钢纤维混凝土施工与泵送技术探析.pdf

江西建材工程技术与应用1992023年7 月钢纤维混凝土施工与泵送技术探析陈定辉福州市建筑安装工程集团有限公司，福建 福州 350000摘 要：文中分析了泵送钢纤维混凝土施工特点及压力损失影响的主要因素，并结合项目实例，阐述了混凝土制作、运输以及输送设备管道布置等方面的施工控制方法，以期为优化施工质量控制提供参考。关键词：钢纤维混凝土；泵送技术；影响因素；输送管中图分类号：TU74 文献标识码：B 文章编号：1006-2890（2023）07-0199-03Exploring the Construction and Pumping Technology of Steel Fiber Reinforced ConcreteChen DinghuiFuzhou Construction and Installation Engineering Group Co.Ltd.,Fuzhou,Fujian 350000Abstract:The article analyzes the construction characteristics of pumped steel fiber reinforced concrete and the main factors affecting pressure loss.Combined with project examples,it elaborates on construction control methods in the production of concrete raw materials,transportation process,and selection of transportation pipe equipment layout,in order to provide reference for optimizing construction quality control.Key words:Steel fiber reinforced concrete;Pumping technology;Influencing factors;Delivery pipe0 引言钢纤维材料在混凝土工程中应用较为普遍，具有良好的抗拉、抗剪、抗折强度以及抗裂、抗冲击、抗疲劳等特性，与水泥之间的融合程度较高，可进一步提高建筑构架质量，延长建筑物的使用寿命，应用前景广阔。但由于钢纤维材料本身具有较强的固定性，使混凝土流动性能变差，影响了工作性能，影响运输效率。为此，需采用泵送混凝土运输技术，扩大浇筑范围，提高运输效率，通过对掺合料的改性，解决钢纤维混凝土在泵送过程中出现的堵塞问题。1 工程概况本文以中国（连江）海峡国际农产品物流园建造项目为例。该项目共分两期建设，总建筑面积超过120万m2，建设有数字化运营中心、农产品采配物流中心以及配套公寓等。在本项目中，钢纤维混凝土主要应用于物流中心走道、连桥以及通道中，使建筑结构得到进一步巩固。为保证工程质量，在施工过程中，需应用大量混凝土，通过泵送技术进行连续浇筑，最终确保项目的顺利进行。2 泵送钢纤维混凝土施工特点及压力损失影响因素2.1 泵送钢纤维混凝土施工特点相比于普通混凝土，泵送钢纤维混凝土施工效率更高，且施工质量能够得到提升。从泵送钢纤维混凝土特点来看，由于其填入了大量的钢纤维，导致混凝土拌合物流动性明显降低，泵送过程中易产生堵塞现象。由此可知，泵送钢纤维混凝土施工相较于普通混凝土而言，施工流程更加复杂，施工难度更高。2.2 泵送钢纤维混凝土压力损失影响因素影响泵送压力损失的影响因素较多，具体可分为三种。（1）输送管道流动速度。通常混凝土拌合物流动速度易受到活塞冲程长度的影响，如果泵设备活塞直径与输送管道之间存在较大差距，则混凝土拌合物流动速度会降低，具体计算过程如下所示：V=（D1/D2）2S/t（1）式中，V为混凝土拌合物流动速度（m3/s），D1为泵活塞直径（mm），D2为输送管道直径（mm），S为冲程长度（m），t为冲程时间（s）。