泵送劑在公路工程中的應用(上)
2006-08-03 00:00
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目前，混凝土施工機械化程度越來越高，對于大跨、高聳、管壁、大體積混凝土結構，混凝土澆注一般采用泵送工藝，利用壓力泵通過管道將混凝土漿體直接輸送到模板中。它不僅能夠加快施工進度，縮短工期，而且對于改善施工條件、保護環(huán)境、提高施工質量勻質性都具有非常重要的作用。尤其對于公路工程中一些特殊結構，混凝土泵送工藝更是不可或缺。如鋼管混凝土拱橋，要使鋼管內的混凝土充填密實，必須使用混凝土泵送工藝。
由于混凝土在泵送過程中必須保持良好的流動性，不堵塞管路，同時還要具有良好的粘聚性和抗離析性，普通混凝土拌合物很難滿足這些要求，因此必須摻入一定的外加劑?；炷帘盟蛣┚褪鞘够炷涟韬衔锞哂许樌ㄟ^輸送管道、不堵塞、不離析、保持良好粘聚性的一種外加劑，是為適應快速、文明施工的混凝土泵送工藝而使用的。泵送劑在國外已使用較長時間，泵送劑在國內水利、建筑等行業(yè)也已經(jīng)廣泛應用。隨著公路工程建設規(guī)模的增大和機械化施工程度的提高，泵送劑在公路混凝土工程中也必將得到更廣泛的使用。
在公路混凝土結構中使用泵送混凝土，出現(xiàn)的最大問題；一是堵管，或泵送壓力過大，泵送不到所需要的結構部位。二是公路混凝土結構與其他行業(yè)不同的是絕大多數(shù)是薄壁結構，例如箱梁、T梁、薄壁橋墩、薄壁擋土墻、混凝土路面等均為薄壁結構，而泵送混凝土若掌握不好，這些薄壁結構經(jīng)常會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，影響結構的使用壽命或根本就不能使用。因此，在公路行業(yè)普及使用泵送劑和泵送混凝土技術，必須在指南的指導下正確地使用，以防止出現(xiàn)泵送混凝土泵不動或開裂等問題。
在公路工程中，泵送混凝土主要應通過正確使用泵送劑，解決泵不動要求拌合物流動性更大、砂漿總量更多與防止薄壁結構開裂要求砂漿總量更小這一對工藝矛盾。首先是調整水泥用量及砂漿總量，再加上泵送劑，將這一對相互矛盾的技術要求綜合協(xié)調到既能順暢地泵送、又不導致薄壁結構開裂的適宜水平。
為便于廣大公路工程技術人員掌握泵送劑的技術內容和使用要求， 規(guī)范泵送劑在公路工程中的合理應用， 提高工程質量，本文結合即將發(fā)布的《公路工程混凝土外加劑與摻合料應用技術指南》（SHC F90-02 2004）（以下簡稱指南）中有關泵送劑的內容，對應用于公路工程的泵送劑的有關技術控制指標進行簡要介紹。
常用泵送劑種類、性能
泵送劑首要的是應具備良好的可泵性。所謂可泵性，就是混凝土拌合物具有順利通過輸送管道、不堵塞、不離析、粘塑性良好的性能。泵送劑必須在較長的時間內保持拌合物具有較高的坍落度，具備足夠的緩凝時間以利于泵送。
1．泵送劑類型
?。?） 保水增稠劑；
1）水溶性樹脂類，如聚乙烯醇、纖維素醚、水溶性淀粉等
2）聚合物電解質類 如堿性聚乙烯吡啶等
3）丙烯酸類，酸性聚甲基丙烯酸鹽、聚丙
4）纖維素類，羧甲基羥乙基纖維素、羧甲
5）蛋白質類，兩性水解蛋白質、明膠等。
?。?）助泵劑，高細度礦物摻合料， 如硅灰煤灰、（超）磨細礦粉等。
?。?）（高效）減水劑、緩凝劑、引氣劑。
?。?）上述保水增稠劑、助泵劑、（高效）減水劑、緩凝劑、引氣劑復配的泵送劑。
2、泵送劑性能要求
（1）摻泵送劑混凝土的技術指標應符合表1的規(guī)定。泵送劑檢驗項目及所需數(shù)量應符合表2的規(guī)定。在《混凝土泵送劑》（JC473）中，泵送劑質量有一等品和合格品之分，指南規(guī)定公路工程只能使用一等品 這與《水工混凝土外加劑技術規(guī)程》DL／T5100一1 999規(guī)定相同。
?。?） 泵送劑產(chǎn)品的勻質性檢驗項目及技術指標應滿足表3的要求。
泵送劑的工程應用
1．適用范圍
泵送劑適用于使用混凝土泵輸送的下述公路工程混凝土
——商品混凝土、現(xiàn)場攪拌混凝土 鋼筋混凝土和預應力混凝土。
——擋土墻、橋涵結構混凝土、鋼管混凝土、隧道襯砌混凝土。
——公路工程中的特種混凝土 如膨脹混凝土、護筋混凝土、補償收縮混凝土等。
