泵送混凝土的配制与施工

翟旭东

【摘 要】 结合重庆鱼洞南引道大江厂大桥桩基砼施工，总结为节约成本利用弃碴生产的砂石料，详细地介绍了泵送砼的配制及施工中应注意的事项。

【关键词】 混凝土；泵送；配制；施工

引言：

泵送混凝土是以混凝土泵为动力，通过管道将搅拌好的混凝土混合料输送到建筑物的模板中去的混凝土。泵送混凝土除了根据工程设计所需的强度外，还需要根据泵送工艺所需的流动性、不离析、少泌水的要求配制可泵性的混凝土混合料。南引道大江厂大桥总计4万多方的混凝土桩基施工中，我们采用了泵送混凝土的施工工艺，现将泵送混凝土的配制与施工注意事项进行以下总结。

1.泵送混凝土对拌合物的要求

水泥浆体是混凝土组成的基本。混凝土的硬化，依赖于水泥浆体。因此，水泥浆体在结构上基本控制了混凝土的各项物理力学性能，所以，混凝土拌合物必须是：（1）有足够的含浆量，它除了能填充骨料间的所有空隙外，尚有富余使混凝土泵输送管内壁形成薄浆层。（2）浆层内含有较多的水，以在输送管内壁处产生一层水膜，泵送时起到润滑作用。

2.泵送混凝土组成材料及要求

泵送混凝土与普通混凝土相比，区别在于采用高水泥用量、掺外加剂保持水灰比不变、坍落度增大、保水性好和降低水泥水化热等措施来配制，以达到提高混凝土强度和持久性的目的。根据工程实际和泵送混凝土施工工艺要求，在原材料的选择上应注意以下问题：

2.1水泥技术要求：

2.1.1大体积砼的施工中，必须选用水化热低的水泥。

2.1.2水泥的稳定性：水泥体积稳定性好。

2.1.3严禁使用过期或受潮结块的水泥。

根据以上要求，在南引道大江厂大桥桩基混凝土施工中，我们选用了重庆四方砼公司制造的商品砼，采用了普通硅酸盐水泥—四川省石门县坝道牌P.O32.5水泥，因其水化热低，体积安定性好，且各项指标均符合国家相关标准。

2.2粗集料

泵送混凝土的配制及施工中，粗集料的级配、粒径、形状对混凝土拌合物的影响很大。级配良好的粗集料，空隙率小，对节约砂浆和增加混凝土的密实度起很大作用。粗集料中的针片状颗粒含量超过10%时，易产生管道堵塞。根据混凝土泵送要求，结合我公司在南引道大江厂大桥的施工实践，粗集料应达到以下标准：

2.2.1具有良好的连续级配

2.2.2石子的最大粒径不超过混凝土泵输送管内径的1/3

2.2.3吸水率小

2.3细集料

细集料对混凝土拌合物可泵性的影响比粗集料大得多。混凝土拌合物所以能在输送管中顺利流动，是由于砂浆润滑管壁和粗集料浮在砂浆中的缘故。因而要求细集料有良好的级配。细集料的最优级配应用它对混凝土需水量的影响确定，混凝土一般选用通过0.315mm筛孔的细颗粒不少于15%的颗粒级配良好的中砂。由于猴子山隧道处于深山之中，矿产资源受到限制，我们因地制宜、就地取材，利用隧道弃碴制成Mx=3.4的机制粗砂，并采用掺粉煤灰及外加剂、选定合适的水泥用量等一系列措施，改善混凝土的和易性，达到了与中砂同样的泵送效果。

2.4掺合料

为了节约水泥又能保证混凝土拌合物具有必要的可泵性，在配制混凝土时我们掺入了一定数量的粉煤灰。掺粉煤灰不仅对混凝土的流动性和内聚性有良好的作用，而且能够降低混凝土的坍落度损失和水化热、延长凝结时间、减少泌水率、增加密实度和强度。

