混凝土泵送压力及其确定.pdf

的距离,也就是取决于凸轮环2右上半部分凸轮相对于中间位置豁口的大小,这个豁口的大小也可以相 同的方法调节。相反地,如果倒顺手把4处于一定位置,此时振动存在的话,然后将其逐渐回复中位,当自动振动开关1的触轮刚刚脱开与凸轮环2的接触时,电路立即断开,振动也立即停止。此时压路机的行驶 速度正是起振时的速度,也就是按工况要求所调定的值。振动停止时间为直到 压路机重新达到调定值的行驶速度为止。同样地,利用中位开关和凸轮环可以实现自动控制洒水,使之与振动工况同步,更好地提高路面的压实质量。3工作速度控制机构采用工作速度控制机构,能够使压路机的工作速度在一段甚至整个一条路面的施工中保持一致,这样就不会因工作速度的不稳定而引起各点或各段的密实度不均匀,而影响路面的压实质量。如图2所示,为该机构工作示 意图。当 限速机构不起作用时,挡销5处于 图1所示位置,或者限速 螺钉6与前进限速挡块9及后退限速挡块 1 0处于自由状态,即可以沿着支架3的槽滑动。当应用限速机构时,只须向左推入挡销5,同时将前进 限速挡块9和 后退 限速挡块1 0用限速螺钉6锁定于支架3的某一位置。压路机工作时,将倒顺手把4移动,l到被限速挡块挡住为止;那么,压路机的工作速度就是一定值,这一定值可以保持在一段或整条路 面施工中始终不变。图2作业速 度控制机构示意图当然,根据上述要求,前进和后退速度必 须一致;也就是说,前进限速挡块9和 后退限速挡块1 0相对于中位应该对称。由于压路机一般都安装有速度表,因此参照速度表,这点很容易实现。如果要废止限速功能,只须将挡销5向右拉动,或将限速螺钉6松动即可。混凝土泵送压力及其确定沈阳工程机械厂姚倩内容提要本文论述了混凝土在 泵送时,泵送阻力的产生及 泵送阻力与各种因素的相互关系。结合泵送混凝土实际情况确定泵送压力。关键词:混凝土泵混凝土泵送压力混凝土 泵送压力是指混凝土泵在工作时,混凝土活塞前端的压力,它是随着混凝土 在管路中流动阻力的增加而增加。某一 型号的混凝土泵的最大泵送压力是由其本身设计而限定的。在采用泵送混凝土施工时,由各种因素产生的混凝土流动阻力之和不能大于 混凝土泵的建筑机械1994(9)最大泵送压力,否则混凝土便不能通过混凝土泵泵送。因此在施工现场要考虑实 际混凝土输送时产生的阻力,并且要选择好与之相匹配的混凝土泵。1混凝土泵送阻力与其它因素的相互关系影响混凝土泵送阻力的因素很多,但主要29就越大,所需的泵送压力也就越高。泵送压力从混凝土泵出口处最高降低到管路末端为零。n,3/h粼夕移八萝0 08 06 04 0加。喇划蜂洲鸯明因素是混凝土在管路中流动时与管壁间的摩擦和混凝土自身性质等因素。1.1泵送阻力与输送管路间的关系混凝土开始运动时的摩擦力相当于混凝土与管路内壁的粘着力。混凝土开始运动以后,摩擦阻力的增量与混凝土在管路的流速成线性关系。摩擦阻力可以用“柱塞流”与输送管路内表面之间的摩擦力关系表示:f一Kl十 KZv式中了管路对于柱塞流单位面积的阻力Kl一粘着系数KZ一速度系数V一混凝土在管路中的流速从上式可知,泵送阻力随着 混凝土在管路中的流速增加而增加。混凝土在管路中的流速对压力损失的影响见 图1。诱10 0价1 2 5二_上111,(流速1234nl/s图2管径与流速、流 t 关系0.02曰曰曰)霎霎霎1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1洲洲洲洲洲洲洲刊刊刊刊刊刊万万万护产产/夕夕夕夕 尸尸尸尸J J J尸尸/门门门门门门门l l l绪绪绪绪绪绪薰薰薰薰薰薰薰薰薰薰薰下下一一一一困困困一一一一一一一一一一一一口口尸尸护产产仁仁仁曰曰护护/尸尸尸尸J J J口口口口口口口口口口口口口口砂砂户户产产产)脚一一一产产产尹尹尹尹尹尹,2,_,二t:、齐、p一令K+K:(+首)V+p95n甲x式中尸一泵送阻力(MPa)r一输送管路直径(m)丽一混凝土在输送管路内平均流速(m/s)tl一在活塞推动下混凝土流动时间九一分配阀换 向时混凝土停止流动的时间p一混凝土密度(kg/m,)g一重力加速度(g一9.SN/kg)Kl一粘着系数(MPa)Kl=(3.0 0一0.15)X10一4KZ一速度系数(MPa/m/s)KZ=(4.0 0一0.15)X10一4尹-输送管轴线与水平面的夹角s一混凝土坍落度(cm)x一输送管路长度(cm)混凝土泵送阻力还随混凝土浇注高度的升高而增加。