范鹿華、張強

（撫州市公路事業(yè)發(fā)展中心黎川分中心，江西黎川344600）

0 引言

機制砂混凝土具有超高的生產(chǎn)效率以及較強的物理力學性能優(yōu)勢，并且在具體的工程項目中可以進行顆粒級配以及細度模數(shù)的靈活調(diào)整。機制砂混凝土的應用優(yōu)勢在地理位置偏遠以及缺乏天然砂礦資源的地區(qū)更加顯著。但是，機制砂由于自身的特性也比較容易對施工設(shè)備造成堵管故障，對施工質(zhì)量造成一定的影響。本文將在橋梁工程的實際應用中，探討機制砂混凝土的原材料配比技術(shù)以及泵送設(shè)備管道的應用技術(shù)，給出有效解決堵管問題的針對性預防措施及方案。

1 工程概況

本文的目標工程——江西合同工程，該合同段高速公路全長6000m，大型橋梁6座、中型橋梁1座，橋梁長度在全路段中占比33.48%。由于大橋所在的建設(shè)區(qū)域符合地理位置偏遠及天然砂礦資源缺乏的特征，加上項目存在較多的可再利用石方資源，出于對橋梁施工進度及施工技術(shù)的需求，決定選用機制砂作為橋梁施工的原材料以及使用混凝土泵送作為澆筑技術(shù)支持。

2 毛石料選取

2.1 地勘取樣檢測

通過坑槽探方技術(shù)進行石料的前期勘探以及取樣工作。

2.2 挑選毛石

在砂石的應用中，機制砂的質(zhì)量水平取決于母巖的質(zhì)量。因此，礦山的前期勘測評估工作不能忽視，應盡量選擇土薄泥少的礦山，并保證所選礦井的母巖具有較高的強度和較好的完整性。在母巖的取樣檢測環(huán)節(jié)中應及時檢測其是否具有潛在的堿-骨料反應性，優(yōu)先選用質(zhì)地堅硬且無顆粒性和風化現(xiàn)象的花崗巖及玄武巖等。另外，砂石礦的選用還應遵循高質(zhì)量及高性價比原則，通過質(zhì)檢小組進一步對砂石源進行監(jiān)控[1]。

2.3 骨料破碎

砂石加工工藝大多采用二次粉碎+篩分方式，在骨料級配的調(diào)整及顆粒形狀的控制方面比較薄弱。根據(jù)具體情況可以通過進行“雙除泥、雙反、雙沖擊、雙循環(huán)、雙分離粉”砂骨料加工技術(shù)等工藝環(huán)節(jié)的改善解決該問題，提高砂石原材料在使用中的質(zhì)量和穩(wěn)定性能。在傳統(tǒng)工藝中存在的粉塵及水污染和廢物丟棄問題，可以從關(guān)閉半成品和成品筒倉并設(shè)置回收措施方面得到有效改善。破碎和成型工藝首先應用顎式破碎機進行首次的母巖預破碎，使反擊式破碎機的生產(chǎn)壓力得到有效降低。之后才使用反擊式破碎機進行母料的二次破碎工作，加大骨料的微裂紋，便于骨料在微裂紋中得以進一步破碎。最后再使用沖擊式破碎機完成骨料的第三次破碎以及最后的成型工藝（見圖1）。

圖1 破碎現(xiàn)場圖

2.4 碎石清洗

執(zhí)行粗碎工藝之前，應通過棒狀進料機和除砂篩網(wǎng)將粒度小于30mm的母巖和土壤篩除出來，之后再通過除砂篩網(wǎng)將粒度小于10mm的骨料篩除出來并完成粗碎處理。在中等破碎處理出骨料中的土壤和碎石后，應保持骨料的MB值維持在0.5以下。最后還需要做一遍碎石的清洗工作，清洗現(xiàn)場見圖2。

圖2 碎石清洗

2.5 材料檢測

第一，在細骨料的檢測中，應保持細骨料在混凝土中的占比小于15%，同時使用規(guī)格為0.315mm的篩網(wǎng)對細骨料進行篩分，對篩選出來的砂料進行清洗，使細骨料的粉塵水平在7%以下。

第二，粗骨料的檢測需要結(jié)合工程實際需求進行調(diào)整，依據(jù)泵送高度要求調(diào)整砂料的實際粒徑需求。當泵送高度在50m以內(nèi)時，粒徑與輸送管的比值應在1∶2.5；高度在50～100m時，比值控制在1∶3～1∶4；當高度超過100m時，比值需要控制到1∶4～1∶5。另外，針片狀與高一級粒徑的骨料占比也應進行嚴格控制，控制針片狀骨料占比小于4%；高一級粒徑骨料的比例小于2%[2]。

