从原材料和配合比分析泵送混凝土现场堵管原因及对策.pdf

2 0 1 3 年 第 4 期 (总 第 2 8 2 期 ) N u mb e r 4 i n 2 0 1 3 ( To t a l No 2 8 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TECHNOLoGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 4 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 4 0 4 2 从原材料和配合比分析泵送混凝土现场堵管 原因及对策 朱圣敏 ( 湖北省葛洲坝试验检测有限公司，湖北 宜 昌 4 4 3 0 0 2 ) 摘要 ： 从混凝土的原材料、 施工配合比的角度分析研究泵送混凝土堵管的常见原因， 找出解决现场施工泵送混凝土堵管的措 施 ， 得出相应的对策以指导现场泵送混凝土的施工 ， 从而保证工程施工质量。 关键词 ： 泵送混凝土；堵管；原 因及对策 中图分类号 ： T U5 2 8 5 3 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 1 5 0 0 3 F r o m r a w m a t e r i a l s a n d m i x a n a l y s i s p u m p c on c r e t e f i e l d p l u g g i n g p i p e c a u s e s a n d c ou n t e r me a s u r e s ZHUS he n g- mi n ( H u b e i P r o v i n c e I m p e ri a l - C o u r t T e s t C o ， L t d ， Y i c h a n g 4 4 3 0 0 2 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Fr om r a w ma t e r i a l s， c o nc r e t e c o n s t r uc t i o n wi t h t h e r a t i o a na l y s i s o ft h e c o mmo n c a us e s o f pu mp c o nc r e t e wa l l t u b e， s o l v e t h e o n s i t e c o n s t r uc t i o n o f p ump c o n c r e t e p l ug g i n g me a s u r e s ， c o n s t r u c t i o n o b t a i n c o r r e s p o n di n g c o n c r e t e ， S O a s t o e n s u r e the p r o j e c t c o n s t r u c t i o n q u a l i t y Key w or ds ： p um p c o n c r e t e ； pl u g p i pe； c a u s e s a n d O 引言 从施工配合比的角度看， 泵送混凝土相对于常态混凝 土工作性强 ， 施工性 能好 ， 但泵送混凝土 的室 内配合 比设 计中， 虽混凝土坍落度 、 强度、 耐久性达到设计要求， 但泵 送混凝土在施工过程中常遇到堵管、 卡管现象而影响施工。 从理论上讲， 在合理的配合比， 施工条件满足要求的 情况下 ， 泵送 混凝 土是不会发生堵管现象 。 本研究排 除施 工工艺方面的原因 ， 仅从泵送混凝 土的原材料 、 施工配合 比、 分析研究泵送混凝土堵管的原 因 ， 从 而找出相应解决 措施 ， 以指导泵送混凝土施工 。 