機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)上的應用研究

張江濤

【摘? 要】論文以涪陵至梅江段增建二線新沙壩隧道為例，對機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)上的應用進行闡述，以期能夠為業(yè)內(nèi)人士提供理論參考。

【Abstract】This paper takes the addition of the second line of the new sand dam tunnel from Fuling to Meijiang as an example to explain the application of machine-made sand concrete in long-distance pumping technology， so as to provide theoretical references for the professionals.

【關(guān)鍵詞】機制砂混凝土;長距離泵送技術(shù);應用

【Keywords】machine-made sand concrete; long-distance pumping technology; application

【中圖分類號】U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0158-02

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，如今國內(nèi)天然砂自然短缺，致使天然砂的價格在不斷提升。在此背景下，為能夠滿足工程項目的施工需求的同時，最大限度地控制施工成本，越來越多的工程開始應用機制砂混凝土。但相比較天然砂來說，機制砂的顆粒較為粗糙，并且還會含有一定的石粉，使得機制砂混凝土的黏性比較大，在長距離泵送過程中將會影響到機制砂混凝土的實際性能。因此，對機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)上的應用進行研究分析，改善機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)應用中的諸多問題，將有著極為重要的現(xiàn)實意義。

2 工程概況

涪陵至梅江段增建第二線新沙壩隧道位于重慶市黔江區(qū)沙壩鄉(xiāng)內(nèi)，中心里程ZDK283+779，全長8638m。最大埋深約534m，隧道進口ZDK279+456.64～ZDK279+909.14、出口ZDK287+597.14～ZDK288+107.54段均為半徑1200m的左偏曲線，其余段位于直線上，設(shè)計縱坡為10‰、3‰、-4‰的人字形坡。該隧道位于既有渝懷線左側(cè)20～186m，采用設(shè)計時速120km/h客貨共線鐵路單線隧道，隧道進口洞外及洞內(nèi)ZDK279+460～ZDK279+474段設(shè)置重型有砟軌道，鋪設(shè)碎石道床，IIIc型軌枕及60kg/m鋼軌，設(shè)計軌道結(jié)構(gòu)高度77cm，洞身ZDK279+494～出口段設(shè)置重型彈性支承塊式整體道床并鋪設(shè)60kg/m鋼軌，設(shè)計軌道結(jié)構(gòu)高度60cm。本工程項目的地質(zhì)環(huán)境較為復雜，使用的混凝土標號為C35，主要施工部位為二襯，并且隧道長度較長、隧道斷面小，采用避車洞停放地泵導致混凝土輸送距離遠，所以在進行多方面綜合考慮以后，采用了機制砂混凝土長距離泵送技術(shù)進行施工。

3 機制砂混凝土長距離泵送的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 機制砂概述及特點

所謂機制砂，其就是經(jīng)過開采、破碎，并經(jīng)過孔篩分選得到的巖石顆粒，在生產(chǎn)過程中，必須要滿足強度和粒徑的相應規(guī)范要求。相比較天然砂來說，機制砂由于顆粒較為粗糙，并且還會含有一定的石粉，所以在攪拌成為機制砂混凝土以后，將會增加混凝土的黏性，并且使用中還會出現(xiàn)混凝土泌水離析現(xiàn)象，進而對機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)中的應用性能造成影響[1]。

3.2 機制砂混凝土長距離泵送的關(guān)鍵技術(shù)