粉煤灰选用应符合以下指标：

①细度≤20%

②烧失量≤8%

③需水量比≤10.5%

④SO3≤3%

⑤不得使用受潮失效的粉煤灰

3.泵送混凝土的配合比设计

3.1施工配制强度

水灰比、强度、可泵性对泵送混凝土来讲，实际上存在相互制约的因素，泵送混凝土配合比设计最重要的是根据强度指标和可泵性来考虑水灰比值，合理的水灰比不宜大于0.7。

3.3砂率（Sp）

较高的砂率是保证大流动性混凝土不离析、少泌水并具有良好的成型和运输性能的必要条件。因此，泵送混凝土的砂率比非泵送混凝土的砂率要高7%～9%。根据我们的实际工作经验，在水灰比为0.7，砂率按35%～45%選用比较合适。在混凝土拌合物掺入粉煤灰后，砂率宜减小2%～6%。

3.4水泥用量的限值

水泥是泵送混凝土的主要组成材料之一，其用量多少也将直接影响到混凝土的泵送性能。根据我国现行有关标准，每立方米混凝土中水泥用量不宜小于300Kg，水胶比不宜大于0.6。

3.5坍落度取值

评定混凝土可泵性主要是以坍落度来表示，坍落度小，则摩擦阻力大，流动性差，易产生输送管和混凝土泵的磨损。而且输送管阻力增加，压送效率变小，平均压送量降低，使结构物上下部位质量不均匀。在南引道大江厂大桥的施工实践中，我们发现，坍落度取值为16～18cm时混凝土的可泵性能最好。

4.泵送混凝土的施工

4.1混凝土原材料含水量的控制：

为保证混凝土均匀密实，应严格按配合比配料，在投料前应取代表性的粗细骨料进行精确的含水量的测定，据以适当调整混凝土拌合物各组分的用量，各种材料尽可能保持低温，要求混凝土生产时避开高温天气进行，一般在下午6：00以后进行。

4.2拌合及泵送设备的配制见表1：

4.3混凝土的泵送操作

4.3.1为保证泵送顺利，泵送前应先用与混凝土同含砂率的砂浆润滑管路。输送管应严密不漏浆，拆装方便。混凝土搅拌完成后，用混凝土运输车直接将混凝土送入混凝土泵中。泵送开始后，要连续进行，一般不要中断，如有特殊情况，中断时间以不超过15min为宜。如中断时间过长，则应排除混凝土输送管中的混凝土后再进行泵送。浇筑完毕后，应将输送泵及运输管道及时清洗干净。

4.3.2泵管的堵塞和排除

为了防止堵塞，必须注意以下方面：（1）管道是否清洗干净，（2）混凝土的最小水泥用量、最大粗骨料尺寸、砂率和水量是否合适，（3）管道接头是否漏浆，（4）坍落度变化是否太大，（5）搅拌是否均匀搅拌运输时间是否过长，（6）混凝土是否在管道内停留过久而凝固。

管道堵塞后，可采取以下方法进行排除：（1）使混凝土泵重复进行反泵和正泵，逐步吸出堵塞处的混凝土拌合物至料斗中，重新加以搅拌后再进行正常泵送；（2）用木槌敲击输送管，查明堵塞部位，将堵塞处的混凝土拌合物击松后，再通过混凝土泵的反泵和正泵，排除堵塞。（3）以上两种方法都不能排除堵塞时，要卸下堵塞的管子，用人工清除障碍物，然后重新泵送。但在泵送前，应先排除管内的空气方可拧紧管段接头。

4.3.3混凝土振捣

猴子山隧道采用分层浇灌法，按规定全部浇灌完成一层后再进行第二层浇灌，浇灌厚度控制在40～60cm之间，插入式振捣，严禁空震、漏震，振捣时可按交错行列移位，一般以振动作用半径的1.5倍为宜。振动深度应深入到下层混凝土中5～10cm，并在下层混凝土初凝以前振动完成相应部位的上层混凝土，以使上下层混凝土紧密连结。振动时间不可过长或过短，一般以20～30s为宜。