尸一P.ghh一垂直高度(m)垂直向上泵送混凝土所产生的泵送阻力仅与垂直高度和混凝土容重有关。例如,10 Om高度的输送管路内混凝土可产生约2.SMP a的静压力。在垂直向上泵送混凝土时,必须额外的克服这种静压力。混凝土输送管道的弯折也将导致泵送阻力途筑机械19 94(9)咤上00.己芝)久0.60.81.01.2流速m/s0.60.8 1.0t.2流速m/s(b)图1流速对压力损失的影响(a)4英寸输送管(b)5英寸输送管当混凝土泵在额定输送量条件下工作时,混凝土在管路中的流速随管路直径的缩小而加快并增加泵送阻力。因此选择不同直径的管路也影响着泵送阻力。如图2所示,表明 了流速对管路直径与输送量之间的相互关系。在给定管路直径的情况下,混凝土在管路中的流速与混凝土输送量成正比。混凝土输送量增加,流速也加大,因而泵送阻力也增加。混凝土输出量与泵送阻力呈线性关系。泵送阻力的增加与混凝土浇注距 离成正比。这就是说,混凝土在管路内壁产生摩擦,摩擦表面越大,即管路长度越长,混凝土流动阻力30n U幽肠2.3.的增加。这取决于弯管的角度以及半径。半径rlm角度90 0的弯管所产生的阻力相当于 一根长3m的水平铺设管路的泵送阻力。表1所示为各种半径,角度的弯管相当于水平管路泵送阻力的换算。表1弯管换算成水平长度(相当水平直管米数)弯弯管(r为弯管 半径)直管(m)r r rlm m m900 0 03 3 3.4 4 4 4 450 0 01.5 5 53 3 3 3 30。l l l1 1 1 1 150 0 00.5 5 5r r r0.sm m m900 0 06 6 64 4 4 4 450 0 03 3 33 3 3 3 300 0 02 2 21 1 1 1 150 0 01 1 1l l l厂厂厂厂l l l,6n,ml l l门门门门l l l/,厂厂厂厂/弋弋容积效率率 r一一一10 0下下r r r lOO口沪声尹尹坍落度图3混凝土坍落度与泵送阻力的关系在整个一条铺设完整的混凝土管道上来计算所有弯管相当于水平管路的长度可采用下面的经验公式:当弯管半径为lm时相 当水平度(m)-所有弯管的角度之和30当弯管半径为0.sm时相当水平长度(m)-所有弯管的角度之和1 51.2泵送阻力与混凝土质 量 的关系混凝土本身的质量对泵送阻力的影响也比较大。主要表现在混凝土坍落度和细物料的含量。(1)混凝土坍落度混凝土坍落度是影响混凝土可泵性的重要因素之 一,它也对泵送阻力影响较大。干硬性混凝土“流动性”不同于塑性混凝土。例如坍落度、10 cm的混凝土比坍落度:s cm的混凝土容易流动,所以只需较低的泵送压力。而干硬性混凝土 不易变形,需要较大的泵送压力才能通过管路输送。图3表示 了泵送阻力是如何受混凝土坍落度影响的。同时也可以看出在低坍落度时,混凝土中最大骨料的粒径也影响着泵送压力。改变混凝土的含水量或其它 因素可改变其坍落度,泵送阻力也相应得以改变。图3所示为混凝土。通过直径价lo om m,长度10 0m管路输送时,随着混凝土坍落度降低,而泵送 阻力升高。当混凝土坍落度:10 cm时;加入适量的水对于泵送阻力影响较小。如果混凝土坍落度,s cm时,加入微量的水会使泵送阻力大大降低。例如在混凝土中加入3oL/m”水时,会使坍落度:一4 cm的混凝土变为坍落度:一10 cm的混凝土,从而大大降低泵送阻力。(幻混凝土中细物料的含量细物料是粒径小于0.2 5m m以下的天然极细砂和水泥,其含量对混凝土的可泵性和泵送压力有着极显著的影响。表2每立米混凝土中应有的细物料含量。表2每立方米 混扭中细物料含t最最大骨料尺寸(m m)细物料含量(kg/m,)0 0 06 3 3 33003 50 0 00 0 03 2 2 23504 00 0 00 0 016 6 640 0450 0 00 0 08 8 8450500 0 00 0 04 4 450 0550 0 0建筑机械199 4(9)上述推荐的细物料的含量对于用卵石拌制的混凝土是足够的。