泵送混凝土的材料要求和配合比設計

我國20世紀50年代引進泵送混凝土技術，但一直發(fā)展緩慢。到了20世紀90年代，上海等大城市開始大力推廣應用泵送混凝土技術，特別是進入21世紀10年來，泵送混凝土技術在國內各大、中城市混凝土工程施工生中得以迅速發(fā)展。泵送混凝土具有效率高、澆筑快、質量好、費用低等優(yōu)點，應該得到更廣泛的推廣和普及。本文對泵送混凝土的材料要求和配合比的設計做一些探討。

1 泵送混凝土主要組成材料特點分析

與傳統(tǒng)混凝土不同，泵送混凝土不但要滿足設計強度、耐久性等方面的要求，而且要滿足混凝土拌合物的可泵性。所謂可泵性，即混凝土拌合物具有順利通過管道、摩擦阻力小、不離析、不堵塞和黏結性良好的性能。滿足以上技術性能的關鍵在于原材料的選擇和配合比的設計。

1.1 泵送混凝土粗骨料的特點

粗骨料的級配、粒徑和形狀對混凝土拌合物的可泵性影響很大。級配良好的粗骨料，對節(jié)約砂漿和增加混凝土密實度起很大作用。我國在《混凝土泵送施工技術規(guī)程》JGJ/T-95中推薦了5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm粗骨料級配，供施工中選用。

粗骨料的最大粒徑與混凝土輸送管徑之比，是保證可泵性的關鍵參數(shù)。許多國家的施工經(jīng)驗證明，限制石子的最大粒徑為40mm。根據(jù)我國混凝土泵送施工技術規(guī)程，粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比為：泵送高度在50m以下時，宜為1∶2.5～1∶3；泵送高度在50～100m時，宜為1∶3～1∶4；泵送高度在100m以上時，宜為1∶4～1∶5。表面光滑的圓形或近似圓形且最大粒徑為40mm的粗骨料其可泵性較好，針片狀顆粒易造成輸送管封塞。因此，我國《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》中規(guī)定，粗骨料中針片狀顆粒含量不宜大于10 %。

1.2 泵送混凝土細骨料的特點

細骨料對混凝土拌合物可泵性的影響比粗骨料大的多?；炷涟韬衔镏阅茉谳斔凸苤许樌鲃?，是由于砂漿具有潤滑管壁和使用粗骨料懸浮在砂漿中的緣故。根據(jù)我國現(xiàn)行標準《混凝土泵送劑》的規(guī)定，采用JGJ-79標準規(guī)定的二區(qū)級配泵。

工程實踐證明，骨料采用中砂適宜泵送，砂中通過0.315mm篩孔的數(shù)量對混凝土可泵性影響很大，此值過低輸送管容易堵塞，我國規(guī)程規(guī)定，其數(shù)量不得少于砂總量的15%。

1.3 泵送混凝土對水泥的基本要求

水泥品種也是混凝土可泵性的重要影響因素。礦渣水泥由于保水性差，泌水性大，國外一般不用，一般多用普通硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。但我國工程實踐證明，采取適當提高砂率，提高坍落度、摻和粉煤灰等技術措施，粉煤灰硅酸鹽水泥不僅可以用于大體積混凝土泵送施工，而且對于降低水化熱，防止溫度裂縫是有利的。

1.4 泵送混凝土對混合材料的基本要求

泵送混凝土的混合材料一般分為外加劑和摻合料兩大類。用于泵送混凝土的外加劑，主要有減水劑和引氣劑。減水劑是表面活性劑，國內應用較多的是木質素黃酸鈣，其摻量一般為水泥重量的0.2%～0.3%，它對于增加混凝土的流動性，減少泌水性，延緩凝結硬化，降低水灰比等具有十分顯著的作用。引氣劑也是一種表面活性劑，摻入后能在混凝土中引進直徑約0.05mm的微小氣泡，起到“滾珠”的作用。使混凝土的流動性顯著增大，但其強度有所下降，摻入量應嚴格控制。泵送混凝土中摻入外加劑，應符合國家現(xiàn)行標準《混凝土外加劑》中的有關規(guī)定。摻合料常用粉煤灰，它是一種具有活性的水硬性材料，當細骨料含量少于15%時，摻加粉煤灰效果更好。摻入混凝土拌合物后，不僅能使流動性顯著增加，而且能減少混凝土拌合物的泌水和干縮，降低水泥的水化熱，有利于裂縫的控制。但粉煤灰的質量一定要符合國家標準。

