影响泵送混凝土施工性能因素的探析.pdf

第 4 0卷 第 7期 2 0 1 3年 7月 建筑技术开发 Bu i l di n g Te c hn i qu e De v e l o pme n t Vo 1 4 0。 No 7 J u 1 2 0 1 3 影响 泵送混凝 土施 工性 能 因素 的探 析 李 勇 ( 中铁 六局集团太原铁路建设有 限公 司， 太原0 3 0 0 0 0 ) 摘要 通 过剖 析影 响混 凝土泵送施工性能 的各种 因素 ， 结 合铁路混凝土特点 和混凝 土泵送施工 机理等 ， 提 出解 决混 凝 土拌合 物可泵性能差及降低泵送施工 隐患 的相应措施 。 关键词 混凝土 ； 拌合物 ； 泵送 性能 中图分 类号 T U 7 5 5 6 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 3 0 0 3 混凝土广泛用于现代的工业与 民用建筑 中， 近 代文明的许多特点 就是以水泥混凝 土的形式来展 示。人类生活几乎各个方面都直接或间接地涉及到 混凝土。混凝土运输方法基本分为四类 ： 轮轨式运 输 、 吊罐 、 运输 带 ( 溜 槽 ) 、 泵 送 ， 而 混 凝 土 泵 送 运 输 施工 已经成为现代高层建筑和大体积混凝土施工的 重要 方 法 。随着 混凝 土技术 发展 的多样化 和设 计施 工 复杂 性 的不断 提 高 ， 混凝 土泵 送 施 工 过 程 中出 现 的各类问题愈发突出 ， 本文结合生产施工 中影响混 凝土可泵性的诸多因素， 并 提出改善混凝土泵送施 工的各种技术措施 ， 以指导混凝 土生产及泵送施工 过 程 。 1泵 送技 术的 发展 1 1混凝 土泵 发展 泵送混凝土技术是在压力下通过硬导管或者软 管输送到施工现场指定位置 的一种运输方法 ， 1 9 2 7 年德国的弗里茨 海尔 ( F r i t z He l 1 ) 设计制造了第 一 次获得成果应用 的混凝土泵 ， 并逐渐成 为现代建 筑施工的重要技术手段 ， 广泛用于各类土木 、 建筑工 程中。1 9 5 9年德国的施维英 ( S c h w i n g ) 公 司生产 出 第一台全液压的混凝土泵 ， 此后又研制了混凝 土车 载泵 ， 是混凝土泵 由固定式发展为可移动动式 。美 、 英 、 法 、 日等 国家 也相继 生产 ， 应 用 了混凝 土泵 ， 并具 有较高的混凝土泵送技术水平。 1 2国 内混凝 土泵送技 术 2 0世纪 6 0年代国内开始仿制并 自行研制混凝 土泵 ， 2 0世纪 8 0年代混凝土泵逐渐应用到水电、 桥 梁 、 隧道 、 高层建筑等工程建设 当中， 业 内开始关注 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 41 5 作者简介 ： 李勇( 1 9 7 2 - )， 男， 山西省 晋中市人 ， 毕业于西南交通大学 ， 本科学历 ， 高级工程师 ， 中铁六局 集团太原 铁路建设 有 限 公司总工程师。 3 0 混凝土泵送施工技 术并 出台了行业 相关 的标 准规 程 。虽然 泵送 混凝 土技 术 在 我 国起 步 较 晚 ， 但 近 年 来随着城市化进程的加快 以及公路、 铁路等交通基 础设施的迅猛发展 ， 泵送混凝土施工技术亦 日臻成 熟 ， 泵送 混凝 土在 混 凝 土 工 程施 工 中所 占 的 比例 越 来越 高 。 由于混凝 土本 身的多样性和施工 工艺的复杂 性 ， 在普遍采用泵送施工技术的条件下 ， 混凝土泵送 施工中出现的各种问题也是层 出不穷 ， 特别是近年 来 ， 以铁路混凝土为代表的高性能混凝土在泵送施 工 中较 易 出现各 类 问 题 ， 已影 响 到 混凝 土质 量 控 制 及 工程 施工 生产 。 2 影 响混 凝土 泵送 的 因素 2 1混凝 土 泵送设 备 1 ) 混凝 土泵 即采用 内燃或 电力能 源驱动机械 和液压系统通过特定的设计构造和控制系统将混凝 土排出或吸人。