1 泵送混凝土特点及设备管路布置 在混凝 土搅拌站 、 搅拌运输车 、 混凝土泵及其他 附属 设备的技术状况 良好的情况下 ， 泵送混凝土应符合 国家现 行标准 混凝土结构工程施工及验收规范 的要求 ， 要保证 连续均匀供应； 其主要 目的就是要保证混凝土泵送浇筑质 量和混凝土输送管路不 因混凝土供应中断时间过长 ， 而发 生堵塞事故 。 泵送混凝土必须满足输送泵对拌合物的和易性要求， 才能使 混凝 土拌合物在输送管道 中输送畅通 ， 不堵管 。 泵 送混凝土堵管的主要 原因是输送管 中骨料集 中后形成 的 堆积体 的直径等于输送管 的直径 ， 在输送压力小于骨料之 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 0 1 3 l 5 0 t o g ui d et hefie l d ofp um p 间的摩擦力时 ， 就会造成堵管。 在泵送混凝土中 ， 一般认为 ， 当三颗粗骨料在 同一截面卡紧时 ， 易使混凝 土阻塞管道 。 设三颗大骨料粒径相同， 则最大粒径 D m 管 径 3 。 2 泵送混凝土堵管原因分析 在施工现场发 现， 泵送混凝土堵管大多数由于坍落度 损失过 大造成入泵前混凝土流动性差导致 ； 其次 ， 混凝 土 出机 口坍落度 大而扩散度小 ， 混凝土离析 ， 和易性 差导致 堵管 。 所以减少混凝 土坍落度损失和保证混凝土拌合物施 工和易性( 可泵性 ) 是至关重要 的。 以下从几个方面分析影响混凝 土坍 落度损失过快及 混凝土和易性差的原 因。 2 1 新 鲜水泥存放 时间与温度的的影响 新鲜水泥在生产后 1 2 d内对外加剂吸附量较大 ， 大部 分 1 5 d 后趋 于正常 。 由于新鲜水泥干燥度高 ， 而且温度相 当高( 达 8 0 9 0) ， 早期水化快 、 水化时发热量大 ， 所 以需 水量大， 而且对外加剂的吸附量也大， 同等掺量时， 流动度 变小 ， 必然会产生对混凝土的需水量大 、 坍落度损失快 、 凝 结时间短等许多怪现象。 这完全是因为水泥存放时间的不 同 ， 导致混凝土的性能技术指标 出现较大差异。 2 2 水泥的化学成分及物理技术指标的影响 ( 1 ) 矿物成分 的影 响。 混凝土坍落度损失快慢 与水 泥 中混合材料的质量和掺量有关。 水泥中的早强成分 c A 含 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 量多 ， 水泥 细度很 细 ， 水泥凝结 时间快等都会造 成混凝 土 坍落度损失加快 。 水泥中的 c 含量宜在 4 6 内， 含量 低于 4 ， 应减少引气 、 缓凝成分 ， 否则会造成混凝 土长时 间不凝固， c 高于 7 ， 应增加引气缓凝成分， 否则会造 成混凝土坍落度损失很快或假凝现象出现。 另外 ， 水泥中的 c A 、 C , A F 含 量较高 ， 由于 c A 、 C 4 A F 带正电， 容易吸附减水剂分子( 带负 电) ， 导致外加剂在混凝 土中的分散效果 ， 减水差 ， 用水量过多 ， 导致坍落度损失快。 混凝土坍落度损失 陧与水泥中混合材料的质量和掺量 有关。 水泥中的早强成分 c 含量多 ， 水泥细度很细 ， 水泥凝 结时间快等都会造成混凝土坍落度损失加快。 水泥中的c 含量宜在 4 0 6 o 0 内， 含量低于 4 ， 应减少引气 、 缓凝成分 ， 否 则会造成混凝土长时间不凝固； c 高于 7 , o ， 应增加引气缓凝 成分， 否则会造成混凝土坍落度损失很陕或假凝现象出现。 在 c A 含量偏高 的水泥 中， 调凝剂仍按常规用量 ( 3 5 ) ， 无论选用何种石膏 ， 凝结时 间都会提前。 少量石膏不 能满足它生成胶状钙矾石 ， 影响石膏 的调凝效果 ， 故 加大 石膏用量 ， 尽管水泥和外加剂都合格 ， 但影 响水泥 与 l- J J tl 剂 的适应性 ， 使混凝土工作性变差 ， 坍落度损失加大。 ( 2 ) 水泥细度 的影 响。 比表 面积大 的水泥 ， 细度过细 ， 需水量较大， 坍落度损失大； 混凝土早期强度高， 水化热产 生集中， 容易引起混凝土收缩裂缝。 ( 3 ) 水泥 中石膏成分 的影响。 