泵送混凝土的原理

泵送混凝土的原理、技术特点和施工操作

混凝土运输是混凝土工程的一个重要施工过程, 可选用的运输机具种类多, 要根据混凝土工程量、运输距离、道路、气候和现有设备等情况综合考虑。混凝土泵是连续式运输机具之一, 它以混凝土泵为动力, 将混凝土从混凝土搅拌运输车或贮料斗中卸入泵的料斗后, 利用泵的压力将混凝土沿管道直接输送到浇筑地点, 可以同时完成水平和垂直运输, 是发展较快的一种混凝土运输方法, 工业与民用建筑施工皆可应用, 特别是应用于大体积混凝土和采用现浇、滑模施工, 但泵送混凝土仍然具有明显的综合效益。

泵送混凝土输送量大, 速度快, 效率高, 节省人力, 能连续作业, 技术要求高, 一般需要设备先进、有严格质量控制系统的集中制备站相配合, 不仅混凝土拌合物质量能得到保证, 而且可以在输送量、流动性等方面满足输送要求。同时避免了现场制备对混凝土质量的各种不利影响, 改善了现场的施工环境, 减少了浪费, 在合理的浇筑方案的指导下, 可有序、快捷地完成浇筑任务,加快了施工速度。

利用混凝土泵进行混凝土运输, 要求混凝土在运输过程中保持均匀性, 避免产生分离、泌水、砂浆流失、流动性减小等现象, 要求浇筑工作能够连续进行, 保证管道通畅, 在混凝土初凝之前浇筑完毕。因此, 对原材料、配合比要严格控制, 要组织严密, 采用科学的方法进行管理。

一、对材料的要求

1、水泥

泵送混凝土中, 水泥的各项指标应符合相关标准的要求, 水泥品种宜选用普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰水泥, 有相应的技术措施时也可以采用矿渣水泥。普通硅酸盐水泥保水性、抗冻性能好, 非常适于在泵送混凝土中使用。火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥保水性能好, 水化热小, 不仅适于泵送, 在大体积混凝土中也被广泛采用, 由于水化热低, 大大降低了温度裂缝产生的可能性。

在混凝土拌合料中, 水泥浆填充骨料间隙并在骨料表面形成润滑层, 可见, 在泵送过程中, 为了获得好的流动性, 必须有足够的水泥浆, 起到润滑管道和传递压力的作用, 所以, 水泥用量非常重要。水泥用量小, 混凝土的和易性差, 泵送阻力大, 容易产生阻塞, 最小的水泥用量视输送管径和泵送距离而定, 一般为280～ 300kg/m3; 水泥用量大, 造成浪费, 还会影响混凝土强度,且水泥水热化高, 也会使大体积混凝土产生过大的温度应力, 因此, 要在保证混凝土强度等级和利于泵送的前提下, 正确计算水泥用量。

2、砂子

砂子宜用中砂, 砂率控制在40%～ 50% , 制备的混凝土可获得好的和易性。

3、碎石

碎石最大直径与输送管径之比宜小于或等于1∶3, 卵石宜为1∶2. 5, 以免阻塞。

4、外加剂

泵送混凝土常采用的外加剂为木质素磺酸钙减水剂, 适宜掺量为水泥重的0. 25% , 掺入木质素磺酸钙可增强混凝土的流动性, 并起缓凝作用, 有利于泵送, 延迟水泥水热化的释放, 减少温度应力, 避免温度裂缝。

强度要求较高时, 也可采用N F 高效减水剂, CA 复合早强减水剂, 减水率高, 早强和增强效果显著, 能大幅度提高混凝土的工作性和流动性, 并可节约水泥用量20～ 30%。掺量为水泥重量的0. 5～ 1% , 常用掺量为0. 8%。

5、拌合料

泵送的混凝土拌合料塌落度一般视情况而定, 但于现场制备、由人工运输的混凝土相比塌落度较高。向下泵送时, 为防止混凝土因自重下滑引起离析, 阻塞管道, 塌落度应适当减小; 向上泵送时, 为避免过大的倒流压力, 塌落度不宜过大。用布料杆进行浇筑, 或管道拐弯较多, 宜适用加大塌落度。一般控制在8～ 18cm 为宜。