实践证明，受混凝土拌合物流速压力的影响，拌合物流动速度越高，则压力损失也就越大，如果在排放过程中产生的压力存在不同，需要结合实际情况选择对应直径的输送管，防止流动速度出现差异，产生的流速阻力存在欠缺。（2）混凝土原材料。钢纤维混凝土在泵送作用下，内部产生压力不断扩大，由于钢纤维混凝土是由多个粗集料混合制作而成，导致管道输送过程中产生的压力损失程度提升，比普通混凝土压力损失程度大。（3）混凝土配合比设计。其包括混凝土拌合物塌落度、水胶比以及水泥用量等，泵送钢纤维混凝土塌落度越低、水胶比越小，水泥用量越多，说明所受到的压力损失程度也越低1。3 泵送钢纤维混凝土施工过程3.1 原材料选择及处理（1）在钢纤维混凝土制作中，主要从两个方面考虑，一是水泥用量，二是钢纤维用量。水泥用量是否合理对混凝土在管内输送阻力造成了很大影响，可能导致润滑效果逐步降低。因此，需要控制好水泥用量，减少泵送阻力，提高泵送能力。在钢纤维作者简介：陈定辉（1988-），男，福建福州人，本科，工程师，主要研究方向为建筑工程施工。江西建材工程技术与应用2002023年7 月掺量调整中，需要将其控制在1%5%；钢纤维直径通常为0.5、0.6、0.7 mm等，直径越大，说明增强效果更加明显；钢纤维长度通常为30、35、40 mm等，不同长度钢纤维的使用类型不同。而当钢纤维长度较长时，会导致整体施工比较困难，拌合物最后质量受到严重影响，需要控制好钢纤维直径长度2。（2）除了对水泥用量以及钢纤维用量进行控制外，还需重视粗细骨料、减水剂以及粉煤灰的添加。粗细骨料中的粗骨料形状以及粒径长度对混凝土拌合物可泵性影响程度较高，可降低水泥砂浆用量，增强混凝土的密实度。在控制过程中，主要是对粗骨料最大粒径与混凝土输送管径进行设计，减少拌合物泵送运输过程中出现的堵塞现象，如表1 所示。表1 粗骨料最大粒径与输送管径关系表粗骨料最大粒径/mm输送管最小尺寸砾石碎石轻骨料303025110A（4B）353530100A（4B）504040-150A（5B）（3）在细骨料中，一般是用作于填充碎石或者砾石等粗骨料缝隙，不断融合后形成钢纤维混凝土骨架。结合工程试验开展情况来看，当砂石细度模数对钢纤维混凝土强度产生一定影响后，粗砂与细砂之间的容量会保持相同，粗砂表面积会持续扩大，因此，需控制细骨料的添加量，使钢纤维混凝土强度能够处于合理范围之内。如果钢纤维混凝土拌合物和易性相同时，细骨料的拌合料用水量较多，通过对砂石直径的有效控制，能够减少离析和泌水现象，使更多的水泥砂浆能够被完全包裹。由此可见，细骨料的细度模数必须控制在合理范围之内3。（4）减水剂应用是钢纤维混凝土制作比较重要的过程，能够有效保证混凝土的结构稳定性。通常，减水剂在混凝土中的掺量范围为0.2%2.0%。减水剂一般分成普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂是可溶于水的有机物质，对于已经硬化的混凝土性能会发生改变，增强混凝土强度以及耐久性，提高使用寿命。高效减水剂主要是对混凝土水灰比加强控制，通过对表面活性物质的改变加速混凝土水泥颗粒的分散。在用量方面，普通减水剂一般使用量较小，约占混凝土用水量的0.1%0.4%，而高效减水剂使用量相对较大，通常在混凝土用水量的0.5%2%。粉煤灰对于钢纤维混凝土具有缓凝的效果，常用的粉煤灰掺量为20100 kg/m3。（5）在泵送钢纤维混凝土施工中，掺入粉煤灰可加强泵送性能，减少水泥的使用量及泵送设备磨损。在应用粉煤灰的过程中，需提前完成对粉煤灰混凝土的配合比设计，充分考虑泵性程度，发挥粉煤灰的应用效果4。3.2 泵送钢纤维混凝土运送流程（1）为保证现场施工的顺利进行，要求泵送钢纤维混凝土能够连续不间断，在运输之前按照规定进行配合设计，防止泵送过程中堵塞，并按照相关标准在交货地点进行泵送混凝土的交货检验。在泵送过程中，一定要利用机械设备进行搅拌，禁止采用手工制备方式完成对钢纤维混凝土的泵送，因为手工制备成的钢纤维混凝土均匀程度较差，流动性能不稳定，易在泵送过程中造成管道的堵塞5。