生产水泥时 ， 掺人适量石 膏调节水泥的凝结速度 ， 石膏研磨细度不够 ， 会影响石膏 的溶解性 ， 即使运用二水石膏也会产 生速凝 等现象。 水泥 中的调凝剂如果用的是硬石膏 ， 就会造成混凝 土坍落度损 失 加快 ； 若不掺石膏或石膏掺量不足时 ， 水泥可能会发生 瞬凝现象。 但如果石膏掺量过多 ， 则会促使水泥凝结加快。 同时， 还会在后期引起水泥石的膨胀而开裂破坏。 2 3 聚羧酸减水剂 的影响 若 聚羧酸减水剂 的消泡剂加入过少 ， 拌制 出的混凝土 出机含气量较高 ， 初始混凝土坍落度较大 ， 但减水剂的引 入 的气 泡不稳定 ， 经过一段时间搅拌振捣后含气量损失较 快 ， 导致混凝土人仓前的坍落度损失变大 。 高效减水剂掺量过多时， 水泥浆的流动度大， 浆体稀薄 ， 不足以维持与集料的黏聚 ， 往往会引起混凝土离析、 泌水。 2 4 骨料的影响 混凝土所用 的粗细骨料 的含泥量和泥块含量超标 ， 碎 石针片状颗粒含量超标等都会造成混凝土坍落度损失加 快和堵管 。 如果粗骨料吸水率大 ， 尤其是所用的碎石 ， 在夏 季高温季节经 高温爆晒后 ， 一旦投入到搅拌机 内它会在短 时间内大量吸水， 造成混凝土短时间内坍落度损失加快。 现场发现 ， 粗骨料的超逊径含量影响混凝土的可泵性 ， 特别是三级配的2 0 4 0 1T I1 T I 一级的超径， 往往造成堵管。 石 子超径过大， 违背了最大粒径与输送管径的比例规定 ， 当超 径量过多 ， 三颗粗骨料在同一截面卡紧时就容易引起堵管。 2 5施 工配 合 比设 计 要配制品质优 良新拌混凝土与获得 良好的硬化混凝土 ， 必须注意满足对原材料选择， 合理的配合比以及施工要求。 混凝土的和易性直接反应了混凝土的泵送性能 ， 混凝土 的可泵性一般用 1 0 S 时的相对泌水率 s l o ( 不宜超过 4 0 ) 来表示。 混凝土在泵送的过程中的输送阻力随着坍落度的增 加而减小。 泵送混凝土的坍落度一般控制在 1 6 0 ,- , 2 0 0 m m 范 围内 ， 对 于距离长和高度大 的情况 ， 泵送一般需要严格 控制在 1 6 0 mm左右。 坍落度过小 ， 会增大输送压力 ， 加剧 设备磨损 ， 并导致堵管。 坍落度过大 ， 高压下的混凝 土易发 生离析而造成堵管 。 施工配合 比虽然是设计问题 ， 但它是影响混凝士陛能的 关键 因素 ， 有的认为 ， 混凝土坍落度越大越好 ， 越易于泵送 。 由于坍落度损失较大时， 拼命增加出机口坍落度， 以达到不 使坍落度损失较小的目的， 这是错误 的。 众所周知 ， 增加坍落 度必然要多加用水量 ， 用水量增多水灰比加大 ， 必然导致混 凝土强度下降 ， 如果无 限制的增加用水量 ， 必然造成混凝土 离析 、 泌水 、 堵管 、 堵泵 ， 现象发生。 一般混凝土坍落度不宜超 过 2 2 0 IT l m， 否则必然出现混凝土离析 、 不宜施工。 因此 ， 泵送 混凝土要严格控制用水量。 当混凝土拌合物在没加水之前 ， 各种原材料就有机的联系在一起， 这时水泥的水化开始 ， 水的 多少对混凝土的作用很大 ， 它主宰着泵送混凝土的质量优劣。 高等级的泵送混凝土外观看， 混凝土坍落度不算大， 经 实测坍落度很大， 主要是因为高等级的混凝土胶材较多， 黏 度较 大 ， 造成人为 的判断错误 。 2 6 其他 因素对混凝土性 能的影 响 ( 1 ) 搅拌 时间的影响 。 混凝 土搅拌时 间不 能少于 3 0 S 如低 于 3 0 S ， 混凝 土的坍落度不稳定 ， 造成混凝 土坍 落度 损失相对加快 。 ( 2 ) 泵送高度和泵送水平距离 的影 响。 泵送高度 和泵 送水平距离对混凝土的坍落度造成的影响， 一般泵送高度 每提高 3 0 m， 泵送距离每延长 3 0 r n ， 混凝土的坍落度相 应 提高 2 0 3 0 m m。 为确保浇筑坍落度值， 通过试验确定的坍 落度损失值， 可在生产时加上损失值 ， 进行坍落度控制。 ( 3 ) 温度的影响。 温度对混凝土坍落度损失的影响要特 别关注 。 