泵送混凝土水灰比除了考虑混凝土的强度和耐久性的影响外, 还要考虑对泵送粘性阻力的影响。水灰比小, 拌合料干涩, 泵送阻力大; 水灰比过大, 保水性差, 易产生离析。泵送混凝土的水灰比应控制在0. 45～0. 75 时混凝土的和易性较好。

泵送混凝土必须用机械搅拌, 掺有外加剂时, 一般搅拌时间不宜小于120min, 各盘混凝土的塌落度应保持均匀。

二、对机具的要求

混凝土泵站应备有足够功率和稳定电压的电源, 并备有空气压缩机, 用于清洗管道时推动清洗球。

混凝土泵有活塞泵、气压泵、挤压泵等几种不同的驱动方式, 目前应用较多的是液压活塞泵, 输送能力可到达150m3/小时, 最大水平输送距

离可达到800m , 最大垂直输送高度可达到300m。可根据工程的特点、施工条件正确选用不同泵的型号。

混凝土输送是泵送混凝土中重要的配套部件, 应选用专用压力管,

一般采用无缝钢管管径有100mm、125mm、150mm 等几种, 直管的标准长度有4. 0m、3. 0m、2. 0m、1. 0m、0. 5m 等几种, 其中, 以3. 0m 管为主, 并配有各种拐弯角度的短管。

现场规划时要合理布置泵、泵车、管道和布料器的安放位置, 尽量减少转换次数。泵送宜先远后近, 在浇筑中逐渐缩短管长。泵送管道的水平换算距离总和应小于设备的最大泵送距离。

输送管道的敷设, 应符合线路短、弯道少, 接头密的原则, 直管布置应顺直, 转弯位置的锚固要牢固。管道经过的位置要平整, 管道应用支架垫固。不得直接与模板和钢筋接触。混凝土泵与垂直向上管的距离宜大于10m , 以抵消反堕冲力和保证泵的振动不直接传到垂直管, 垂直管的根部设一个截流阀, 防止停泵时混凝土倒流产生负压。

三、对施工操作要求

1、泵送之前

先将储料斗内清水从管道倒出, 到达湿润和清洁管道的作用, 然后用与

混凝土配比相同的水泥砂浆湿润管道, 即可泵送混凝土。

2、泵送时间

搅拌车卸料前, 必须以搅拌速度搅拌一段时间方可卸入料斗。开始泵送时, 泵送速度宜放慢, 油压变化应在允许范围内, 待泵送顺利时, 才用

正常速度进行泵送。

泵送期间, 料斗内的混凝土量应保持在缸筒口上100mm 到料斗口下150mm 之间, 避免吸入效率低, 吸入空气造成塞管, 或反抽时溢出, 并加大搅

拌轴负荷。

发现塌落度损失过大, 经过现场实验员的同意, 可以向搅拌车内加入与

混凝土水灰比相同的水泥浆, 或与混凝土配比相同的水泥砂浆, 经充分

搅拌后, 才能卸入泵机料斗内, 严禁向内叫水。

混凝土的供料宜保证泵送连续作业。当混凝土供应不及时,需降低泵送速度; 泵送暂时中断, 搅拌不应停止; 泵送中途若停歇时间超过

20min、管道又较长时, 应每隔5min 开泵一次; 泵送少量混凝土, 管道教短时, 可每隔5min 正反转2～ 3 个行程, 使管内混凝土蠕动, 防止泌水离析; 气温高、塌落度小、预计停歇时间超过60min 时, 可能造成管道阻

塞, 宜将混凝土从泵和输送管内清除, 或添加自拌混凝土, 以保证泵机连续工作。

在高温季节泵送, 宜用湿草袋覆盖管道进行降温, 以降低入模温度。冬季施工时管上要覆盖保温材料, 防止混凝土受冻。

3、泵送完毕

泵送完毕, 采用空气压缩机推动清洗球清理管道。清理过程中, 应随时敲击管道, 了解混凝土是否接近排空, 当输送管内尚有10m 左右时, 应将压缩机缓慢减压, 防止出现大喷爆和伤人。泵送混凝土一般掺有缓凝剂, 养护方法与不掺外加剂的方法相同, 应在混凝土终凝之前才浇水养护, 并且要加强早期养护。由于泵送混凝土的水泥用量大, 宜进行蓄水养护, 或覆盖草袋, 以减少收缩裂缝。