸鹽P.O42.5水泥；

　?、?營盤水Ⅲ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.80，表觀密度.2.60；

　?、?孟家灣5～25mm的碎石，級配良好；

　?、?拌和用水為自來水；

　　⑸ NF-4高效泵送劑，摻量1.2%；

　?、?寧夏天利Ⅰ級粉煤灰。

　?、?混凝土坍落度出機(jī)要求100～140mm。

4.2　基準(zhǔn)泵送混凝土配合比計(jì)算

　?、?混凝土試配強(qiáng)度f_cu.o= f_cu.k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa

　　⑵ 確定水灰比W/C=（α_a×f_ce）/（f_cu.o+α_a×α_b×f_ce）=（0.41×42.5）/（38.2+0.41×0.07×42.5）=0.44

　?、?每m³混凝土用水量    經(jīng)驗(yàn)用水量190 kg

　　⑷ 每m³混凝土水泥用量    m_co = m_wo /（W/C）=190/0.44 =432 kg

　?、?按體積法計(jì)算每立方米混凝土的砂、石用量砂率取39%，m_so =718 kg   m_go =1084 kgC30基準(zhǔn)混凝土配合比用量（kg/m³）

　　水：水泥：砂：石=190：432：693：1060

4.3  摻粉煤灰按超量取代法計(jì)算配合比

　?、?粉煤灰取代水泥率取11%，計(jì)算每m³混凝土中水泥用量

m_c=432×（1-10%）= 390 kg

　　⑵ 超量系數(shù)（δ_c）取 1.2，計(jì)算每m³混凝土中粉煤灰用量

m_f=1.2×（432-390）= 50 kg

　?、?求出粉煤灰超出水泥部分的體積，并扣除同體積的砂用量[Page]

m_s= m_so-（m_c /ρ_c+ m_f /ρ_f- m_co/ρ_c）× 2.68= 718-（390/3.1+ 50/2.2-432/3.1）× 2.68 = 693 kg

              表1  C30粉煤灰泵送混凝土配合比表（kg/m³ ）       

水灰比	水	水泥	粉煤灰	砂	石	泵送劑
0.44	190	390	50	693	1084	4.3

4.4  施工配合比的確認(rèn)

　　當(dāng)組成混凝土的材料確定后，進(jìn)行了不同粉煤灰摻量的混凝土強(qiáng)度、混凝土和易性、泵送性能的試配、試驗(yàn)工作。試拌結(jié)果見表2。

                        表2  混凝土試拌結(jié)果表                 

編號	砂率%	坍落度mm	水 灰 比	混凝土材料用量（kg/m3）						抗壓強(qiáng)度（MPa）
				水	水泥	粉煤灰	砂	石	泵送劑（HC-200）	3d	7d	28d
1	39	130	0.44	190	390	50	693	1084	4.3	24.1	29.1	39.2
2	39	130	0.44	190	380	60	682	1084	4.1	22.9	27.8	36.3

　　依據(jù)設(shè)計(jì)配合比的計(jì)算，和現(xiàn)場試拌及不同摻量粉煤灰和外加劑比較，和試拌強(qiáng)度及工藝性能分析，采用1施工配合比在工程中應(yīng)用。

5  工程應(yīng)用情況

　　自2007年11月至2008年7月，混凝土集中攪拌站為工程輸送混凝土9000多m³，混凝土澆筑順利，混凝土拌和物和易性、可泵性良好。其中2008年4月至2008年7月，C25、C30混凝土現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)試塊129組，截止2008年08月05日，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室出具的混凝土試塊實(shí)驗(yàn)報告，依據(jù)GBJ107-87《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)計(jì)算達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3  框架柱混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

日期	混凝土 強(qiáng)度等級	試塊組數(shù)(組)	強(qiáng)度平均值(MPa)	強(qiáng)度最小值(MPa)	強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差 (MPa)	生產(chǎn)混凝土質(zhì)量水平
2007.12.23～2008.4.30	C35	25	40.8	37.2	3.65	優(yōu)良
2008.5.4～7.19		12	40.85	38.1	3.56	優(yōu)良
2008.04.25～　　　　2008.6.28	C30	9	35.6	34.4	3.40	優(yōu)良
2008.7.2～8.05		12	35.6	34.3	3.36	優(yōu)良

