浅析高空泵送高性能混凝土施工技术在桥梁工程中的应用

文/蒙军

1 工程概况

宁夏永宁黄河公路大桥起点桩号为K11+788.700，终点桩号为K15+553.070，桥梁全长3743.3m。主桥全长480m，为双塔双索面斜拉桥，按110m+260m+110m 布跨。全桥采用三跨连续半漂浮体系，拉索呈空间扇形分布、双索面，索塔采用“钻石型”结构，41#、42#塔高度都是102.15m，上塔柱高84.231m，下塔柱高16.419m。混凝土设计强度等级为C50。

2 高性能混凝土原材料的技术要求

2.1 泵送混凝土宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、和粉煤灰硅酸盐水泥，结合工程和设计要求，高性能混凝土需外掺粉煤灰。而粉煤灰混凝土宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，考虑到当地的生产量和供给情况，本工程决定采用普通硅酸盐水泥，要对普通硅酸水泥的初凝时间和终凝时间严格检测，因为这项指标将直接影响混凝土坍落度的经时损失。

2.2 粗骨料宜采用连续级配或二、三级级配，其粒径和级配合理，尽量采用反击破碎石。由于含泥量影响混凝土的流动性和坍落度的经时损失，针片状影响混凝土的流动性和强度，所以要严格控制含泥量和针片状颗粒含量。如果设计允许，采用卵石更有利于混凝土泵送。根据输送管管径控制碎石的最大公称粒径。骨料的最大公称粒径与输送管管径之比应符合表2.2-1 规定。

表2.2-1 骨料的最大公称粒径与输送管管径之比

2.3 细骨料宜采用中砂，颗粒级配合理，其通过公称粒径315um 筛孔的颗粒含量不宜少于15%，细骨料中含泥量应严格控制，因为含泥量过大不但影响高性能混凝土的耐久性，而且对高性能混凝土的坍落度经时损失和混凝土的流动性。

2.4 泵送混凝土宜掺用矿物掺合料，结合工程实际，本工程矿物掺合料采用优质Ⅰ级粉煤灰。因为外掺粉煤灰可以改善混凝土的和易性，而且混凝土不易离析和泌水，更有利于混凝土的泵送。但粉煤灰的掺量应符合设计、规范要求经试验确定。对于预应力混凝土，当采用普通硅酸盐水泥，水胶比不大于0.4 时，粉煤灰的掺量宜为25%。

2.5 泵送混凝土应掺用泵送剂或减水剂。本工程采用缓凝型聚羧酸高效减水剂，首先要检测减水剂和水泥的相容性，然后再对其他性能指标进行检测。

3 混凝土配合比原材料质量技术指标

水泥为宁夏赛马普通硅酸盐水泥P·O42.5水泥。水泥的比表面积为340kg/m3，，初凝时间为180min，终凝时间为240min；28d 抗折强度为8.2Mpa，抗压强度为51.6Mpa；氯离子含量0.011%；碱含量0.59%。掺合料采用双掺宁夏天达环保有限责任公司优质Ⅰ级F 类粉煤灰，经检验粉煤灰烧失量3.2%；SO ₃含量0.52%；（45μm 配筛筛余）7.9%；氯离子含量0.008%；碱含量1.56%。粗细骨料采用青铜峡天皓砂场的中粗砂和银川套门沟志辉采石场三级配碎石。经检验砂的细度模数为2.80；含泥量3.2%；泥块含量0.4%，通过公称粒径315um 筛孔的颗粒含量为18%；氯离子含量0.004%；碎石为5-10mm、10-20mm 两级配，碎石质地均匀坚固，颗粒形状良好，吸水率低，空隙率小。5-10mm、10-20mm 掺配比例为40%：60%，含泥量为0.6%；泥块含量为0.2%；针、片状含量3.5%；压碎指标11%；氯离子含量0.003%。在混凝土中掺加聚羧酸复合高效缓凝减水剂，可以改变水泥浆体的流动性能、工作性能和可泵性，延缓混凝土的初凝时间。本工程选用山西山大合盛生产的减水剂，与水泥适应性好，其减水率为28.6%，碱含量为4.33%，氯离子含量为0.034%。

