水工泵送混凝土施工技术分析

□张存胜(河南省水利第二工程局)

一、水工混凝土的主要特点

用于水利水电工程建筑物的混凝土与钢筋混凝土称为水工混凝土。水工混凝土与工业及民用建筑混凝土不同，它除强度要求外，还要根据其所处部位和工作条件，分别满足抗渗、抗冻、抗裂(抗拉)、抗冲耐磨、抗风化和抗侵蚀等要求。水工混凝土施工还具有以下特点：

（一）工程量大，工期长

大中型水利水电工程的混凝土工程量通常都有几十万至几百万立方米，一般需要经历3～5a或更多的时间才能完成。

（二）温度控制要求严格

水工混凝土多属于大体积混凝土，通常需要分缝、分块进行浇筑。为了防止混凝土产生温度裂缝，保证建筑物的整体性，必须根据当地的气温条件，对混凝土采取严格的温度控制、表面保护和接触灌浆等技术措施。

（三）施工条件困难

水工混凝土施工多为大范围、露天作业，且多位于高山峡谷地区，施工运输和施工机械布置受到地形、地质水文气象等自然条件的限制。

（四）优先使用散装水泥

目前，我国的建筑业施工，主要使用袋装水泥，而水工混凝土则规定优先使用散装水泥。在水工混凝土中使用散装水泥可以方便施工、降低成本、改善环境、满足大规模的需求，是一项技术成熟、可靠性高的施工新技术。

（五）水工混凝土中应掺入掺合料

水工混凝土通常由胶凝材料、骨料、砂和水等组成，随着工程的需要，掺合料已成为水工混凝土中不可缺少的第5组分。混凝土中掺入掺合料后，可以降低水化热，抑制碱骨料反应，节约水泥，降低成本，综合效益非常显著。常见掺合料有粉煤灰(也有用作胶凝材料)、沸石粉、硅粉、氧化镁、矿粉、金属或非金属矿渣等。

（六）水工混凝土中必须掺外加剂

10多年来，混凝土外加剂技术飞速发展，品种越来越多，性能越来越好，技术也越来越完善，为此，规定在混凝土中必须掺外加剂。目前常用的外加剂有：引气剂、普通减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝剂、泵送剂等。在水工混凝土中掺入外加剂后，能够改善混凝土和易性，调整凝结时间，提高各项物理力学性能和耐久性，增强混凝土适应环境的能力等。

（七）施工机械化程度高

由于水工混凝土本身所具有的工程量大的特点，为了保证工程质量和工期，必须采用机械化的施工手段，选择技术先进、经济合理的施工方案。目前，大型水利水电工程混凝土施工，主要依靠塔带机、皮带机、门机或塔机加吊罐等施工机械来输送混凝土，但有些施工点(如隧道、塔、柱、桥梁和水上工程等)使用上述施工机械很难完成混凝土的输送，或者受体型和地理条件的限制，选择以上施工设备不经济，此种情况只能采用泵送。

二、水工泵送混凝土施工

混凝土工程施工在水利水电工程建设中占有重要地位，特别是重要枢纽工程和大方量混凝土工程，其施工速度直接影响着建设工期，施工质量的好坏影响工程的安危。据粗略统计，用于混凝土施工的各种费用约占工程总投资的50%～70%甚至更高。因此选择合理的施工工艺，优化施工组织设计，不断提高施工技术水平，对保证工程质量、降低造价、缩短建设周期具有重要作用。

(一)混凝土的泵送

为保证把混凝土拌和物顺利地用混凝土泵经输送管送至浇筑地点，必须在正式泵送前做好一系列的准备工作。主要包括以下几点。

1.模板和支撑的检查

在泵送前要逐块、逐件检查，以保证顺利施工和结构的形状、尺寸。同时要检查布料设备，使其不得碰撞或直接放置在模板上，对布料杆下的模板和支撑要适当加固。

2.结构钢筋骨架的检查

在泵送前要认真检查钢筋的位置、规格、根数、绑扎情况，在正式浇筑混凝土之前进行验收，并由监理工程师签字。板和大体积块体结构的水平钢筋骨架(网)，应设置足够的钢筋撑脚或钢支架，钢筋骨架重要节点处宜采取专门的加固措施。

