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泵送劑在公路工程中的應(yīng)用(上)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-08-03  來源:《中國公路建設(shè)市場》  作者:李 紅 張子華 傅 智 張勁泉 趙尚傳
核心提示:泵送劑在公路工程中的應(yīng)用(上)
  目前,混凝土施工機(jī)械化程度越來越高,對于大跨、高聳、管壁、大體積混凝土結(jié)構(gòu),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(jìn)度,縮短工期,而且對于改善施工條件、保護(hù)環(huán)境、提高施工質(zhì)量勻質(zhì)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(jié)構(gòu),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(nèi)的混凝土充填密實(shí),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(shí)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(yīng)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(shí)間,泵送劑在國內(nèi)水利、建筑等行業(yè)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用。隨著公路工程建設(shè)規(guī)模的增大和機(jī)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)部位。二是公路混凝土結(jié)構(gòu)與其他行業(yè)不同的是絕大多數(shù)是薄壁結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),而泵送混凝土若掌握不好,這些薄壁結(jié)構(gòu)經(jīng)常會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象,影響結(jié)構(gòu)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(shù),必須在指南的指導(dǎo)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(yīng)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(jié)構(gòu)開裂要求砂漿總量更小這一對工藝矛盾。首先是調(diào)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(shù)要求綜合協(xié)調(diào)到既能順暢地泵送、又不導(dǎo)致薄壁結(jié)構(gòu)開裂的適宜水平。
 
  為便于廣大公路工程技術(shù)人員掌握泵送劑的技術(shù)內(nèi)容和使用要求, 規(guī)范泵送劑在公路工程中的合理應(yīng)用, 提高工程質(zhì)量,本文結(jié)合即將發(fā)布的《公路工程混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》(SHC F90-02 2004)(以下簡稱指南)中有關(guān)泵送劑的內(nèi)容,對應(yīng)用于公路工程的泵送劑的有關(guān)技術(shù)控制指標(biāo)進(jìn)行簡要介紹。
 
             常用泵送劑種類、性能
 
  泵送劑首要的是應(yīng)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(shí)間內(nèi)保持拌合物具有較高的坍落度,具備足夠的緩凝時(shí)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(zhì)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(zhì)類,兩性水解蛋白質(zhì)、明膠等。
 
 ?。?)助泵劑,高細(xì)度礦物摻合料, 如硅灰煤灰、(超)磨細(xì)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(fù)配的泵送劑。
 
2、泵送劑性能要求
 
 ?。?)摻泵送劑混凝土的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表1的規(guī)定。泵送劑檢驗(yàn)項(xiàng)目及所需數(shù)量應(yīng)符合表2的規(guī)定。在《混凝土泵送劑》(JC473)中,泵送劑質(zhì)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(shù)規(guī)程》DL/T5100一1 999規(guī)定相同。
 
  (2) 泵送劑產(chǎn)品的勻質(zhì)性檢驗(yàn)項(xiàng)目及技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表3的要求。
 
    
 
    
 
          泵送劑的工程應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土。
  ——擋土墻、橋涵結(jié)構(gòu)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(hù)筋混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土等。
 
  泵送劑是為適應(yīng)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(yīng)用得越來越普遍。所以泵送劑的使用量也越來越大。只要應(yīng)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(shè)施混凝土.鋼管混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)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(jié)構(gòu),要使大型拱橋鋼管內(nèi)混凝土灌滿灌實(shí),除使用泵送劑外,還需同時(shí)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(yàn)論證。
 
  泵送輕骨料混凝土?xí)r,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(shí)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(qiáng)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(qiáng)混凝土泵送,需要超塑化劑及優(yōu)質(zhì)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(shè)計(jì)是泵送混凝土關(guān)鍵技術(shù),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(shè)計(jì)?;炷聊軌虮怀晒槙车乇盟推浜诵膯栴}是對拌合物在泵內(nèi)工作原理及管道內(nèi)輸送機(jī)理的正確理解和認(rèn)識,混凝土泵是靠間歇式往復(fù)壓力推進(jìn)工作的。逆止閥開啟時(shí)壓送混凝土,關(guān)閉時(shí),阻止混凝土回流。逆止閥在泵送混凝土?xí)r,在不斷開閉往復(fù)運(yùn)動當(dāng)中。其關(guān)鍵問題是逆止閥的開啟、閉合運(yùn)動不能被混凝土骨料所卡住。混凝土拌合物在泵管中被壓力輸送時(shí),是中心無相對運(yùn)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。
 
 ?。?) 原材料
 
  1)水泥凝結(jié)時(shí)間
  水泥的凝結(jié)時(shí)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(nèi),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(diào)凝劑,至少應(yīng)保證混凝土具有正常的凝結(jié)時(shí)間。在較高施工氣溫時(shí),一般應(yīng)在泵送混凝土中摻用緩凝劑。
 
  2)粗集料
  粗集料的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T 14685的規(guī)定,并應(yīng)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(yīng),特別是在彎管處及逆止閥內(nèi),不能卡管或卡泵。即應(yīng)嚴(yán)格控制泵送混凝土最大粒徑與管徑之比,防止泵送混凝土?xí)r管道被堵塞。針片狀顆粒直接影響逆止閥的運(yùn)動,對可泵性影響很大,故控制其不宜大于10% 。
 
  ①   泵送高度 粗集料最大粒徑及其與輸送管徑之比應(yīng)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。
  ③  泵送混凝土輸送管管徑與粗集料最大粒徑的關(guān)系見附錄表5。
 
    
 
    
 
    
 
  3)細(xì)集料
  細(xì)集料應(yīng)符合GB/T 14684的規(guī)定.并應(yīng)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(nèi)流動起來,必須提供可潤滑管內(nèi)壁的砂漿,細(xì)集料應(yīng)采用最適宜泵送的中砂,通過0.30mm篩孔的粉細(xì)砂份量不可缺少,故規(guī)定不應(yīng)少于1 5% ;細(xì)集料的級配要好。
 
  泵送混凝土所用的粗 細(xì)集料組合最佳級配曲線應(yīng)符合圖5的要求。
 
    
 
  4)摻適量粉煤灰
  粉煤灰品質(zhì)應(yīng)符合Ⅰ、Ⅱ級灰技術(shù)要求,粉煤灰摻量應(yīng)通過泵送混凝土試拌和泵送試驗(yàn)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(yīng)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(yīng)使用。泵送混凝土使用 雙摻 技術(shù),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(yīng)通過泵送混凝土試拌和泵送試驗(yàn)確定。
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