由于混凝土泵 的设计模式 、 移动方 式和生产厂家繁多， 结构形式不尽相 同， 目前普遍采 用液压活塞式混凝土泵 ， 本文不再累述 。但各种混 凝土 泵 均有共 同 目标 即 ： 将 混凝 土输 送 到指定 位 置 。 2 ) 将生产好 的混凝 土拌 合物输送到建筑 施工 的指定位置 ， 混凝土泵在整个系统工程 当中起着至 关重要的作用。工 欲善其事 ， 必先利其器。机械设 备均有其 自身的额定功率 ( w) 、 适用范围和结构特 性 ， 混凝 土 泵也 不 例 外 ， 如 输 送 压 力 ( MP a ) 、 输 送 量 ( m h ) 、 额定功率 ( k W) 等多项技术参数。施工技 术人员应根据工程特点、 施工方案 、 混凝土工作性能 等综合考虑分析 ， 采用满足泵送施工要求 的混凝土 泵送设备 ， 否则 ， 即便其他各种因素均属正常的情况 下 ， 采用 “ 小马拉大车” 的设备将难 以正常完成施工 过 程 。 3 ) 混凝土泵操作人员对设备 的熟练程度 、 操作 第 4 0卷 李 勇 ： 影响 泵送 混凝 土施 工性能 因素的探析 第 7期 使用手法及与施工人员配合等诸多因素也会对混凝 土泵送施工环节起到重要 的影 响。例如 ： 在某大型 铁路钢管拱桥的拱脚部位混凝土泵送浇注现场 ， 由 于工 况条 件艰 难 ， 现场采 用 4 7 m泵 车垂 直 向下泵 送 施工 ， 泵车操作人员对铁路高性能混凝土 尚不熟悉 ， 且较为个性固执 ， 在泵送作业期 间等待混凝土罐车 时， 笔者几次要求其 泵车采用 间歇泵送 方式 ， 每隔 3 m i n 左右进行 一次正 、 反泵 送操作 ， 以防止泵 车输 送管内的混凝土拌合物的浆体因长时间处于重力作 用下流失 ， 而导致在弯头处的混凝 土堵塞泵管 。但 泵车操作人员不与理会 ， 而是将泵车熄火 ， 使泵车布 料臂杆处于垂直 向下状态 ， 而造成泵车输送管堵塞 。 2 2混 凝 土 工 作 性 1 ) 混凝土 的起源 历史久远 ， 其成分组 成、 结构 形式等几经更迭 ， 从古代起 ， 建设者就试图寻找一种 能够将石子 ( 石块 ) 或砖块胶结在一起的材料 ， 发展 至现代 以水泥起 主要 胶结作用 的建筑用 材料。而 今 ， 为适应复杂多样的各类建筑和施工要求 ， 建设者 们又负与混凝土应具有更好 的泵送施工性能 ， 混凝 土的材料组成、 工作性能亦随之改变以适应设备 、 环 境 等各 方面 的要 求 。 2 ) 新 拌 混 凝 土 的 工作 性 能 对 混 凝 土 的 可 泵 性 非 常重要 。易于 泵送 的混 凝土 应该 是 以相对 均 匀近 似流 体形 式存 在 ； 且 混 凝 土 拌合 物 的具 有 良好 的触 变性 ， 即“ 混 凝 土材 料 在 剪 切 力 的作 用 下 表 面 粘 性 降低 ， 紧接着当剪切力移开时逐渐恢复 ， 其影响是随 时间而变化 的” 。根据现行标 准规 范 ， 通 常以坍落 度( 坍落扩展度) 综合表征混凝土拌合 物工作性能 和可泵性能 ， 但单纯从坍落度 ( 坍落扩展度 ) 的检测 指标亦不能全面反映混凝 土的可泵性能。例如 ： 随 着聚羧酸系高性能减水剂 的大量使用 ， 铁路高性能 混 凝 土具 有一 个 显 著 的 特征 ： 低 水 胶 比。低 水 胶 比 的混凝土因触变性不良、 内聚力较大 ， 造成拌合物非 常黏 ， 从 而容 易导致 泵送 困难 的问题 ， 曾经 在 某高 速 铁路连续梁混凝土泵送浇注施工现场 ， 混凝土拌合 物的工作性试验指标 ( 坍落度 2 3 0 mm、 坍落扩展度 5 6 0 mm) 满足泵送要求 ， 但是 由于拌合物太黏( 并非 混凝土离析堵 管) 混 凝土泵车仍无法 正常泵送 ， 造 成施 工 停滞 。 2 3 混 凝 土 配 合 比 设 计 1 ) 混凝土配合 比设计直接影 响拌 合物工作性 能 和硬 化后 混凝 土 的力 学 及 耐 久性 能 ， 一 个 良好 的 配合比设计是满足泵送施工要求的基本条件。