□宋聚鳳 □母 利 □宋 鑫(新疆生產(chǎn)建設兵團勘測規(guī)劃設計研究院)
泵送混凝土由于壓力作用,一部分水泥砂漿被擠向外層,在粗骨料與管壁之間形成一個潤滑層,混凝土只有保持這種狀態(tài),泵送才能順利進行。目前,泵送混凝土以其作業(yè)速度快、勞動強度小、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點,在混凝土防滲墻工程施工中得到了廣泛應用,但泵送混凝土過程中的堵管現(xiàn)象是經(jīng)常出現(xiàn)和難以處理的問題,造成施工中堵管的原因主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
混凝土坍落度的大小直接反映了混凝土流動性的好壞,是混凝土拌和料本身的和易性,性能良好的混凝土應具有較好的粘塑性,混凝土泌水小,不易分離?;炷恋妮斔妥枇﹄S著坍落度的增加而減小,泵送混凝土的坍落度一般在18~22cm(塑性墻)范圍內,對于長距離的泵送一般需控制在21cm左右。
坍落度小一點好,坍落度越大、水灰比增大,混凝土水化熱大,混凝土就會離析,使工程結構強度下降;高壓下混凝土易離析而造成堵管、爆管等;天氣炎熱、混凝土運輸條件不好,可適當增加坍落度。
坍落度過小,會增大輸送壓力,加劇設備磨損,并導致堵管;坍落度過大,高壓下混凝土易離析而造成堵管、爆管等。影響坍落度的原因如下:
1.水泥用量過少或過多
水泥在泵送混凝土中,起膠結作用和潤滑作用,同時水泥具有良好的保水性能,使混凝土在泵送過程中不易泌水。水泥的用量也存在一個最佳值,若水泥用量過少,將嚴重影響混凝土的吸入性能,同時使泵送阻力增加,混凝土的保水性變差,容易泌水、離析和發(fā)生堵管。一般情況下1m3混凝土中水泥的含量應>320kg,但也不能過大,水泥用量過大,將會增加混凝土的黏性,從而造成輸送阻力的增加。
另外水泥用量與骨料的形狀也有關系,骨料的表面積越大,需要包裹的水泥漿也應該越多,相應地水泥的含量就越大。因此,合理地確定水泥的用量,對提高混凝土的可泵性,預防堵管也很重要。
2.外加劑的選用
外加劑的種類很多,如:加氣劑、減水劑、超塑化劑、緩凝劑、泵送劑等。目前我國外加劑種類已有10余大類,200多種牌號,這些產(chǎn)品由于生產(chǎn)工藝控制條件及原料性能不同,其產(chǎn)品質量差異較大。又因配制混凝土的水泥礦物組成不同,礦石產(chǎn)地不同和配制時的環(huán)境氣溫施工條件的影響因素較多,所以在工程中選用某種外加劑之前(或批次不同的外加劑),都應對外加劑進行必要的試驗,絕不能拿來就用,以免影響效果。一定要按照外加劑廠家推薦的摻量、性能指標,結合工程實際使用的水泥、砂石,按混凝土外加劑應用技術規(guī)范對摻外加劑的混凝土與不摻外加劑混凝土進行對比試驗,以求得外加劑最佳摻量,確定外加劑混凝土配合比才能達到預期效果。根據(jù)墻體強度要求和水泥的品種,合理地選外加劑,對提高混凝土的泵送性能起到很重要的作用;不合理的外加劑將使混凝土的可泵性和流動性變差,從而導致堵管。
由于砂漿泄漏掉,一方面影響混凝土的質量,另一方面,漏漿后將導致混凝土的坍落度減小和泵送壓力的損失,從而導致堵管。