第三，原材料選擇。

其一，水泥在選擇上應優(yōu)先選擇富裕系數(shù)為1.1的P·O42.5普通硅酸鹽水泥。

其二，粗骨料要根據(jù)工程施工的實際需求選擇107MPa強度的石灰?guī)r，并合理應用所產(chǎn)出的碎石粒徑及配比度。

其三，細骨料要根據(jù)細度模數(shù)和石灰含量的具體使用需求進行選擇，具體的細度模數(shù)需要達到3.6的要求，而石灰占比應達到7%的水平。

其四，水在應用要求中主要用于混凝土的制作和攪拌，只要達到施工要求的干凈水源即可。

其五，粉煤灰摻和料應達到一級水平。

其六，減水劑的選用中應保證減水劑的膠水效率達到30%標準。

第四，機制砂混凝土在應用前還需要進行配合比試驗。通過機制砂混凝土中的機制砂和水泥量的科學配比試驗來最大化提高整體性能，發(fā)揮機制砂混凝土的優(yōu)勢，提高其黏性與保水性，從而杜絕坍落現(xiàn)象的發(fā)生。在該橋梁工程中具體的機制砂混凝土配置比方案如表1所示。

表1 施工配合比 單位：kg

3 機制砂混凝土的泵送設(shè)備及管道布置

3.1 泵送設(shè)備

本文的目標橋梁使用的泵體為三一重工的HBT80C混凝土泵。該泵的管道內(nèi)徑規(guī)格為125mm，輸送管道之間的銜接使用?？毓芸ㄟB接，實際的混凝土輸送上限為150m。該混凝土泵的除塵模式采用的是布袋式除塵系統(tǒng)。除塵系統(tǒng)主要由一級除塵、布袋除塵器和變頻引風機以及專用管道構(gòu)成。一級除塵主要負責大顆粒細集料的收集，布袋除塵器負責將粉塵控制在5%～15%之間，而變頻引風機則完成粉塵的最后控制，從而有效降低施工環(huán)節(jié)中的揚塵量。

3.2 泵管布置的相關(guān)要求

泵管的布置主要由錐管、彎管和直管以及軟管完成從出料口到進模板倉的系統(tǒng)連接。

第一，架設(shè)泵送管道時應盡量保持騰空，從而便于管道的安裝、調(diào)試及拆卸工作，同時泵送管的連接處和彎管部分應進行針對性的加密緊固措施，減少泵管出現(xiàn)擺動的概率，預防由于泵管擺動造成的安全隱患。

第二，泵送高壓管道的檢修維護工作也應得到重視，對存在安全隱患及引起質(zhì)量缺陷的部件進行及時的檢修更換。

第三，在進行機制砂混凝土的泵送前要對泵送管道進行嚴格的質(zhì)量檢查，有效排除泵送管道在施工過程中出現(xiàn)因密閉不良造成的噴射、漏水現(xiàn)象[3]。

第四，入倉處的軟管應得到水平防止，避免在澆筑過程中由于不規(guī)范操作出現(xiàn)管道甩尾傷人事故。

第五，在季節(jié)變換時還應適當調(diào)整混凝土在泵送過程中的溫度，改善混凝土在泵送過程中由于溫度波動造成的干裂影響。

第六，泵管的管徑在施工過程中也要保持一致，在施工前應進行嚴格的檢查，對存在質(zhì)量缺陷以及管徑不一致的泵管進行修復或更換工作。

3.3 管道布設(shè)

管道的布設(shè)工作應具備一定的前瞻性，全面考慮管道在安裝、使用以及拆卸過程中可能導致的安全隱患，減少軟管及彎管的使用頻率，從而控制管內(nèi)阻力或逆流壓力帶來的安全隱患，進一步保障施工的安全展開。

第一，管道需要水平設(shè)置，由于機制砂混凝土主要利用壓力進行輸送，只有將泵送管道圍繞上坡方向進行布置才能避免泵機壓力供給過載影響混凝土的泵送工作。

第二，泵管的垂直向上布置。混凝土逆流以及堵管主要出現(xiàn)在停泵以及換向閥吸入混凝土的過程中，可以通過以下措施進行改善：首先，增加水平管道的增加布設(shè)，同時使水平管道的總長度在所有管道長度的20%以上，水平管道的管壁會與混凝土起到摩擦作用從而緩解管內(nèi)的逆流壓力。其次，插閥的合理設(shè)置可以在施工場地限制，或水平管道增設(shè)措施無法解決混凝土逆流問題時，通過插閥的通閉來有效控制逆流的進一步影響。