4 泵送高性能混凝土配合比的配制要求与调整

4.1 泵送高性能混凝土试配时应考虑坍落度的大小、坍落度经时损失、可泵性、和易性、压力泌水率、混凝土运输距离以及泵管长度和弯管的多少等指标。

4.2 混凝土的可泵性可用压力泌水率试验控制，一般10s 时相对压力泌水率S10 不宜超过40%。

4.3 泵送混凝土的砂率宜为35%～45%。

4.4 泵送混凝土的胶凝材料用量不宜少于300kg/m3，如果胶凝材料少，浆体量就少，浆体量不能充分填充砂石之间的空隙，混凝土包裹性就差，粘聚性也差，流动不好，不利于混凝土泵送。

4.5 泵送混凝土的坍落度和坍落度损失值一定要控制好，现在高性能混凝土掺加高性能减水剂，坍落度一般都控制在160mm～220mm，而且混凝土不离淅不泌水，坍落度损失小，根据泵送高度来选择混凝土的坍落度，不同入泵坍落度的混凝土，其泵送高度可参考表4.5-1：

表4.5-1

混凝土经时坍落度损失值可以参考下表4.5-2：

表4.5-2

4.6 泵送混凝土的水胶比一般控制在0.3～0.5，水胶比大，稠度减小，粘聚性差，流动性好，泵送阻力小，但可泵性并不一定好，因混凝土过稀，混凝土保水性不好，浆体和粗骨料容易分离，在泵送压力下易发生离析而堵管。如果水胶比较小，由于胶凝材料量大，混凝土粘聚性大，混凝土流动慢，泵送时阻力大，也不利于混凝土泵送。

4.7 根据以上技术要求，经过试配调整最终确定C50 配合比如下表：

表4.7-1

4.8 经测定混凝土拌合物性能指标如下表：

表4.8-1

4.9 调整后的高性能混凝土配合比和易性好，泌水率为0%，压力泌水率满足技术要求，混凝土流动性好。

5 混凝土的搅拌

混凝土搅拌采用精计量HZS180 和HZS120 双卧轴搅拌机集中搅拌，落料顺序为砂、石、水泥、粉煤灰，砂、石、水泥和粉煤灰充分搅拌均匀后，再投入水和外加剂搅拌，HZS180 搅拌机搅拌180s，HZS120 搅拌机搅拌120s。

6 混凝土泵的选配

混凝土泵采用长沙中联重工科技发展股份有限公司生产的HBT8014174RSK，其理论输送量85/55，主机功率为174KW，最大泵送压力为14/8MPa。

7 现场输送管的铺设

首先根据混凝土泵的位置选择输送管的走向，输送管的线路要求在现场施工条件允许的条件下线路最短。输送管布置宜平直，尽量减少管道弯头用量。施工面上的水平管关节越短越好，便于拆卸和布料均匀。垂直方向的管道用锚环固定，视高度和泵送压力的大小选择固定锚环距离。用于水平输送的管道应采用支架固定，支架要离地面一定的高度。安装接口时要加密封圈，管道接头严禁漏浆。

8 混凝土的泵送

8.1 混凝土泵送前应对混凝土泵进行全面的检查，进行空载试运转，以保证混凝土泵运转正常。

8.2 在混凝土泵送前加入适量清水进行试泵，用清水不仅可以对料斗和管道进行湿润，也可检查输送管中有无异物，还可检查输送管接口的密封性。然后用一定量的水泥砂浆对管道进行润滑。

8.3 混凝土泵送前检测混凝土的塌落度、扩展度及和易性，如果混凝土塌落度过小，或者和易性不好，有离析和泌水现象不得入泵。如果混凝土塌落度满足要求，和易性良好，无离析和泌水，应先让混凝土运输车快速搅拌2min，使混凝土在罐内充分搅拌均匀再入泵。

8.4 开始泵送时，混凝土泵应处于匀速缓慢运行并随时处于可反泵的状态，泵送速度先慢后快。泵机运转正常后，按正常压力和速度进行泵送。

9 结语

在永宁黄河公路大桥41#墩和42#塔柱合龙时，混凝土泵送过程中未发生过堵管现象。针对高性能混凝土配合比和高空泵送施工应注意以下几点：

严格控制混凝土中原材料的技术指标，外加粉煤灰和高性能减水剂；控制好混凝土的塌落度、扩展度、和易性，混凝土无离析和泌水；泵管的布置、安装、固定以及泵送前的准备工作和泵送过程中的技术要熟练掌握。