2 配合比設計

泵送混凝土配合比設計的目的，是根據(jù)工程對混凝土性能的要求和混凝土泵送的要求，設計出經(jīng)濟指標好、混凝土質量優(yōu)、可泵性較強的混凝土。泵送混凝土配合比設計，應符合國家現(xiàn)行標準中的有關規(guī)定，并通過泵送現(xiàn)場試驗，最后確定施工泵送混凝土的配合比。泵送混凝土主要技術參數(shù)有：

2.1 混凝土的可泵性

混凝土的可泵性，可用壓力泌水儀試驗結合施工經(jīng)驗進行控制。一般10S時的相對泌水率（即S10=V10/V140，代表混凝土拌合物加壓至10S～140S時的泌水量）來判斷，代表混凝土拌合物的保水性能，S10指值標越小，表明混凝土拌合物的可泵性越好。

2.2 混凝土的塌落度

混凝土的坍落度，是非常重要的技術參數(shù)，坍落度小，不僅影響泵送效率，而且增大泵送摩阻力，易產生堵塞；坍落度過大，混凝土拌合物在管中停留時間長，容易產生離析而產生堵塞，泵送混凝土的坍落度與泵送高度有密切關系。我國《混凝土泵送施工技術規(guī)程》JGJ/T10-95規(guī)定：入泵時的混凝土坍落度，當泵送高度在30m以下時，坍落度為100～140mm；30～60m時，為140～160mm；60～100m時，為160～180mm；100m以上時，為180～200mm。在一般情況下，可選用80～180mm為宜。

2.3 混凝土的水灰比

泵送混凝土的水灰比選擇，與混凝土硬化后的強度、混凝土的可泵性要求有關。當水灰比小于0.45時，混凝土拌合物的流動阻力隨著水灰比的減小而增大；當水灰比大于0.60時，流動阻力雖然迅速減小，但混凝土拌合物容易離析。根據(jù)泵送混凝土的施工經(jīng)驗，水灰比一般以0.45～0.60為宜。

2.4 最大、最小水泥用量

泵送混凝土的水泥用量，除滿足混凝土的力學性能外，還要滿足泵送潤滑管壁的要求，所以對泵送混凝土有最大、最小水泥用量的限制。最小水泥用量與輸送管道直徑、泵送距離、骨料特征、水泥品種等有關，我國規(guī)程規(guī)定泵送混凝土的最小用量宜為300kg/m3。當水泥用量超過一定數(shù)值，由于混凝土拌合物的黏度急劇增大，泵送十分困難，我國規(guī)程規(guī)定泵送混凝土的最大水泥用量為550kg / m3。

2.5 混凝土砂率的確定

混凝土的砂率確定，即在保證混凝土強度和可泵性的情況下，選擇水泥用量最少時的最佳砂率。影響砂率的主要因素有：骨料粒徑、粗骨料種類、細骨料粗細程度、水泥用量等。根據(jù)我國的實際，對于一般泵送混凝土的砂率以38%～45%為宜，對于高強度泵送混凝土的砂率以33%～36%為宜，但要采取其他的技術措施。

3 結束語

原材料的選擇和配合比設計是泵送混凝土施工的關鍵和基礎，這需要有關技術設計人員認真對待。但混凝土泵的選型與布置、混凝土的拌制和運輸、混凝土的澆筑和質量控制等技術問題都不可忽視，施工前要制定科學嚴密、合理可行的施工方案，以確?；炷凉こ痰氖┕べ|量。