核电站高强混凝土泵送技术*

2022-12-16 17:46:55赵志强汪宇雄
施工技术(中英文) 2022年21期
关键词:泵管混凝土泵泵送

赵志强,刘 康,汪宇雄

(中国建筑第二工程局有限公司,北京 100160)

0 引言

随着混凝土泵送技术的应用,存在的问题逐渐显现出来,一方面是因为目前混凝土原材料种类、质量和性能多样化,对泵送性能的影响越来越复杂;另一方面是因为实际施工前,较难测试混凝土拌合物泵送性能,即混凝土在泵送前缺乏可泵性和易泵性测试评价标准。

早期关于混凝土泵送性能的研究主要针对可泵性,认识到泌水离析是导致堵泵的主要原因,采用经验法配制混凝土以保证可泵性,利用压力或自由泌水率和泌水速率测试评价混凝土拌合物发生堵泵的危险性。长久以来,混凝土拌合物易泵性仅可在真实泵送条件下进行检验,检验规模大、成本高。

1 工程概况

HPR华龙一号核电站核岛建筑群由反应堆厂房和周边厂房组成,根据平面布局,核岛主体厂房布置在长约120m、宽约100m的矩形范围内。

在混凝土施工过程中,需采用泵送技术将混凝土运输至施工部位,除平面布局因素,建筑物施工标高也决定着泵送的最不利情况。核岛厂房结构中,BRX厂房顶标高最高,其中外壳顶标高为63.400m,内壳顶标高为59.900m,相连的周边厂房屋顶标高包括26.000,27.800,30.000,31.600m,核岛室外地坪标高为-0.300m。因此,实际施工过程中,穹顶混凝土浇筑为施工最不利泵送情况。

2 混凝土泵送参数

2.1 泵管参数

结合现场各施工阶段场地平整和最不利泵送情况,根据JGJ/T 10—2011《混凝土泵送施工技术规程》附录A和附录B的规定对泵送长度进行折算。根据实际情况,核岛混凝土配制所用碎石粒径为5~25mm,故可选用管径≥100mm的泵管,实际施工时采用内径125mm、壁厚4mm的泵管。

2.2 泵送压力

由于采用高强混凝土,因此需准确计算泵送过程压力损失,以选择合适的机械。

采用标准法(依据规范中泵管每m压力损失,结合混凝土坍落度,考虑泵送设备压力损失,计算混凝土泵送所需压力)、文献常用法(利用文献法将混凝土在各种管道中的压力损失进行叠加,计算混凝土泵送所需压力)、中联重科经验法(利用设备厂家中联重科股份有限公司在施工中的经验数据,结合实际混凝土强度等级及骨料粒径,将混凝土在各种管道中的压力损失进行叠加,计算混凝土泵送所需压力)、三一重工经验法(利用设备厂家三一集团有限公司在施工中的经验数据,结合实际混凝土强度等级及骨料粒径,将混凝土在各种管道中的压力损失进行叠加,计算混凝土泵送所需压力)、流体力学法(利用非牛顿流体的运动规律,根据流体力学原理,计算混凝土泵送所需压力)对混凝土泵送压力进行计算,得到最大泵送压力分别为11.36,10.50,10.41,9.63,11.21MPa。

2.3 泵送设备

结合实际施工,混凝土泵送速度一般为30~50m3/h,根据现有设备泵送性能可知,混凝土泵送量与泵送压力大致呈反比关系。采用标准法、文献常用法计算时部分参数是按照普通混凝土采用的,实际泵送压力应大于计算值;采用流体力学法计算时,针对未掺入减水剂的情况,实际泵送压力应小于计算值;采用经验法计算时,计算结果较合理。

综合考虑后,参照中联重科经验法计算得到的10.41MPa进行设备选型,最终选用HBT12020C-5M柴油机拖式混凝土输送泵作为泵送设备,当处于最不利泵送施工阶段时,该泵送设备高压档、低压档均可胜任,且有较大的富余空间,满足施工需要。