如果混凝土中的粗骨料采用的是人工破碎骨料,由于其表面积较大所以31建议多加入5一1 0%的细物料,以满足可泵性并降低泵送压力。只田刊娜熙细物料戮鹦600kgo八6m m骨料S S S S S S S S S S S S S S S :.万万万万(L 拳性全全暑烈烈时_ _ _ _ _之之之之之之之之之之之之之之之之之之之之率%I I I I I I I1 1 1可一)/土土土土土土土土土皿谷积兄兄兄兄飞飞飞飞/尹q q q 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一/0 0 0 女一一予予花花川川川厂-、吧吧沙沙广广广广L L L L Li i i L,!r r ri i i i i巫r二二三亘生望吐丝塑啦径0/6 5mm图4细物料含l与泵送压力F低于0.2 5mm的细物料、例如:尸二4cokg派味 着 含 3 2okg水泥、在粗丹钊和 砂中努有只okg细物料、水泥可由细物料如石粉或煤灰等 代替(最多不超过30环)。-一在恒定含水髦时的曲线S堵塞一 一一一 一良好的可泵性极限注意:为了达到良好可泵性及最小泵送压力 要将细物料含量调正到数值M 点一-一一细物料含量被改变时、坍 落度相同及 含 水量适当匹配情况下,可能产生泵的压力分布在每立方米混凝土中含水量相同情况下,如细物料含量符合表2的规定,其泵送阻力最/J、。如果细物料含量高于表2的规 定,泵送阻力就会增大。例如:最大骨料粒径为()一3 之n l l n的混凝土 细物 料 含 量不是40okg/cm3而是50 okg/m3时,在其含水量相同情况下泵送阻力就会比标准时高1 5%。如果细物料含量低于上述所列标准值,那么在含水量相同情况下其泵送阻力增加的会更大。同时混凝土泵的 吸入效率也降低。可 采用多加入水的方法,用水来替代所欠缺的细物料,32以便填充空间和保持一个可泵性相适应的坍落度。但易使混凝土在泵送中产生渗漏和堵塞,同时加入水量过多会使混凝土产生离析而 不能泵送。值得注 意 的是当混凝土中低 于0.2 5mm的细物料含量达到表2的规定值,就会 出现 最小泵送力(最 小值 M)及较高的容积效率(见 图4)。其物理原因是这时所有的混凝土空 间均 被填充,即达到饱合,因此必要的含水量就达到最小值。遵守M最小值意味着含水量最小,混凝土强度最大,泵送阻力 最小,容积效率也高。如果 改变了水泥含量而其它一些因素相同,尤其是含水量相同时,那么就会对泵送阻力产生显著的形响。2使用泵送压力性能图确定泵送阻力使用 泵送压 力性能 图(图6),只要知道在混凝土 施 工 现场混凝土的水平和垂直浇注 距离,弯管数量和角度,混凝土坍落度以及管路直径就能确定混凝土泵在某一给定输送量条件下所需要的泵送压力。泵送压 力性能 图是德国普茨迈斯特公司根据多年施工现场积累的经验而科学制定的,并于19 7 7年首次发表先后经过 多次修改,适用于混凝土实际泵送时的泵送压力确定。该泵送压力性能图适用 于符合德国标准D IMlo45中规定的骨料级配 曲线B3 2的混凝土。(1)确定混凝土输送量混凝土输送量与混凝土 在输送管路中的流速和泵送阻力有关。因此应首先确定混凝土输送量。这个混凝土输送量必须是混凝土 泵工作时的实际输送量。混凝土输送量 在泵送压力性能图的纵座标上。如果 施 工 现场需 要浇注 5 0m3/h的混凝土,而使用最大输送量为5 0m3/h的混凝土 泵,只有每小时运行6 0分钟的情况下才能完成额定 的工作量。而在现场施工却很少 有这种理想的条件。实际上在施工现场,由于混凝土布料杆时常要移动出料的位置,混凝土搅拌输送车往往不能及时为 混凝土泵供料。因此混凝土泵 的工作因素只能达到 7 5%(即每小时最多有效工撞筑机械1994(9)作4 5分钟)。所谓7 5%的工作因素是指当所需混凝土输送量为 5 0m3/h时,混凝土泵必须在45分钟内泵送完5 0m“的混凝土。实际上 泵机工作为每小时输出 6 7m3的混凝土。因此在泵送性能图上标出的输送量应为混凝土泵实际输送量。干硬性混凝土是不易排吸的,当根据所需输送量选择混凝土泵时,必须考虑到 在使用干硬性或粗骨料混 凝土时,泵的吸入效 率仅为8 0%左右。