泵送劑是為適應快速、文明施工的混凝土泵輸送工藝而使用的一種專用外加劑類型。由于混凝土泵輸送工藝應用得越來越普遍。所以泵送劑的使用量也越來越大。只要應用混凝土泵工藝施工的公路工程橋梁、路面、隧道、交通工程設施混凝土．鋼管混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土結構及構件，水下灌注樁混凝土等都適用。
公路鋼管拱橋的壓力泵送是一種特殊情況 鋼管既是泵送管又是永久結構，要使大型拱橋鋼管內混凝土灌滿灌實，除使用泵送劑外，還需同時摻用減水劑、（超）緩凝劑、膨脹劑或粉煤灰等。所以，鋼管的泵送除了滿足本節(jié)規(guī)定外，一般還需要通過專門的試驗論證。
泵送輕骨料混凝土時，由于輕骨料的上浮離析，較難泵送。因此，指南所規(guī)定的泵送劑條款，原本并不包括輕骨料混凝土。但橋梁泵送輕骨料混凝土實踐證明， 只要不是超輕骨料，一般泵送輕骨料混凝土本文所列泵送混凝土施工要求也適用，其輕骨料與普通砂的組合級配也相同，只是輕骨料密度與強度要求不同而已。
由于泵送混凝土流動性要求很大，坍落度高，難于壓低水灰比，一般僅適用于C60以下的混凝土等級，C60以上的高強混凝土泵送，需要超塑化劑及優(yōu)質摻合料等配合使用。
2．原材料和配合比
泵送混凝土的原材料要求和配合比設計是泵送混凝土關鍵技術，混凝土可否順利地被泵送成功，將取決于原材料選擇和配合比設計。混凝土能夠被成功順暢地泵送其核心問題是對拌合物在泵內工作原理及管道內輸送機理的正確理解和認識，混凝土泵是靠間歇式往復壓力推進工作的。逆止閥開啟時壓送混凝土，關閉時，阻止混凝土回流。逆止閥在泵送混凝土時，在不斷開閉往復運動當中。其關鍵問題是逆止閥的開啟、閉合運動不能被混凝土骨料所卡住?；炷涟韬衔镌诒霉苤斜粔毫斔蜁r，是中心無相對運動的混凝土核心，周壁被水泥漿或砂漿潤滑層包裹著的柱塞流動體。
（1） 原材料
1）水泥凝結時間
水泥的凝結時間必須符合GB／T 1346規(guī)定。泵送混凝土必須是緩凝的混凝土。水泥絕不可硬化在泵及管道內，所以能夠使水泥促凝和閃凝的硬石膏 半水石膏 脫水石膏、氟石膏、螢石膏 工業(yè)廢渣石膏等不可作為調凝劑，至少應保證混凝土具有正常的凝結時間。在較高施工氣溫時，一般應在泵送混凝土中摻用緩凝劑。
2）粗集料
粗集料的質量應符合GB／T 14685的規(guī)定，并應采用連續(xù)級配。泵送混凝土管徑必須與粗集料最大粒徑相適應，特別是在彎管處及逆止閥內，不能卡管或卡泵。即應嚴格控制泵送混凝土最大粒徑與管徑之比，防止泵送混凝土時管道被堵塞。針片狀顆粒直接影響逆止閥的運動，對可泵性影響很大，故控制其不宜大于10% 。
?、?nbsp; 泵送高度 粗集料最大粒徑及其與輸送管徑之比應符合表4的規(guī)定。
?、?nbsp; 不同最大粒徑的最佳級配可按圖1-4選用。
?、? 泵送混凝土輸送管管徑與粗集料最大粒徑的關系見附錄表5。
3）細集料
細集料應符合GB／T 14684的規(guī)定．并應采用中砂，通過0．30mm篩孔砂含量不宜少于1 5% ， 且不大于30%。通過0．1 6mm篩孔砂含量不宜少于5% 。泵送混凝土要保證在泵管內流動起來，必須提供可潤滑管內壁的砂漿，細集料應采用最適宜泵送的中砂，通過0．30mm篩孔的粉細砂份量不可缺少，故規(guī)定不應少于1 5% ；細集料的級配要好。
泵送混凝土所用的粗 細集料組合最佳級配曲線應符合圖5的要求。
4）摻適量粉煤灰
粉煤灰品質應符合Ⅰ、Ⅱ級灰技術要求，粉煤灰摻量應通過泵送混凝土試拌和泵送試驗確定。泵送混凝土流動起來，需要足夠數(shù)量的水泥漿提供潤滑性，人們又不希望因泵送混凝土工藝而使用過大的水泥用量，一種便捷而有效的解決辦法是摻適量的粉煤灰，Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰具有較多的微珠玻璃球，應按規(guī)定使用。Ⅲ級灰含碳量過高，吸水量大，坍落度損失快，不利于泵送，一般不應使用。泵送混凝土使用 雙摻 技術，不僅有利于泵送。而且能通過摻粉煤灰節(jié)省水泥。粉煤灰摻量應通過泵送混凝土試拌和泵送試驗確定。
（未完待序） |
| 原作者： 李 紅 張子華 傅 智 張勁泉 趙尚傳 |
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