3 混凝土泵送试验

3.1 试验流程

泵送试验使用3台罐车分别运输出机后30,60,90min浇筑用的混凝土,并悬挂标识牌进行区分确认。为缩短泵送试验浇筑过程中混凝土地泵等待时间,第1车装载出机后90min混凝土,第2车装载出机后30min混凝土,第3车装载出机后60min混凝土。

试验用混凝土出机温度控制在25℃以下。如果泵送场地距搅拌站较近,可调整生产顺序,按90,60,30min等待时间进行生产,以缩短泵送试验过程中泵车等待时间。

泵送试验前,检验试验用地泵或车载泵是否完好、泵管安装是否符合折算要求,确保水箱水位和油料充足,泵管连接处设备就位、调试完成,且泵管密闭性、位置等确认无误后,通知搅拌站开盘生产混凝土。

搅拌站首先生产1~2m3润泵砂浆,然后按照泵送混凝土配合比生产试验用混凝土,并按照要求测定其出机时的坍落度、出机温度,观察和易性并做好记录。正式泵送前首先泵送1~2料斗水,以润湿管路、料斗等,然后在泵机出口处管道中放入1个用水浸湿的海绵球,倒入润泵砂浆进行润泵。

3.2 试验结果

3组等待时间(30,60,90min)混凝土泵送情况良好,无堵泵或泵送压力不足的情况,表明混凝土施工至最高点,在90min泵送等待时间内具有良好的泵送性能。

泵送的混凝土和易性良好,无分层离析现象,表明具有良好的可泵送性能。

4 泵送质量控制

泵送准备和泵送过程严格按照试验流程和质量控制措施进行,泵送试验过程中泵车操作人员应时刻关注泵车压力变化。

堵泵一般有较明显的征兆,主要通过观察泵送油压判断。如果每个泵送冲程的压力峰值随着冲程的交替迅速上升,并很快达到设定压力值,正常的泵送循环却自动停止,主油路溢流阀发出溢流响声,则可基本断定发生了堵泵故障。另外,可观察输送管道状况,正常泵送时管道和泵机仅产生轻微的后座振动,如果突然产生剧烈振动,尽管泵送操作仍在进行,但管口不见混凝土流出,也表明发生了堵泵。

泵送过程中引起堵泵的因素主要有:①混凝土拌合物质量差,包括原材料质量差、坍落度超出范围等;②混凝土泵送过程间歇时间过长;③混凝土泵管布置不合理、连接位置不紧密;④受气候条件影响,主要为天气过热;⑤人为操作故障;⑥机械故障。

因素①,③,④可在泵送过程准备阶段采取有针对性的措施加以避免;对于因素②,由试验组负责人和站长共同把控生产和试验节奏,保障泵送过程的连贯;对于因素⑤,需由经验丰富的人员操作、施工,避免因技能不熟练造成故障;对于因素⑥,泵送试验前需仔细检查泵送机械质量,重点关注眼镜板、料斗阀门、燃油箱等主要部位。

5 泵送性能检测与评定标准

1)可泵性检测与评定

根据不同等待时间下混凝土泵送压力情况和混凝土坍落度经时损失测试结果,判断混凝土可泵性。

2)易泵性检测与评定

根据出泵口混凝土和易性及是否出现分层离析现象,判断混凝土易泵性。

6 结语

1)为保证高强混凝土泵送顺利进行,需控制混凝土泵送性能、施工工艺和质量稳定性。

2)高强混凝土拌合物配制完成后,须具有良好的可泵性和易泵性,并通过相关试验,进行全面的测试和认定。

3)高强混凝土泵送时,需合理科学地确定设备类型、泵管布置、泵送工艺流程等,避免出现机械造成的堵泵现象,重点关注泵管清洗时出现的堵泵。

4)需基于原材料质量和混凝土生产质量控制高强混凝土泵送性能。

5)为增强高强混凝土和易性、降低黏度、提高可泵性,可适当增加混凝土中粉煤灰掺量。

6)高强混凝土泵送时,布置泵管时避免在转角处因直线段长度过短出现堵泵现象,一般情况下,转角处直线段长度宜≥9m。

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