第三，混凝土在傾斜向下的管道中泵送時會因為混凝土的自重而出現(xiàn)自流的情況。技術(shù)人員可以在確?；炷临|(zhì)量的前提下，合理調(diào)整混凝土的坍落度性能，以此進行有效應對。如因施工工藝要求必須使用坍落度較大的混凝土進行澆筑，可以使用海綿球裝入泵送管道中承受混凝土自流產(chǎn)生的壓力，從而避免導管出現(xiàn)空腔現(xiàn)象。另外，在向下傾斜度達到4～7°的導管中，泵送混凝土還會出現(xiàn)混凝土的骨料堆壘以及離析現(xiàn)象，從而造成管道的堵塞問題。通過下泄管道的上端位置增設(shè)排氣閥把泵管的空氣及時排出可以有效解決這一問題[4]。

4 施工中造成的堵管原因和預防措施

4.1 地泵輸送管水平距離不夠容易造成堵管

在混凝土的輸送過程中，換向輸送和輸送停止時都會對管道內(nèi)的混凝土造成重力推動現(xiàn)象形成逆流壓力，并且逆流壓力與管內(nèi)輸送的混凝土高度成正比。逆流壓力會影響混凝土的容積率，從而直接影響混凝土的泵送量，另外逆流還是造成管道堵塞的主要原因。在施工過程加大垂直導管下方的水平管道鋪設(shè)長度，以及在出料口進行彎管的增設(shè)從而增加摩擦力，這兩種方法都可以使混凝土逆流現(xiàn)象得到有效改善與緩解。

4.2 混凝土間歇超時造成堵管

如混凝土輸送過程中出現(xiàn)在管道內(nèi)滯留的情況，則會使混凝土中的水分快速流失，對下次混凝土的泵送形成彎處堆積，最終造成輸送管道的堵塞問題。所以，混凝土運輸車必須嚴格控制運輸時間，若混凝土運輸車出現(xiàn)長時間的空擋期，應及時停止混凝土的泵送，等待混凝土運輸車重新建立連續(xù)性運輸。在混凝土車的輸送停滯期間要每隔10min啟動一次地泵，使其工作2min并往復循環(huán)，解決在泵送管道中出現(xiàn)長時間滯留的問題。

4.3 混凝土離析造成堵管

在混凝土與骨料的混合狀態(tài)中，骨料會由于自身重量原因往底部沉積，而砂漿則往上方漂浮，造成混凝土的不均勻狀態(tài)。由長期的工程施工經(jīng)驗總結(jié)中可知，高坍落度的混凝土在進行長距離的泵送時比較容易出現(xiàn)這一現(xiàn)象并造成堵管問題，出現(xiàn)離析問題的原因主要是大坍落度的混凝土骨料與泥漿比較容易失去黏合性。在進行此類混凝土的泵送過程中，骨料與管壁的摩擦力會大于泥漿與管壁的摩擦力，骨料在前進過程中會比泥漿慢，從而在轉(zhuǎn)彎處容易出現(xiàn)堆積造成堵管。從以下幾點著手可以改善混凝土離析造成的堵管問題：

首先，混凝土的離析有可能是水量過多或減水劑用量過多等原因造成的。拌和站在混凝土的攪拌過程中應對供水設(shè)備以及減水劑輸送設(shè)備進行檢測，確保用水量及減水劑的使用量符合混凝土的使用工藝要求。

其次，在混凝土泵送作業(yè)前應檢驗混凝土的離析現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)發(fā)生離析現(xiàn)象的混凝土應及時停止混凝土的泵送，并將不合格混凝土退回拌和站，同時也可以添加添加劑促進混凝土符合使用要求。

最后，在混凝土的泵送作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)壓力表出現(xiàn)驟然上升的情況，并超過壓力行程的2/3時，應根據(jù)施工的實際情況采取緊急應對措施。若向上輸送混凝土則需要進行反泵操作，保證骨料和泥漿能夠及時通過自重及重力返回料斗內(nèi)，同步及時清理管道內(nèi)的殘留混凝土。如管道向下或平行輸送混凝土，則選擇堆積易發(fā)區(qū)進行拆卸排料操作，將堆積的骨料及時排出[5]。

5 結(jié)語

綜合以上分析，在橋梁工程施工的過程中，機制砂混凝土泵送技術(shù)能夠在交通不方便的區(qū)域下進行施工，減少運輸所產(chǎn)生的費用。在往后橋梁工程項目施工階段要根據(jù)項目的特點，對機制砂混凝土泵送技術(shù)的方案進行科學選擇，同時在應用該技術(shù)時還要做好材料性能的檢測，確保各方面的參數(shù)達到施工要求，如此才能為橋梁工程的開展奠定基礎(chǔ)。