混凝 土配合 比设计遵循 四个基本要求 ： 耐久性 、 经济性 、 工作性 、 强度 ， 从另一个层面讲配合 比本身也是对各 种材料用量的把握 ， 平衡 、 妥协各种 因素 ， 以满足基 本性能要求 。一名优秀的混凝土工程师可以根据混 凝土所用的各种原材料在配合 比中发挥其最大的效 果 ， 以尽可能满足施工生产要求 ， 同时 ， 不 同的设计 者 亦可 能产 生异 曲 同工 之 妙 。例 如 ： 细 骨 料 在 混凝 土 配合 比中对泵 送性 能 的影 响。某 泵送 性能 较差 的 混凝土拌合物 ， 其浆体对骨料的包裹性不 良、 骨料有 堆 积现 象 ， 容 易造 成 混 凝 土拌 合物 在 输 送 管 道 内堆 积并 堵 塞管 道 ， 其 可 能 的 原 因是 ： 细 骨 料 的级 配较 差 、 各粒径组成中的细颗粒较少 ， 可适 当提高砂率或 增加胶 材 用量 以保证 基 本泵 送 混凝 土 的整 体 流 变性 。 2 ) 混 凝 土 是 由多 个 无 机 材 料 组 分 混 合 而 成 的 一 个有机整体 。各组成材料之间既互相制约又互相 促进 ， 并相互 融合 、 激 发得 以整体混凝 土性能 的体 现。混凝土博大精深 ， 工程部位 、 施工环境 、 原材料 品质 、 强度等级、 耐久性要求等不尽相 同， 总而言之 ， 设计 者在 配合 比设 计过 程 中应灵 活运 用专 业知 识 和 混凝土整体性特点， 经过试验确定满足泵送施工和 各项 性 能的混 凝土 。 2 4泵 送管道 布 置 1 ) 混凝土经过泵送能否顺利到达指定位置 ， 其 输 送 管道 是在整 个 泵 送 过 程 中 的重 要 一 环 ， 混 凝 土 输送管应根据工程特点、 粗骨料最大粒径、 拌合物性 能、 施工场地条件、 混凝土浇筑方案等进行合理选型 和布置， 输送管布置宜平直、 减少弯头用量。输送管 道 可 以是 硬管 ， 也可 以是 重 型软管 ， 但重 型软 管不 如 硬 管性 能好 ， 混 凝 土在 其 管 内运 动 中 收 到 的阻 力 更 大。管道及之间的接头应 密闭， 以防止混凝土拌合 物在管 内受到挤压时浆体从接头或破裂的缝隙中漏 掉 ， 造 成骨 料堆 积 、 堵 塞管 道 。 2 ) 混凝土输送管 道主要是配合 固定式混凝 土 拖 泵 ( 地 泵 ) 使 用 ， 对 于 地 形 复 杂 、 施 工 难 度 大 的 工 程 结构 ， 混凝 土输 送管 道 布置应 编 制专项 的方 案 ， 但 施工技术人员往往忽视其对泵送施工过程的影 响， 一 但发生情况 ， 盲 目归 罪于混凝土配 合 比的问题。 例如 ： 在某运煤专用线的铁 路连续梁体混凝土泵送 施 工 现 场 ， 因地 形 受 限、 工 地 采 用 固定 式 拖 泵 ( 地 泵 ) 进行 混凝 土泵 送 ， 现 场 管 道布 置 基本 形式 为 ： 水 平( 2 0 IT I )一垂直 ( 5 0 m)一水平 ( 2 0 m) ， 但泵送施 工中总是出现“ 爆 管” 的问题。经过现场勘查 ， “ 爆 管” 系拖泵水平输送管道间的接头几经“ 爆开” 。排 (下转 第 7 4 页) 第 7期 王严卿 ， 等 ： 试论工程建设项 目造价控制 的方 法 第 4 O卷 资估算或是设计总概算时， 还必须 报原审批单位批 准后方可发 出设计变更通知单 。 4 2 2加强施工过程管理 ， 科学组织施工 。 施工单位要加强施工过程管理 ， 科学组织施工。 对关键 阶段要重点控制 ， 每个工程应在保证质量 的 前提下， 对各种施工方案进行技术上、 经济上 的对 比 分析 ， 从中选出既经济又快捷又安全的施工方法 5竣工 结算 阶段 的工 程造价 控 制 5 1 竣工结算阶段的存在的问题 在竣工结算阶段， 施工单位为了提高经济收入 ， 在编制工程结算书时常常有意高算 多算工程量 ， 高 套定额单价 ， 高报材料价， 提供高出市场价很多的材 料 发票 。 