（2）在完成对钢纤维混凝土的制作后，可选择混凝土搅拌运输车进行运输，该运输设备是由汽车底盘与混凝土搅拌运输设备制作而成，具有较强的稳定性，利用底盘中的取力装置产生出汽车底盘的动力，为液压系统中的变量泵提供充足的驱动力，将运输设备机械能直接转化成液压能，再将动力传输到马达中，利用减速机驱动搅拌装置对混凝土进行搅拌。（3）在搅拌运输车设备中还具有搅拌机的功能，比如当搅拌地点与施工位置距离较大时，可提前做好相关准备，在混凝土搅拌站将各种原料灌入到搅拌筒当中，而在运输过程中不断添加水进行搅拌，减少运输过程中搅拌原料出现的损失程度，该方式虽可减少损失程度，但是会降低运输量，需对搅拌运输车的搅拌容量进行改进。（4）为减少泵送钢纤维混凝土运输过程中所受到的限制，在混凝土开始凝结之前，需利用混凝土技术对混凝土表面进行巩固，掺加一定量的外加剂，掺加过程中，根据采用的配合比以及运输时的气温条件进行巩固，控制混凝土初凝时间，降低凝结速度，具体控制时间如表2 所示。表2 外加剂添加后泵送混凝土运输延续时间表混凝土出机温度/运输延续时间/min354560701535701003.3 泵送设备及输送管选择与布置（1）在选择泵送设备与输送管过程中，要求根据现场施工特点进行合理选择，主要考虑最大输送距离、最大输出量等方面影响因素6。在计算泵送设备最大水平输送能力时，应考虑泵送设备类型、泵送压力、输送管径以及混凝土性质，或者是按照本泵送设备最大出口压力进行计算，具体计算方法如下所示：Lmax=Pmax/Ph （2）式中，Lmax为混凝土泵送设备的最大水平输送距离（m），Pmax为混凝土泵的最大出口压力(v)，而 Ph为混凝土在水平输送管内流动过程中产生的损失压力（V）。除了对最大出口压力进行计算外，还可根据泵送设备的实际平均输出量进行设置，具体计算方法如下所示：N=Q/T0Q1 （3）式中，N为泵送设备需要设置的数量，Q为钢纤维混凝土需要浇筑的数量，Q1为每台泵送设备的实际平均输出量（m3/s），T0为泵送设备实际运作产生的时间（s）。由上可以看出，泵送设备现场布置时，需根据现场施工情况、工程量分布以及地形交通条件来进行布置，完成后，与输送管道相连接，并根据相关规定对设备进行全面检查，达到规定要求后才能启动设备。本项目的泵送压力为12 MPa。（2）在输送管布置中，除了进行水平布置外，还可根据工程实际情况进行垂直布置。与水平布置相比，垂直布置产生的流动阻力较大，造成的压力损失程度较少，但并不是所有施工环境都适用于垂直的设置方式，需结合实际情况展开设置。（3）在垂直设置过程中，除了要求与水平设置保持相同的摩擦阻力外，还需控制好管道内混凝土拌合物重量，减少混凝土拌合物运输量，防止压力损失程度上升。而在进行泵送设备选择、验算以及输送的过程中，可将向上垂直管、弯管、锥形管以及软管全部替换成水平的设置方式。4 结语综上所述，本文主要对泵送钢纤维混凝土施工过程进行分析。钢纤维材料的加入对于施工生产、运输以及浇筑提出了更高的要求，需加强对混凝土的配合比设计，做好质量保证措施，同时加强生产、运输以及浇筑等方面的控制。根据现场施工情（下转第205页）江西建材工程技术与应用2052023年7 月2.2 防形变施工结果分析为了更直观清晰地检验本文提出的建筑工程深基坑开挖防形变施工技术的施工效果，引入对比分析的方法原理，将上述本文提出的深基坑开挖防形变施工技术设置为试验组，将爆破法、削土法的深基坑开挖施工技术分别设置为对照组1 与对照组2，对比三种施工技术的施工结果。选取深基坑工程中地表沉降值作为此次试验的评价指标，通过地表沉降值，判断深基坑开挖防形变效果。在 S建筑工程项目一期深基坑开挖工程中，布设多组地表沉降监测点，将沉降监测点分别标号为 D-01#、D-02#、D-03#、D-04#、D-05#、D-06#。选用植筋法，在地表沉降监测点周围埋入不锈钢标志，作为沉降监测的立尺点。保证点位埋设的牢固性与可靠性，避免地表沉降监测中受到点位不清晰的干扰影响。模拟上述三种深基坑开挖施工技术应用的全过程，设定地表沉降监测周期为180 d，测量各组监测点所在位置的地表沉降监测值，并绘制如图3 所示的评价指标对比示意图。