因此有时要校正混凝土的输送量,但是对管路内混凝土 流速影 响 不大,所以在确 定泵送压力时可以不考虑。(2)管路直径在泵送压 力性能图(图 6)的右上方F项线上的直线为各种管路名义直径。泵送压力与管路直径成反比,输送管路直径越小泵送压力就越大。目前较普遍使用的是笋125m m直径的输送管路。(3)混凝土输送距离混凝土输送距离为整个输送管路的长度,包括水平、垂直距离和弯管。弯管可按表1的换算关系和经验公式进行换算成水平长度,然后把其换算的长度加上水平和垂直距离为混凝土输送距离。混凝土输送距离在泵送压力性能图的右下方L项线内。(4)混凝土坍落度混凝土坍落度在泵送压力性能图的左下方K项限内。混凝土坍落度是通过实际进行测定的。(5)泵送压力从泵送压力性能图左方横坐标上可以看到泵送压力,但该值不包括可能达到的泵送高度。垂直泵送高度所需要的泵送阻力加上上述泵送阻力值才等于整个泵送压力。这个泵送压 力值是指混凝土泵的混凝土 活塞前端的压力。切记不要把泵送压力和液压系统压力混在一起。(6)用泵送压力性能图确定泵送压力实例某一 施工现场,在保证不断提供混凝土的条件下,混凝土平均浇注量为2 5m3/h用以浇注楼板。施工现场按照混凝土泵7 5%的工作因3 4素计算。采用 沪2 5m m输送管路长度为16 0m,4个9 0度二一0.sm的弯管。建筑物最高高度为1 19m,混凝土坍落度:)1 2em。在7 5%的工作因素条件下,当每小时浇注混凝土量为2 5m”/h时,混凝土 泵的混凝土实际输 送量必须 是2 5/0.7 5一3 3.3m丫h约3 5m3/h。测定管路总长度管路总长(包括建筑物高度)160m弯管4根xgoo=3600相当水平长度3600八50=242 4m总计184m建筑物高度11 9m,因此静压力是:1 1 9X 0.025=2.9 75MPa忽3MPa在给定条件下,根据混凝土输送量,使用的管路直径,输送管路 总 长度,混凝土坍落度,用泵送压力性能图确定泵送阻力值为ZMPa再加上垂直部分3MPa,最大泵送压 力为2十3二SMPa。磅筹耘撇Zr、材图5泵送实例在已确定的输送量3 3.3m,/h和 预计的泵送压力SMPa情况下,混凝土泵 泵送能力是:M=3 3.3X S=1 6 6.5功率尸一黑一工婴旦于旦一6 6.6kw乙。匀乙。勺因此混凝土泵必须有6 6.6 kw的所需功率才能满足施工现场的需要,其泵送能力指数应大于16 70在泵送性能图的左上方N象限中输送量和泵送压力两线相交点为所需原动机功率。从图上看大于45 kw小于 7 5kw,所以可选定为迫筑机械1994(9)7 5kw。所选定的混凝土 泵必须具有75 kw,其最大 输送量 为6om3/h,和 最大泵送压力 为7MPa。只】n,翼影拟加纂/妙户b or150130泵送压力业00)笠巴一3.乓巴管路直径政之 纽冬管路长度之匆,宁佗七晚论羲魏氛落度图6泵送压力性能图混凝土中含有小于0.2 5m m细物料4ookg/m3,粗骨料使用卵石、骨料级配曲线为DIN lo45、B3 2在实 际 泵送混凝土施工 中,泵送阻力除了同上述各主要因素有关以外,还要考虑其它 一些 因素的影响。如混凝土输送管路的使用状态(新的管路阻力比较大),施工现场的温度,湿度等都对泵送阻力产生一定的影响。因此在泵送混凝土施工 中,在确 定 泵送压力时一定要在确定泵送阻力的基础上给出一定的余量。余量至少要有1 01 5%。同时还要考虑到做为混凝土泵在工作时,不可能 长时间在最大泵送压力的条件下工作,否则一但遇上质量不好的混凝土流入泵机会造成泵机堵塞。为了使混凝土泵在泵送工作中发挥经济高建筑机械19 94(9)效 的工作,在泵送施工中要确定好泵送压力,选择好泵机。尽可能满足泵送要求,降低泵送阻力,提高泵 机使用寿命,降低使用成本。在实际泵送工作中,随时注 意检查和观察混凝土输送管路的改变和 泵送混凝土质量。以便随时掌握泵送阻力的变化。使泵机发挥其最大的作用。参考文献【1赵志给编著:泵送混凝土,中国建 筑工 业出版社,1 985年9月 幻泵送混凝土及混凝土泵,德国施维英(Sc hwi ng)公司编写【3混凝土 泵送压 力性能图,德国普茨迈斯特(Pwtzmeister)公司编写,2981年35