4.3.4模板要求

由于混凝土泵送施工浇筑速度快，混凝土拌合物对模板的侧压力大，为此，在猴子山隧道衬砌施工中，模板采用了液压式衬砌台车的整体钢模板，有足够的强度、刚度和稳定性，较好地控制了模板的侧压力，使混凝土的质量达到了内实外光的要求。

4.4养护

猴子山隧道所处地区属亚热带季风气候，雨量充沛，隧道涌水量大，经现场测试，湿度与温度均能满足混凝土养护条件，因此，采用自然养护。

5 影响混凝土泵送的因素

在对猴子山隧道的泵送混凝土施工的实践过程中，我们总结发现：泵送混凝土的成功与否，主要取决于混凝土拌合物是否具有可泵性，影响混凝土泵送的因素主要表现在以下方面：

5.1水及细粉对混凝土可泵性的影响

水作为整个混凝土拌合物的关键，不但是混凝土拌合物各组分之间的联络物和水泥水化的必要条件，并使混凝土拌合物加水后满足其流动性的要求。如果混凝土拌合物中的细粉（水泥加0.3mm以下的细料）对水没有足够的吸附能力和阻力，就会有一部分水在泵压力作用下，过固体之间的空隙，流向阻力较小的区域内，造成输送管内压力不均匀，以至水先流走，骨料与水泥浆分离，导致混凝土拌合物在泵压下脱水，使管道堵塞，不能泵送。

5.2水泥浆含量的影响

泵送混凝土中，水泥浆填充骨料颗粒之间的空隙并包裹着骨料，含浆量大，则骨料相对减少，混凝土的坍落度大，有利于泵送。但水泥浆本身的稠度不宜过大，稠度过大，阻力也大，不利于泵送。

5.3石子粒徑和表面性质的影响

石子的最大粒径必须满足不大于管道内径1/3的条件，否则易导致堵管.从泵送工艺角度来考虑，石子颗粒较圆，表面平滑的石子，空隙率较小，填充空隙和包颗粒所需的水泥浆较少而流动性大，有利于泵送。

5.4管道和泵送压力的影响

6 质量监控及结果评定

6.1质量监控

为确保泵送混凝土的施工质量，在猴子山隧道的施工中，我们从原材料检验、混凝土的生产、运输、泵送、浇筑、养护全过程严格监控，主要采取的措施有：

（1）对碎石进行冲洗，确保其含泥量小于2%。将机制砂过筛以保证其粒径要求。

（2）严格执行混凝土施工配合比，采用自动计量拌合站生产混凝土，确保材料用量计量准确，混凝土搅拌均匀充分。

（3）严格控制粗骨料的粒径，确保级配连续，使泵送顺利进行，避免堵管。

（4）确保生产、运输、振捣设备正常运转，使混凝土生产连续、不中断。

（5）施工时尽量避开高温和低温施工。

（6）随时检查混凝土的坍落度，以保证混凝土的质量和可泵性。

（7）在混凝土的泵送过程中，按规定及时取样和制作试块，与隧道衬砌混凝土同条件养护，用以评定混凝土强度。

6.2结果评定

经过对连续浇灌的隧道衬砌砼同条件养护试件强度，根据TB10425-94标准差未知法统一评定，C15砼平均强度m2fcu=19.5Mpa，平均值验收界限m2fcu=15.8Mpa，强度最小值f2cu.min=18.3Mpa，最小值验收界限m2fcu.min=10.8Mpa，m2fcu=19.5Mpa>fcu.k+0.95Sfcu=15.8Mpa，f2cu.min=18.3Mpa>fcu.k-A·B=10.8Mpa，该批混凝土试件合格率为100%。实践表明，C15混凝土配制与施工是十分成功的。

7 结束语

在隧道泵送砼的施工中，由于隧道衬砌混凝土体积大，单位时间内的输送量大，如何严密施工组织管理，严格控制混凝土的组成材料及其配合比，尤其是在原材料缺乏条件下，如何利用机制砂进行泵送混凝土的配制，降低施工费用等方面取得一定成绩。