长距离泵送混凝土配合比设计和施工

刘 凡

福建建工集团有限责任公司，福建 福州 350000

1 前言

泵送混凝土是指可通过泵压作用沿输送管道强制流动到目的地并进行浇筑的混凝土［1］，具有施工方便快捷等特点，广泛应用于市政和房建项目［2-5］。目前泵送混凝土长距离泵送施工中，因泵送管线长，拌合物黏度大，泵送施工存在一定难度。本文研究了C25 泵送混凝土在大腹山山地步道建设项目中的应用，通过优化配合比设计、优选施工设备及采用合理的施工组织，最终实现C25 混凝土长距离泵送，施工效果良好。

2 工程概况

2.1 工程简介

大腹山山地步道建设项目位于福州市鼓楼区，是一项涉及千家万户的省、市重点工程。项目计划投资15 亿元。项目分三期建设，其中一期项目长度为2.5km，项目所用混凝土采用泵送施工，混凝土浇筑方量约30000m3。混凝土设计强度C25，坍落度控制在120±20mm。

2.2 工程技术难点

（1）现场地形复杂，浇筑难度大

大腹山山地步道建设项目要求不破坏原生态，因此不允许上大型机械，无法直接停靠泵车，因受场地的限制，混凝土泵送浇筑管道铺设线路较长，弯头较多，泵送高度达50m，施工存在一定难度。

（2）混凝土浇筑工期短，体量大

该项目混凝土混凝土浇筑方量约30000m3，有效施工工期只有80d，工期紧张，施工任务重，泵送混凝土施工质量对工程能否顺利施工有着重要影响。

3 配合比设计

3.1 原材料

（1）水泥：采用福州金牛水泥有限公司生产的P·O42.5 普硅水泥，其性能见表1：

表1 水泥性能

（2）细集料：采用细度模数2.6～2.9的机制砂，其性能见表2：

表2 M 机制砂性能

（3）粗集料：采用5～25mm 连续级配碎石，其性能见表3：

表3 碎石性能

（4）外加剂：采用福建建工建材科技开发有限公司生产的TW-JS 型缓凝高效减水剂，其性能详见表4：

表4 减水剂性能

（5）粉煤灰：采用福州市开发区华能实业有限公司生产的II 级灰，其性能详见表5：

表5 粉煤灰性能

（5）矿粉：采用福建金鑫源节能建材有限公司生产的S95矿粉，其性能详见表6：

表6 矿粉性能

3.2 配合比设计

本项目设计要求为C25 泵送混凝土，坍落度控制在120±20mm，泵送高度约50m，泵送距离超过200m。施工过程中要求混凝土具有较好的和易性能和可泵送性能，泵送过程中不会离析、泌水和堵管，混凝土的塌落度损失要小。

根据《普通混凝土配合比设计规程》要求，泵送混凝土所用胶凝材料不宜小于300kg/m3，并宜掺有矿物掺合料。本项目中，如只是采用水泥作为胶凝材料，性价比过低，最终采用粉煤灰和矿粉双掺。因该项目采用机制砂作为细骨料同时混凝土类型为长距离泵送混凝土，根据相关经验结合上述要求，混凝土配合比设计时应适当提高砂率，最终选用砂率为43%。根据以上技术参数，进行混凝土初次试配，并在此基础上，对配合比进一步调整，最终确定表7 的三个配合比，配合比对应性能见表8。三个配合比均符合设计要求，其中1#配合比坍落度刚好满足设计要求，3#配合比的粘聚性能和离析情况一般。考虑到混凝土在生产、运输及施工过程中存在一定程度的坍损，存在因震动等外界力作用导致粘聚性和离析性能变差的情况，最终选用2#配合比作为生产配合比。

表7 混凝土配合比

表8 混凝土工作性能和力学性能

4 泵送参数确定

4.1 输送管布置

输送管的布置应充分考虑工程环境特点，选用合适管径且遵循最短距离、最少弯头原则。本工程所选用粗骨料粒径为5～25mm，结合《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T 10-2011 要求，最终采用Φ125mm 的输送管，施工泵送过程中最远距离所用输送管类型和数量见表9，水平输送换算长度为286m。