5 2 竣 工结 算阶段 的 工程造 价控 制 在竣工阶段 ， 建设单位 和施工单 位要严格按照 工程合同书来进行竣工结算 ， 对工程量核算做到准 确无误 ， 对工程单价套价做 到合理合法。特别是对 于在工程合 同中根据市场价定价 的大宗建筑材 料 ， 应参考 当时当地市场价及相关政府部门发布的权威 材料公布价格 ， 施工单位应提供 当时当地合适的购 买发票 ， 双方根据合同确定一致公认合理的市场价。 6 结 束语 目前我 国工程建设项 目的造价控制管理工作还 处于起步阶段 ， 很多工程信息及资料库建立不完善 ， 工程造价管理还很滞后。工程项 目的决策和设计方 面还存在各种各样的问题 。这就要求广大工程建设 人员要充分认识工程造价控制的重要性 ， 更要让工 程建设决策者认识到工程造价控制不光是造价人员 的事情 ， 更是每一位工程建设参 与者份 内之事。提 高工程项 目造价管理 ， 最大限度地发挥建筑产 品的 经济性能应是每一个工程建设参与者应尽到的一份 责任 ! 参 考文献 柯洪 。 等 主编 工程造价计价与控制 北京 ： 中国计划 出版社 ( 上 接 第 3 1页 ) 出泵送设备 、 混凝 土的因素外 ， 经过分析和观察 ， 此 问题 主要 是 水平 输 送 管 道 固定 不 牢造 成 ， 由于 采用 固定式拖泵 ， 在其泵送过程中， 设备产生后座力而造 成相对输送管道的前后移动 ， 使得管道接头“ 拔脱” ， 经过加固拖泵支腿 、 输送管支架 、 更换高压接头管箍 后 ， 后续施工过程中基本没在 出现此类“ 爆管” 现象。 3 改善 混凝 土泵送 施 工 的措 施 在混 凝土 泵送 施工 过程 中 ， 泵 送 设备 、 混 凝 土 性 能、 管道布置 、 人员组织等各方 面因素均影 响、 制约 着 整个 环节 能否顺 利 。正 如上 述 文 中列 举部 分 主要 影响因素并针对相应问题具体分析 ： 1 ) 混凝 土泵送 设备 的选 择应 根 据 混凝 土 输 送管 路系统布置方案及浇筑工程量、 浇筑进度以及混凝 土工作性能、 设备状况等施工具体条件确定混凝 土 泵的型号 、 类型 。泵送施工中， 特别是铁路高性能混 凝 土 遇 到 泵 送 困难 的 问题 时 ， 选 择 与 之 匹 配 的 混凝 土泵送设备或挡位是决定泵送效果的关键。 2 ) 混凝土工作性能是影响泵送效率的瓶颈， 良好 的工作性对混凝土泵送施工甚为重要 ， 混凝土生产人员 应依据材料、 环境等因素的变化适时调整混凝土工作性 能保证其相对稳定、 品质均匀 ， 以服务泵送施工。 7 4 3 ) 混凝土配合比设计是决定混凝土各项性能的 前提条件 ， 良好 的配合 比设计参数很 大程度上左右 着泵送施工情况 ， 配合 比设计人员应依据材料品质 、 设计要求 、 工况设备条件、 环境 因素等综合考 虑、 并 经过试验确定满足设计 、 施工要求 的混凝土配合 比， 尤其是实际施工 生产 中灵 活运用 主次矛盾 的平衡 关 系 。 4 ) 泵送管道布 置是混凝 土泵送施 工 中人 为影 响泵送效果 的重要因素 ， 施工技术人员应结合现有 的经验 、 具体 问题具体 分析 、 发散思 维制定科 学合 理的管道 布置方 案 ， 尽量 减 少泵 送施 工 中 的不 利 条件 。 4结束语 混凝 土是 由多 个无 机材 料组 份 混 合 而成 的一个 有机且复杂 整体。而混凝土泵 送工作 流程又涵 盖 了： 材料、 设备 、 环境 、 人员等多种 因素 ， 诸多因素均 对这个相对复杂的整体产生内在或外在 的影响。归 根结底 ， 人是影响这个 系统工程 中的核 心所在。文 章举例施工出现问题 ， 从宏观层面分别加以分析 、 阐 述 ， 意在启发工程施工建设者对混凝土泵送过程 的 整体理解 ， 若 能 综合 运用 幸 能起 到 四两拨 千斤 的 效 果 。