炎 热的夏季气温大于 2 5或 3 0以上时 ， 相对 于 2 0 时的混凝土坍落度损失要加快 5 0 以上 ， 当气温低 于 5 时 ， 混凝土坍落度损失很小或不损失。 因此 ， 泵送混凝 土生产和施工时， 要密切关注气温对混凝土坍落度的影响。 原材料使用的温度高 ， 会造成混凝土 出现温度提高和坍 落度损失加快。 一般要求混凝土的出机 口温度应在 5 3 5 内， 高出此温度范 围就要采取相应 的技术措施 。 如加冷水 、 冰水 、 地下水以降温等 。 一般要求水泥 、 掺合料 的使用温度 最高不能高于 5 0， 冬期泵送混凝土加热水 的使用温度不 宜高于4 0， 不但造成混凝土的坍落度损失加快， 甚至会 造 成混凝 土速凝 ， 在搅拌机 内出现假凝状态 ， 出不 了机 或 运到现场卸料困难。 塑化效果越差， 混凝土坍落度损失会加 快。 混凝土温度与坍落度损失成正比， 混凝土温度每提高 5 1 0， 坍落度损失可达 2 0 3 0 m m。 ( 4 ) 混凝土坍落度损失与混凝土强度的影响。 混凝土 坍落度损失与混凝 土强度等级大小有关系 ， 混凝 土等级高 的相对于等级低的混凝土坍落度损失快， 碎石混凝土比卵 1 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石混凝土损失快 ， 其主要原因单位水泥用量的多少有关 。 ( 5 ) 混凝土静态与动态的影 响。 混凝 土静态与动态 的 坍落度损失快， 动态时， 混凝土不断的受到搅拌， 使泵送剂 中的减水成分与水泥不能充分反应 ， 阻碍了水泥的水化速 度 ， 从而使坍落度损失小 ； 静态时 ， 减水成分与水泥充分接 触 ， 加速 了水泥水化进程 ， 因此混凝土坍落度损失加快。 3 提 高泵送混凝 土可泵性措施 3 1 控制粗骨料的最大粒径与输送管径比例及超 逊径、 针 片状含量 控制粗骨料的最大粒径与输送管径之 比， 是防止混凝 土泵送时堵管的重要因素。 国家现行有关标准规定 ， 泵送高 度在 5 0 m 以下 ， 最大粒径与输送管径之 比不宜大于 1 ： 3 ； 泵送高度在 5 0 1 0 0 r n ， 最大粒径与输送管径之 比宜在 1 ： 3 1 ： 4 ； 泵送高度在 1 0 0 m以上， 最大粒径与输送管径之比宜 在 l ：4 1 ： 5 。 通常泵送高度在 5 0 m 以下的泵送混凝土的输送 管径应大于 3 倍的最大骨料粒径 ， 即泵送高度在 5 0 m以下 采用碎石 的三级配泵送混凝土的管径宜大于 2 4 0 m i n 。 泵送混凝土 的各级粗骨料更要满足最佳级配。 现场发 现 ， 粗骨料 的超逊径含量影响混凝土的可泵性 ， 特 别是超 径 ， 往往造成堵管 。 石子超径过大 ， 违背 了最大粒径与输送 管径 的比例规定 ， 当超径量过多 ， 三颗粗骨料在同一截面 卡紧时就容易引起堵管 ， 所以要严格控制粗骨料的超逊径 含量 ， 尽量减少超径含量 ， 一般不宜大于 5 。 另外 ， 针片状含量对混凝 土的可泵性影 响很 大。 当针 片状颗粒含量多和石子级配不好时 ， 输送管道弯头的管壁 往往磨损或进裂 。 针 片状颗粒一旦横在输送管 中， 即造成 堵管事故 ， 实践表明 ， 出现堵管事故时 ， 针片状颗粒含量都 在 1 0 以上。 故为了保证混凝土能顺利泵送 ，控制针片状 颗粒含量不宜大于 5 。 3 2 选择合适的粗骨料的各级比例 将粗骨料 的各级 比例进行适 当的调整 ， 在进一步的现 场试验 中逐渐增加大石的用量 ， 以观察大石用量增加对输 送过程 的影响。 按照室 内拌和情况。 石子组合 比例 ， 二级配 小石： 中石 = 6 0 ：4 0 ， 三级配为小石 ： 中石 ： 大石 = 3 0 ： 4 0 ： 3 0时 ， 混凝土拌合物性能 良好 ， 能保证施工连续畅通 ， 在生产试 验 中无阻泵 、 卡管现象 。 现场施工条件允许情况下 ， 应首先 推荐此石子 比例 。 在用水量及骨料级配相同 的情况下 ， 三 种 聚羧酸外加剂拌制 的混凝土拌合物流动性较好 ， 均能满 足三级配泵送混凝土施工要求。 