陳長劍　張國華（佛山市南海建源混凝土有限公司）

?

C20自密實(shí)混凝土試配與遠(yuǎn)距離泵送工程實(shí)踐

陳長劍張國華
（佛山市南海建源混凝土有限公司）

【摘要】泵送混凝土遠(yuǎn)距離輸送在公路、橋梁、隧道等特殊工程施工過程中發(fā)揮著特殊作用。本文結(jié)合某工程具體實(shí)例，對泵送混凝土遠(yuǎn)距離輸送中需注意的問題進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】C20；混凝土試配；遠(yuǎn)距離泵送

泵送混凝土遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)屬于狹窄工地作業(yè)中的一項(xiàng)先進(jìn)施工技術(shù)，將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在公路、橋梁、隧道等特殊工程施工過程中，更能節(jié)約工程成本[1]，加快施工進(jìn)度，確保人員安全。本文結(jié)合某工程具體實(shí)例，對泵送混凝土遠(yuǎn)距離輸送中需注意的問題進(jìn)行闡述。

圖1　

1　工程簡介

該工程盾構(gòu)隧道總長為1620m，盾構(gòu)管片與鋼管外壁之間的空隙為280mm。C20自密實(shí)混凝土施工方案就是填充盾構(gòu)管片與鋼管外壁之間的280mm空隙。(圖1)

工程技術(shù)難點(diǎn)：此次施工采用隧道兩端輸送C20自密實(shí)混凝土，由于該工程的特殊性，存在以下施工難點(diǎn)：①泵送距離長，管道長達(dá)800m；②落差大，上下落差10m（隧道口與地面落差）。

2　原材料選用

水泥：金崗P.042.5R。

粉煤灰：粉煤灰細(xì)度16～20，需水比98～102。

礦渣：S95。

SY-GD多功能膨脹抗裂劑（生產(chǎn)廠家：武漢三源特種建材有限責(zé)任公司），比表面積340m2,減水率10。

H-FDN300減水劑(生產(chǎn)廠家：廣州市新科化學(xué)建材有限公司),含固量30%，摻量1.6%，減水率18。

砂：細(xì)度模數(shù)2.7。

石：5～10mm單粒級瓜米石。

混凝土配合比按照表1及表2進(jìn)行設(shè)計(jì)。

石　砂　水泥　粉煤灰　高效緩凝減水劑939　865　300　90　1.0%水泥用量

表2　骨料構(gòu)成（Kg）

3　混凝土泵輸送工程施工

3.1混凝土泵輸送距離計(jì)算

混凝土泵技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3　混凝土泵技術(shù)參數(shù)

按照混凝土泵輸送的技術(shù)規(guī)程規(guī)定，需要按照如下公式來計(jì)算水平最大輸送距離：

Lmax=Pmax/ΔPH(式1)

ΔPH=(2/R0)×［K1+K2(1+T2/T1)V2］α(式2)

K1=(3.00-0.1Se)×102（式3）

K2=(4.10-0.1Se)×102（式4）

上式中，

Lmax——混凝土泵輸送的最大泵送距離；

Pmax——混凝土泵輸送的最大出口壓力；

ΔP——混凝土泵輸送過程中每米水平管上的壓力損失；

K2——混凝土泵輸送的進(jìn)度系數(shù)；

K1——混凝土泵輸送的粘度系數(shù)；

R——輸送管的半徑；

Se——混凝土坍落度；

T2/T1——混凝土泵輸送中分配閥切換時間同活塞推壓混凝土?xí)r間的比值；

V——混凝土泵管內(nèi)的平均流速；

α——混凝土泵徑向壓力同軸向壓力間的比值。

此次工程施工中使用的混凝土泵為高壓泵，理論上所能提供的最大泵送出口壓力為18MPa，混凝土泵使用過程中泵身的壓力損失：Y型管（175～125mm）損失為0.05MPa，分配閥損失為0.8MPa/個，啟動的內(nèi)耗損失為2.8MPa。此外設(shè)備在運(yùn)行過程中還要留出一定儲備功率，我們將混凝土泵工作功率定為80%，這樣其最大的泵送壓力就是11.48MPa。混凝土泵輸送管直徑為125mm。按這樣數(shù)據(jù)計(jì)算，在施工過程中，混凝土泵的輸送距離要達(dá)到800m，則混凝土澆筑速率需要達(dá)到45m3/h。按照上面的公式計(jì)算，混凝土泵最大壓力是9.88MPa，混凝土坍落度應(yīng)在18cm。如果坍落度大于22cm，那么混凝土最遠(yuǎn)的水平泵送距離就可以達(dá)到1000m以上。

3.2混凝土試驗(yàn)

從混凝土最大泵送距離的計(jì)算中我們可以得到混凝土泵的其它參數(shù)值。在混凝土泵輸出量、配管情況及最大出口壓力都確定的情況下，這些性能指標(biāo)對混凝土泵最大泵送距離有直接影響。在施工過程中要解決混凝土遠(yuǎn)距離輸送問題，要在降低混凝土粘性基礎(chǔ)上提高坍落度。但是普通C20混凝土膠凝材料的用量少，如果增大坍落度，混凝土?xí)菀追謱与x析。因此要通過實(shí)驗(yàn)配比得出流動度大、保塑性好的低強(qiáng)度等級的混凝土。按照此次工程難點(diǎn)，施工中混凝土初始坍落度應(yīng)≥20cm，流淌擴(kuò)展度應(yīng)≥45cm，且施工一小時后混凝土的坍落度應(yīng)≥18cm，流淌擴(kuò)展度應(yīng)≥40cm。