1.管道連接方法不當很容易導致堵管
管道布置時應按最短距離、最少彎頭和最大彎頭來布管,盡量減小輸送阻力,也就減少了堵管的可能性。泵出口錐管處,不允許直接接彎管,至少應接入5mm以上直管后,再接彎管。泵送中途接管時,每次只能加接一根,且應用水潤滑一下管道內壁,并排盡空氣,否則極易造成堵管。垂直向下的管路,高度過高時,出口處應裝設防離析裝置,預防堵管,高壓泵入管處設閥,停機時間超過5min時,應關閉該閥,防止混凝土倒流。水平管路的長度一般應不小于垂直管路長度的15%,且應在水平管路中接堵管;由水平轉垂直時的90°彎管,彎曲半徑應>500mm。
2.輸送管道接頭密封不嚴
輸送管道接頭密封不嚴,管卡松動或密封圈損壞而漏漿,此時應緊固管卡或更換密封圈。
3.混凝土泵活塞磨損嚴重
隨著設備工作時間的加長,活塞的周邊逐漸磨損,當達到一定程度時,部分砂漿會滲漏在混凝土缸壁上,與水箱中水接觸后,水在短期內迅速變渾。操作人員應經(jīng)常觀察水箱中的水是否渾濁,有無砂漿,一旦發(fā)現(xiàn)水已渾濁或水中有砂漿,表明混凝土活塞已經(jīng)磨損,此時應及時更換活塞,否則將因漏漿和壓力損失而導致堵管,同時還會加劇活塞和輸送缸的磨損,應更換活塞,否則漏漿嚴重會造成堵管。
細骨料按來源可分為:河砂、人工砂(即機制砂),其中河砂的可泵性較好,機制砂的可泵性稍差。細骨料按粒徑可分為:粗砂、中砂、細砂,其中中砂的可泵性較好;粗骨料按形狀可分為:卵石、碎石;卵石的可泵性好于碎石。骨料的最大粒徑與輸送管道的最小口徑也有關系,卵石應小于1/3泵管口徑,碎石應小于1/4口徑,否則也易引起堵管。
由于材料的不同,細骨料的含量(即含砂率)、粗骨料的級配都存在一個最佳值;通常情況下,含砂率不宜太低,應>40%,超徑粗骨料的含量不宜過高。合理地選擇含砂率和確定骨料級配,對提高混凝土的泵送性能和預防堵管至關重要。
因為首次泵送時,攪拌主機、混凝土輸送車、料斗、管道等都要吸收一部分砂漿,如果砂漿用量太少,將導致部分輸送管道沒有得到潤滑,從而導致堵管。砂漿用量可按每100m管道(管徑13cm)約需0.50m3砂漿計算,攪拌主機、料斗、混凝土輸送車攪拌罐等約需0.20m3左右的砂漿。因此泵送前一定要計算好砂漿的用量,砂漿太少易堵管,砂漿太多將影響混凝土的質量或造成不必要的浪費。
砂漿的配合比也很關鍵。當管道長度低于150m時,用1:2的水泥砂漿(1份水泥/2份砂漿);當管道長度>150m時,用1:1的水泥砂漿(1份水泥/1份砂漿),水泥用量太少也會造成堵管。
主要表現(xiàn)為氣溫變化導致的堵管。夏季施工氣溫較高,環(huán)境溫度32℃以上時,因太陽光直射,輸送管管壁溫度最高可達70℃以上,使混凝土極易出現(xiàn)水分蒸發(fā),特別是管壁的潤滑膜托浮力逐漸下降,水分蒸發(fā)快,氣泡外溢造成新拌混凝土塌落度減小,從而導致堵管。此時可調整混凝土配合比,提高砂率、用水量,將混凝土初始塌落度調整到20cm以上;摻加適量粉煤灰,代替部分水泥;適量加大混凝土外加劑摻量(尤其在溫度比平常氣溫高得多時);選用礦渣水泥或火山灰質水泥;改善混凝土運輸車的保水、降溫裝置或加蓋濕草墊等來降低混凝土溫度。保持泵送的連續(xù)性,停歇時間不得超出30min。從而解決溫度過高泵送混凝土塌落小引起的堵管。亦可合理安排成槽時間,泵送混凝土時避免高溫時段。