3 3 适 当提高砂率及改善砂的颗粒级配 为保证泵送混凝 土具有 良好黏聚性 ， 减少 因流动性大 而容易产生的骨料分离及其离析作用， 满足其和易性要求。 砂率 的大小直接影响混凝土的施工性 能 ， 砂率过大 ， 相应 的用水量及胶凝材料用量增加； 砂率过小， 砂浆不足以填 充粗骨料的空隙并包裹粗骨料。 适量增大砂率 ， 增加混凝土 拌合物 的黏度 ， 在用水量一定的情况下 ， 使混凝土拌 合物 能获得最大的流动性， 具有良好的黏聚f生 及保水性。 采用质地坚硬、 清洁、 不含过多有机质和有害物质、 级配良 1 5 2 好及较小的空隙率的 工砂 ， 细度模数应在 2 5 2 9 之间为宜。 二 级配的砂率宜在4 1 o - - 4 4 o ， 三级配的砂率宜在4 0 4 3 。 泵送混凝土由于砂浆润滑管壁 ， 并使粗骨料悬浮其 中， 使拌合物在泵送设备作用下沿输送管流动 ， 通过 0 3 1 5 m l T l 筛孔砂的含量对混凝土可泵性影响很大。 实践证明， 采用中 砂比较适宜 ， 而 当砂 中通过 0 3 1 5 l n l T l 筛孔 的组分小于 1 0 时易发生阻塞。 所 以对砂要求其通过 0 3 1 5 m i t t 筛孔的组分 不少于 1 5 ， 通过 0 1 6 mr f l 筛孔的组分应不小于 5 。 3 4水 泥 的 选 用 选择满足设计与施工技术要求的水泥品种。 如配制高性 能混凝土用的水泥 ， 最好使用 C A 含量低 、 C ： S 含量高的水 泥 ， 混凝土流动J生大， 坍落度与扩展度的经时变化也少 ， 这是 因为水泥成分中 c A 、 C 4 A F ， 决定水化速度 ， C S 、 C ， S 决定强 度 ， 如果使用的水泥 C 3 A 4 ， C AF 8 ， C 3 S在 3 0 4 0 ， C ： S在 3 0 - 5 0 ， 这样 的水泥制作高性能混凝土效果会较 好。 c 、 c 成分偏高 ， 水泥早期水化热较快 ， 不 利于温 控 ， 建议采用 中、 低热水泥 。 水泥 中掺入适量石膏。 石膏调节水泥的凝结 速度 ， 但 如果石膏掺量过多 ， 则会促使水泥凝结加快 ， 坍落度损失 变大。 同时 ， 还会在后期引起水泥石的膨胀而开裂破坏 。 石 膏的合适掺量为 3 5 。 3 5 选择 良好的外加剂 泵送混凝土要求黏聚 生 好 ， 流动性能好且保坍性能好 ， 该特点能满足现场混凝土施工的需要 。 由于泵送混凝土不 同于常规混凝土， 所以要求外加剂的性能必须有缓凝保坍 、 增塑 、 高效减水等性能。 泵送剂掺量不能过多 ， 应在厂家推荐范围内进行最优 掺量试验， 确定外加剂的最佳掺量。 高效减水剂掺量过大会 使 水泥浆 的流动度大 ， 浆体稀薄 ， 不足 以维持与集 料的黏 聚 ， 往往会 引起混凝 土离析 、 泌水 。 此时可以适量增加用砂 量 ， 增加胶凝材料用量或是适量减少高效减水剂用量或用 水量 ， 产生离析的混凝土拌合物有害于工程质量。 3 6 粉煤灰掺 量的选择 粉煤灰是具有微珠球状的颗粒， 它是由大小不等的球状 颗粒 的玻璃体组成 ， 表面光滑致密 ， 可以起到增加砂浆及混 凝土流动性 、 保水性 ， 改善混凝土和易性作用 。 掺入优质粉 煤灰可增加泵送混凝土和易性 ， 具有 良好 的保坍性 ， 有利于 泵送施工 ， 并且粉煤灰替代部分水泥来减少混凝土中的水 泥用量 ， 以降低混凝 土的水化热温升。 在混凝土强度等级要 求不高的情况下， 粉煤灰的最大掺量可为3 0 4 0 左右。 4结语 在现场施工条件允许情况下 ， 控 制好原材料 ， 选 择合 理的混凝土施工配合比， 保证施工连续畅通 ， 无阻泵、 卡管 现象 ， 输送泵送混凝土在现场不堵管是可 以实现的。 作者简介： 联系地址 ： 联系电话： 朱圣敏( 1 9 8 0 一 ) ， 女， 从事混凝土试验研究工作。 湖北省宜晶市西陵 区清波路 2 5号 葛洲坝试验检测 有限公司( 4 4 3 0 0 2 ) l 3 9 9 7 68 9 6 0 3 、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m