為確保混凝土工作性能，我們對混凝土進(jìn)行了不同的配比實(shí)驗(yàn)，對所配比出來的混凝土在拌制后都要進(jìn)行擴(kuò)展度及坍落度實(shí)驗(yàn)，確保坍落度≥20cm，擴(kuò)展度≥45cm，滿足此條件后才能進(jìn)行保塑實(shí)驗(yàn)。對低等級混凝土通過摻入部分礦渣來改善性能，并通過降低混凝土水泥用量來提高混凝土保塑性。結(jié)合往常試配實(shí)驗(yàn)，我們將混凝土水膠比確定為0.45～0.49。水膠比為0.45時，混凝土初始坍落度不大，不能滿足≥20cm的技術(shù)要求。水膠比為0.47時，混凝土初始狀態(tài)下的工作性能可以滿足要求，但經(jīng)過一個小時后，工作性能變低，不能滿足施工要求。而水膠比為0.49時，混凝土初始坍落度、擴(kuò)展度及一個小時后等工作性能指標(biāo)均能滿足要求。因此我們確定施工中混凝土水膠比為0.49。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4　試驗(yàn)結(jié)果

3.3施工要求

目測混凝土流動性好，無材料離析和混凝土泌水現(xiàn)象。通過V形漏斗流暢。為完成混凝土輸送，由兩端隧道口采用混凝土接力輸送至800m管道處，朝隧道口處施工。

在施工過程中對泵機(jī)及輸送管道的要求如下：

泵機(jī)要求：

⑴泵機(jī)的基本狀況良好，耐磨件基本完好，以不漏水為準(zhǔn)；

⑵泵機(jī)選擇中等功率、在17個兆帕以上的柴油泵；

⑶泵機(jī)在工地的位置以設(shè)置在與混凝土工作面之間的彎頭數(shù)量越少越好的原則停放[2]；

⑷泵送混凝土之前先將清洗球裝入進(jìn)行打水，其作用是清洗管路并作管路漏水試驗(yàn)；

⑸打入高于混凝土標(biāo)號的砂漿，做潤滑管路并對管接口進(jìn)行封堵；

⑹正式輸送混凝土，開始時要小排量，放慢速度使混凝土在管路內(nèi)順利流暢，再適度加量。在沒有見到后車之前前車要放慢速度，以保證泵送連續(xù)；

⑺接力泵（也稱第二泵）要隨著一號泵的速度進(jìn)行，要始終保持泵斗中有半斗以上的混凝土，以防出現(xiàn)異常情況時能作短期自救[3]；

⑻泵送接近尾聲要考慮管路中的混凝土量（135m管路/m3），卡好量后，在泵機(jī)出口加入清洗球后打水清洗管路；

⑼一、二泵機(jī)附近要有對講機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，以保證泵送過程順利。

管路要求：

⑴從泵機(jī)出口到工作面的所有彎頭必須進(jìn)行加固，直管每三十米進(jìn)行一道加固，以防泵送過程中管路攢動影響泵送效果[4]；

⑵水平管每個接口處要用方木墊平，以防管路下垂產(chǎn)生縫隙形成跑漿造成堵管，同時在堵管時便于拆裝；

⑶管路安裝時盡量避免連續(xù)彎頭連接，以防加大泵送阻力；

⑷管路終端出口處要把幾個出口豎管預(yù)先試接好，以縮減換位接管時間；

⑸泵送時每50m要安排一個觀察人員巡察，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，用敲打管路的方式通知各方停止泵送。

該工程施工條件惡劣，對混凝土和易性、坍落度經(jīng)時損失要求較高，混凝土攪拌站與施工單位密切配合，該工程順利交付使用。

4　總結(jié)

混凝土遠(yuǎn)距離泵送施工與泵送設(shè)備泵送的最大出口壓力及混凝土工作性能相關(guān)，只有這兩個性能指標(biāo)滿足要求才能確保遠(yuǎn)距離泵送施工的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過多次配比實(shí)驗(yàn)，最終確定C20混凝土在水膠比為0.49時，混凝土初始坍落度、擴(kuò)展度及一個小時后等工作性能指標(biāo)均能滿足施工需求，此時施工的損失最小。在此次工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了在水平距離上的遠(yuǎn)距離成功泵送，為低等級混凝土遠(yuǎn)距離泵送提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]斯方海,強(qiáng)愛珍.自密實(shí)高強(qiáng)度混凝土試配與淺析[J].陜西建筑,2013,(12).

[2]桂苗苗.國內(nèi)外自密實(shí)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)概況與比較[J].材料導(dǎo)報(bào),2011,(03).

[3]翟偉寶.東江水利樞紐工程C20混凝土配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2010,(07).

[4]宋國芳,彭建文,魏秀瑛.武廣客運(yùn)專線連江口大橋高性能混凝土試配研究[J].鐵道建筑,2010,(03).