3.检查混凝土泵的放置

混凝土泵在泵送混凝土时有脉冲式振动，如果放置处地基不坚实稳定，或有一定的坡度，很有可能因振动而使混凝土泵或泵车滑动，造成不必要的麻烦，所以应将泵车垫平固定。

4.检查施工组织方面的准备

混凝土泵送施工是一个多方配合、相互协作、综合保证、全面管理的系统工程，必须做好施工组织方面的准备工作。检查的内容主要包括：混凝土泵的操作人员是否经过专门培训，是否有劳动部门颁发的上岗证书；水、电、道路是否畅通；指挥人员、管理人员、通讯设备是否齐全；混凝土泵、搅拌运输车、浇筑地点是否明确、协调；施工进度计划是否落实等。开泵前须检查配管接头是否完全封闭，泵的各部位是否正常，检查水、电源接通情况，测量电压并注意保护电缆，确定无误后方可开泵，将其真空值抽至规定值，空载运转，检查活塞杆与泵体、机件一切正常后，才能正式投入使用。为防止初泵送时混凝土配合比的改变，在正式泵送前应用水、水泥浆、水泥砂浆进行预泵送，以润滑泵和输送管内壁，一般1m3水泥砂浆可润滑约300m长的管道。

5.混凝土输送泵的操作注意事项

混凝土泵的操作方法是否正确，不仅直接影响混凝土的泵送效果，而且也影响混凝土泵的使用寿命。所以，在压送混凝土时，混凝土输送泵的操作注意以下几个方面。

（1）开始泵送混凝土时，混凝土泵应处于低速、匀速并随时可反泵的状态，并时刻观察泵的输送压力，当确认各方面均正常后，才能提高到正常运转速度。

（2）混凝土泵送要连续进行，尽量避免出现泵送中断。混凝土在输送管连续压送时处于运动状态，匀质性好；压送出现中断时，输送管内的混凝土处于静止状态，混凝土就会产生泌水，混凝土中的骨料也会按照密度不同而下沉分层，停歇的时间越长，越容易使混凝土产生离析，还可能引起输送管道的堵塞。如果出现不正常情况，宁可降低泵送速度，也要保证泵送连续进行，但从搅拌出机至浇筑的时间不得超过1.5h。

（3）如果由于技术或组织上的原因，在迫不得已停泵时，每隔45min开泵一次，使泵正转和反转各两个冲程，同时开动料斗中的搅拌器，使之搅拌3～4转，以防止混凝土离析。如果泵送时间超过45min，或混凝土出现离析现象，应及时用压力水或其他方法冲洗输送管，清除管内残留的混凝土。

（二）混凝土的浇筑

混凝土的浇筑，应预先根据工程结构特点、平面形状和几何尺寸、混凝土制备设备和运输设备的供应能力、泵送设备的泵送能力、劳动力和管理水平，以及施工场地大小、运输道路情况等条件，划分混凝土浇筑区域，明确设备和人员的分工，以保证浇筑结构的整体性和按计划进行浇筑。

混凝土作业分两次完成，首先底板浇筑采用斜面分层法，以减少管道搭拆工作量，然后浇筑4道侧墙和顶板。每道侧墙以50cm厚度分层布料，4道侧墙均衡上升。当混凝土达到顶板下皮高程后，采用斜面分层法浇筑顶板混凝土。混凝土入仓后要边浇筑边由人工平仓，平仓过程中防止混凝土离析和骨料堆积。如发现骨料堆积由人工将集中骨料分散，不准用砂浆覆盖。

混凝土采用HZ-50(70)插入式振动器振捣，振捣采用垂直振捣的方法。振动器的操作要做到“快插慢拔”，在振捣过程中，将振动棒上下略微抽动，以使上下振捣均匀。在振捣上层混凝土时，振动棒插入下层混凝土中5cm左右，消除两层之间的接缝。振捣时一般每点振捣时间为20～30s，直至混凝土表面不再显著下沉，不再出现气泡，表面开始泛出灰浆为准。振动器插点要均匀排列，采用“行列式”的次序移动，以免造成混乱发生漏振、过振，每次移动位置的距离不大于振动棒作用半径R的1.5倍。采用斜面分层法浇筑混凝土时，振捣工作从浇筑层的下端开始，逐渐上移，以保证混凝土的质量。