图3 深基坑工程地表沉降监测值对比结果对比图3 的结果可知，三种深基坑开挖施工技术表现出了不同的性能结果，地表沉降监测值差异显著。其中，应用本文提出的深基坑开挖防形变施工技术后，各组监测点所在深基坑位置对应的地表沉降监测值始终小于另外两种施工技术，地表沉降监测值均在3 mm以内且波动幅度较小。由此可见，本文提出的深基坑开挖防形变施工技术具有较高的可行性，表现出了良好的施工性能优势，能够有效保证深基坑工程施工的安全性与可靠性，周围土体不会出现较大的变形，防形变施工效果较好。3 结语综上所述，为优化建筑工程深基坑开挖防形变施工效果，应提高深基坑工程及周围土体的稳定性及可靠性，本文以某地区 S建筑工程建设项目一期深基坑开挖工程，在传统深基坑开挖施工技术的基础上，引入防形变理念，对深基坑开挖防形变施工技术展开了深入研究。根据试验评价指标对比结果可知，应用本文提出的防形变施工技术后，深基坑地表沉降监测值较小，均在3 mm以内，满足深基坑防形变的要求。参考文献 1 樊振华，李峰，刘伟翔，等.临江非对称卸荷深基坑开挖与支护施工技术J.建筑技术，2023，54（11）：1325-1327.2 王吉豪，张隆，宋业春，等.房建深基坑施工中周围土体变形监测及分析J.建筑结构，2023，53（S1）：2865-2869.3 陈涣景，刘贵哲，张军，等.建筑工程深基坑支护施工技术研究J.住宅与房地产，2023（11）：101-103.4 刘小良，秘金卫，陈佑童，等.土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析：以青岛海天中心深基坑为例J.科学技术与工程，2023，23（6）：2549-2557.5 季鹏，费东星.新形势下建筑深基坑工程施工技术及其安全管理方法研究J.中国住宅设施，2022（11）：124-126.6 尹星.非对称地表荷载作用下基坑支护结构现场监测及优化控制分析J.科学技术创新，2022（16）：137-140.7 康龙，江畅，孙更利，等.深基坑土方开挖及支护工程施工监控量测方案研究J.中国住宅设施，2022（1）：69-72.8 管涛，孙世国，江俊，等.北京某小区复杂环境下深基坑支护技术及变形研究J.建筑结构，2021，51（S2）：1509-1513.9 邝楚钊，卢建文，王朝龙，等.深圳宝安国际机场卫星厅紧邻已运营地铁上盖转换结构微扰动施工技术J.施工技术，2021，50（6）：18-21.10 张政伟，雷啸，弓健，等.地震断裂带高铁大跨拱桥深基坑钢板桩围堰支护试验与监测J.水利水电技术，2020，51（12）：219-227.况，对设备以及管道进行合理布置与设计，保证被泵送钢纤维混凝土施工的可行性，进一步提高施工效率及保障施工质量。参考文献 1 徐大为，潘峰，王兆.掺加钢纤维抑制住宅楼（屋）面细石混凝土开裂试验研究J.工程质量，2023，41（S1）：69-74.2 郝玉龙.市政桥梁施工中钢纤维混凝土施工技术的应用J.大众标准化，2023（5）：60-61，64.3 侯强.探析钢纤维混凝土技术在道路桥梁施工中的应用J.四川建材，2023，49（3）：7-8，11.4 严迪.混凝土施工技术在市政路桥施工中的应用价值分析J.城市建设理论研究（电子版），2023（6）：97-99.5 王晶，蒋金洋，宋普涛，等.超高泵送钢纤维混凝土的断裂性能研究J.新型建筑材料，2020，47（11）：94-97.6 尹建明，陈踏明，韦政.大体积钢纤维混凝土泵送施工工艺J.西部交通科技，2009（6）：87-90.西建筑，2016，42（3）：51-54.5 李启民，何新东，王桢，等.建筑物纠倾工程设计与施工M.北京：中国建筑工业出版社，2012.6 李恒太，刘宏伟.浅谈静压桩在软土地基中的优势J.山西建筑，2007，33（7）：125-126.7 何文华.压桩掏土纠偏法在某倾斜建筑物纠偏加固中的应用 J.广东土木与建筑，2012（4）：62-64.8 张群梅，李家青，杜吉坤.某自建住宅楼纠偏加固方案J.施工技术，2018，47（10）：79-81.（上接第202页）（上接第200页）