環(huán)境溫度-12℃以下時,部分水泥顆粒表面水膜超出防凍劑作用范圍,形成結晶狀態(tài),混凝土流動性變差,造成堵管。應保持混凝土入泵溫度在-12℃以上,并要給輸送管以保溫措施,有條件可以使施工現(xiàn)場封閉,加以取暖設施,給攪拌車滾筒加防凍套,混凝土在輸送管停歇不超過30min,盡量保持泵送的連續(xù)性。
在安排泵送前,應到現(xiàn)場觀察地形、水平距離以及垂直高度等泵送條件,選擇合適混凝土泵,以免選用泵送壓力達不到要求的混凝土泵,造成泵送過程中堵泵與堵管。
輸送管尺寸要根據(jù)粗骨料等要求選取規(guī)格,以免選擇不當造成堵管。
泵送前先用一定量水潤濕管道內壁,再泵送適量砂漿潤滑,這里一定要注意的是泵送砂漿前,一定要將管道內的水全部放掉或用一海綿球將砂漿與水分開,否則在泵送砂漿時會使砂漿離析而堵管。每次泵送完畢后一定要按照操作規(guī)程將輸送管道清洗干凈,否則會造成下一次泵送時堵管
泵送混凝土時,速度的選擇很關鍵,操作人員不能一味圖快,否則可能欲速不達。開始泵送時,可用泥漿濕潤泵管,由于初始時管道阻力較大,此時應低速泵送,泵送正常后,可適當提高泵送速度。當混凝土供應不及時時,寧可降低泵送速度也要保持連續(xù)泵送,但不能超過從攪拌機到澆筑的允許連續(xù)時問。
要與施工方或操作人員時刻保持聯(lián)系,防止供應頻率過快或過慢。頻率過快,造成后面的混凝土等待時間加長,坍落度變小,泵送困難造成堵泵、堵管;頻率過慢,造成混凝土供應間隔時間太長,停泵時間超過混凝土從出攪拌機到澆筑完畢的時間,造成在管路里面的混凝土初凝。
當混凝土坍落度偏小時,應降低泵送速度,坍落度不適合泵送時,要及時聯(lián)系技術人員經(jīng)二次流化后泵送,禁止隨意向攪拌車或料斗內的混凝土直接加水,否則極易造成堵泵或堵管。
在泵送過程中,料斗內混凝土務必在攪拌軸中線以上,否則極易吸入空氣,產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象,使泵送無力產(chǎn)生堵管現(xiàn)象;料斗格篩上不應堆滿混凝土,造成混凝土難以流入料斗,且不易清除超徑骨料及雜物,也容易引起吸空堵管;因故停機期間,要保留足夠混凝土,應每隔5~10min(實際操作視混凝土泵送時氣溫、混凝土坍落度、混凝土初凝時間而定)開泵一次,以防堵管。對于停機時間過長,已初凝的混凝土,要清除混凝土泵和輸送管中的混凝土堆得太多,應低于防護欄,以便于及時清理粗骨料和超大骨料。
操作人員要隨時注意泵送壓力、油溫、輸送管的情況,一旦發(fā)現(xiàn)壓力表讀數(shù)突然增大,應立即反泵2~3個行程,再正泵,堵管可排除;若已經(jīng)進行了反泵,正泵幾個操作循環(huán),仍未排除堵管,應及時拆管清洗,否則將使堵管更加嚴重。
以上是總結的是混凝土防滲墻施工中導致堵管的幾個常見原因及預防措施,但實際生產(chǎn)操作過程中,由于外界條件的變化,造成堵管的原因往往不止這些。但只要我們嚴格按照操作規(guī)程操作,做到防微杜漸,不斷地從每一次堵管中總結經(jīng)驗和教訓,一定可以降低其發(fā)生的可能性。