6  影響泵送混凝土難易程度和質(zhì)量的幾個因素   

　　影響泵送混凝土難易程度和質(zhì)量的因素很多，例如，砂石骨料級配情況，水泥與外加劑的相容性，混凝土塌落度損失的控制，還有泵車本身的性能等都對其有著直接影響。

6.1  骨料的影響

　　主要是細(xì)骨料的影響，我們所使用的砂為細(xì)度模數(shù)2.6～3.1，但有時由于料廠砂源的變化，砂變?yōu)榇稚?，通過0.315mm篩孔的細(xì)顆粒少于10%，影響混凝土的泵送效果，通過增大砂率，可以改善泵送效果，但控制砂子質(zhì)量在規(guī)定范圍內(nèi)是最重要的。另外，由于某些特殊原因，使拌制后混凝土塌落度增至200mm以上，產(chǎn)生離析，引起骨料的重疊擠壓，灰漿先行壓出，阻塞管道造成故障，同時留下混凝土的質(zhì)量隱患。

6.2　外加劑的影響

　　由于水泥品種、礦物組成、含堿量、細(xì)度及生產(chǎn)水泥時所用石膏的不同，同一種減水劑在相同摻量下，往往因水泥品種不同而使用效果不同，甚至根本不適用。因此要通過水泥與減水劑相容性試驗(yàn)，優(yōu)先選用與確定使用水泥相容性好的減水劑，以免影響減水劑的減水效果。

　　夏季施工時，由于攪拌時混凝土溫度高，水泥的水化速度和水分蒸發(fā)較快，混凝土坍落度損失較大。泵送混凝土坍落度損失是一個值得注意的問題，為防止坍落度損失過快，我們采用了高效減水劑與糖鈣緩凝劑復(fù)合使用技術(shù)，調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)、硬化速度，有效地控制了混凝土坍落度損失。特別在剪力墻等較大體積混凝土施工中，摻入糖鈣緩凝劑使水化熱減慢，有利于熱量消散，使混凝土內(nèi)部溫升有所降低，避免產(chǎn)生溫度裂縫，取得了良好的效果。[Page]

6.3　攪拌站配料及攪拌對泵送混凝土的影響

　　主要是攪拌時間的影響，保證充分?jǐn)嚢瑁哂辛己玫暮鸵仔?，一般控制最少攪拌時間為2min。

6.4　拖泵本身的性能

　　施工實(shí)踐證明，要保證混凝土正常輸送，泵車必須滿足幾項(xiàng)主要工作參數(shù)。如輸入壓力、混凝土輸出量（m³/ｈ）、最大水平輸送距離、最高垂直壓送距離等。

7　幾點(diǎn)認(rèn)識

7.1　利用粉煤灰和高效泵送劑配制泵送混凝土較經(jīng)濟(jì)和方便，既提高混凝土工程質(zhì)量，又節(jié)約水泥，降低了成本。但是，施工配合比必須經(jīng)試配后確定、提供。

7.2　使用粉煤灰時必須注意的一個問題是它的物理特性與化學(xué)成分有很大的變異性，這與電廠的燃煤工藝、原料煤的成分、收集方法等有很大的關(guān)系，對粉煤灰應(yīng)加強(qiáng)檢測，特別是三氧化硫指標(biāo)，若三氧化硫含量超標(biāo)，會引起混凝土體積發(fā)生膨脹，導(dǎo)致強(qiáng)度大幅度下降。

7.3　由于泵送混凝土施工坍落度限制，為了解決保水性及泌水性等弊端，可以采取適當(dāng)降低坍落度以防止混凝土拌和物產(chǎn)生離析，摻入適量的粉煤灰，以提高混凝土拌和物的保水性，以及適當(dāng)提高砂率等措施。

7.4　施工中認(rèn)真做好校驗(yàn)材料計(jì)量設(shè)備器具工作，提高稱量精度，嚴(yán)格按施工配合比控制每盤混凝土所要求的原材料用量，確?；炷临|(zhì)量。

　 原作者： 周傳文 趙建波  
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