表9 输送管类型和数量

水平输送换算长度：Lm=La+Lb+Lc+Ld

Lm—最大水平输送长度（m）；

La—水平长度；

Lb—倾斜向上管换算长度；

Lc—锥形管换算长度；

Ld—向上垂直管换算长度。

水平输送换算长度：Lm=La+Lb+Lc+Ld=120+86+8+72=286m

4.2 泵送压力

混凝土泵的最大泵送阻力可通过泵送距离和泵送过程中的压力损失数值计算。根据《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T 10-2011），计算混凝土泵的最大泵送阻力：

K1=300-S1

K2=400-S1

△PH—混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失（Pa/m）；

r—混凝土输送管半径（m），泵管半径为0.0625 m；

K1—粘着系数（Pa）；

K2—速度系统（Pa.m/s）；

t2/t1—混凝上泵分泵阀切 换时间与活塞推压混凝土时间之比，取0.3；

V2—混凝土拌合物在输送管内的平均流速（m/s），按平均泵24 m/h 计算，取0.5m/s；

α2—径向压力与轴向压力之比，取0.9；S1—混凝土坍落度（mm），取120。

混凝土泵最大泵送阻力：

5 混凝土泵送施工

为确保施工质量，项目开辟多条施工便道，缩短了泵车与施工作业区域的距离，大大减少了泵送管道的布设长度，降低了泵送过程中的输送阻力，同时，为供料车提供足够的空间作为等待区域，使混凝土泵能不间断地得到供应，进行连续泵送，有效的提高施工进度及施工质量。

5.1 输送管固定

图1 砼泵管水平架设示意图

为确保输送管稳定牢固，防止因泵送震动引起漏浆造成堵管影响混凝土泵送施工质量，水平泵管每隔3m 接头两端300 处及转弯处用架子管和橡胶垫圈固定牢固，加固示意图如下图1所示：

5.2 混凝土运输

混凝土装料前，应确保拌筒内无积水；运输时，拌筒保持低速转动；卸料前，为确保混凝土均匀应高速旋转拌筒，使混凝土搅拌均匀；卸料时，应均匀下料；中断卸料时，拌筒应保持低速旋转，在任何时候都不能随意往混凝土内加水。

5.3 混凝土泵送

混凝土泵送前，应用清水润湿料斗、活塞、输送管内壁而后采用砂浆润滑管道；混凝土泵送速度应先慢后快，而后达到稳定；泵送完成后，应及时清洗管道。

5.4 混凝土浇筑

混凝土按从远到近，先竖向结构再水平结构的顺序进行浇筑。浇筑竖向结构的混凝土时，布料口和模板内长距离应大于50mm，同时减缓混凝土下料的冲击，确保混凝土不离析。混凝土浇筑应尽量避开高温时段。

5.5 混凝土养护

浇筑完混凝土，待其初凝时，立即用塑料薄膜覆盖，防止混凝土表面散失水分。混凝土拆模或混凝土表面无明水时，即可喷涂混凝土养护剂进行养护，养护剂喷涂两层，喷涂第二层养护剂时，应待第一层膜完全干透后方可进行且喷涂方向与第一层垂直。

5.6 混凝土质量

施工过程中加强对混凝土入泵及出泵工作性能进行检测，其中混凝土入泵坍落度基本控制在120mm，入泵坍落度基本控制在90mm，施工过程中基本没有出现过堵管现象。混凝土经过同条件养护，其7 天抗压强度达到27.9MPa，28 天抗压强度达到34.5MPa。

6 结语

（1）针对工程技术难点，结合福州地方材料特点，采用机制砂、碎石、P.O 42.5 水泥、粉煤灰、矿粉、高效减水剂，设计出可长距离泵送的C25 混凝土配合比。

（2）根据配合比原材料材料，确定选用125mm 直径的输送管；经过理论计算，确定混凝土水平输送换算长度为286m；泵送压力需＞3.0MPa。

（3）通过合理的组织设计，完成长距离混凝土泵送施工，施工过程中未出现堵管，混凝土工作性能和李力学性能满足设计要求。