為能夠有效解決機制砂混凝土在長距離泵送中的性能影響問題，需要采用以下關(guān)鍵技術(shù)：①對使用的原材料進行控制，在機制砂混凝土攪拌過程中加入粉煤灰或者高效減水劑，從而避免機制砂混凝土出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象。②機制砂混凝土配比比例需要結(jié)合施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)情況以及混凝土的標號進行動態(tài)調(diào)整，不同地質(zhì)條件的施工區(qū)域，其在機制砂混凝土配比比例上也會有著一定的差異性，不能夠完全按照同樣的配比比例進行混凝土配比工作。③長距離泵送技術(shù)的泵送管道管徑以及管道壁厚度需要結(jié)合管道長度、管道壓力、高程以及骨料粒徑等多方面因素進行綜合決定，目的是避免泵送過程中出現(xiàn)混凝土阻塞的問題。④在混凝土攪拌中，應適量地加入一些緩凝劑，一方面可以降低機制砂混凝土的黏性，另一方面可以有效改善機制砂混凝土在泵送中發(fā)生凝固、阻塞的可能性。⑤在泵送中，若是發(fā)生了管道阻塞的情況，工作人員應立刻采取打反泵循環(huán)配合人工敲打阻塞位置的方式來進行管道疏通，防止機制砂混凝土進一步阻塞泵送管道。工作人員若是發(fā)現(xiàn)在使用5-8此反泵循環(huán)的方式，仍舊無法解決管道阻塞問題，那么相關(guān)工作人員應立刻停止泵送，并對管道進行拆換清理[2]。⑥現(xiàn)有的機制砂按照技術(shù)要求主要分為Ⅰ級、Ⅱ級以及Ⅲ級三種，其中Ⅰ級主要適用于強度等級大于C60的混凝土;Ⅱ級適用于強度等級在C30～C60以及抗凍、抗?jié)B透以及其他要求的混凝土;Ⅲ級適用于強度等級小于C30的混凝土，本文所研究的工程使用的混凝土強度等級為C35，在工程中使用的機制砂為Ⅱ級機制砂，并且為有效解決長距離泵送中產(chǎn)生的混凝土離析問題，還需要在機制砂制備中采用關(guān)鍵篩孔技術(shù)，該技術(shù)具體指標如表1所示。

4 機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)上的應用中存在的問題

4.1 泵送管內(nèi)徑不足

在機制砂混凝土泵送過程中，隨著混凝土的不斷吸入，管道內(nèi)部的混凝土將會對混凝土泵產(chǎn)生逆流壓力，并且還會隨著泵送管長度的不斷加長而上升，本工程所采用的泵送管道基本在100～200m的長度范圍，這也使得泵送管內(nèi)部的逆流壓力通常都比較大，進而影響到地泵的排量。

4.2 泵送管光滑度不足

在機制砂混凝土泵送之前，工作人員通常需要先使用泵送管在二襯施工面灌輸清水，具體水量應將整個泵送管道充滿，當清水輸送到工作面后，工作人員才能夠?qū)⒁呀?jīng)攪拌好的機制砂混凝土進行泵送工作。該流程的主要目的是通過清水濕潤混凝土泵送管道的管道壁，從而增加泵送管道的光滑度[3]。由于本工程項目采用的是長距離泵送技術(shù)，管道更長，機制砂混凝土將會擠壓在管道中，該種方法無法達成良好的潤滑效果，最終導致部分管道出現(xiàn)堵管的問題。

4.3 混凝土離析問題

所謂混凝土離析，其主要是指機制砂混凝土中的砂漿和骨料出現(xiàn)分離的現(xiàn)象。本工程項目采用的長距離泵送技術(shù)，由于泵送的距離通常比較長，所以在泵送過程中，機制砂混凝土經(jīng)常會出現(xiàn)離析的情況，并且該情況的發(fā)生幾率還會隨著坍落度的增加以及泵送管道長度的增加而上升。具體表現(xiàn)為機制砂混凝土中的石子與機制砂與砂漿離析，并且石子和機制砂會下沉到管壁，與管壁產(chǎn)生摩擦，在此過程中，石子和機制砂的泵送速度小于砂漿的泵送速度，在離析過程中，石子和機制砂等骨料將會在管壁附近發(fā)生聚集，當聚集到一定程度后，便會引起管道阻塞的問題。

5 機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)中應用的問題的解決辦法

5.1 克服逆流壓力

想要解決泵送管道水平距離不足的問題，主要還應克服混凝土泵送過程中所產(chǎn)生的逆流壓力。為此，相關(guān)工作人員應采取以下兩點解決方法：①在進行長距離管道布設(shè)時，應盡可能降低管道的垂直度，若條件限制，必須要布置垂直管，在垂直管的下方布置適當長度的水平管，水平管的長度應和垂直管的長度呈現(xiàn)為4∶1的比例。該種方法可以削減因混凝土重力產(chǎn)生的逆流壓力，改善泵送管阻塞的問題。②在本工程中，使用的泵送管道比較長，所以通常泵送管內(nèi)部的逆流壓力都比較大。對此工作人員應在施工前，結(jié)合本工程的實際情況，對混凝土和易性要求、泵管直徑、光滑度三方面內(nèi)容進行綜合考慮，選擇合適的機制砂混凝土、泵管型號。

5.2 增加泵送管光滑度

對于泵送管光滑度不足的問題，工作人員可以在泵送清水的過程中，加入一定量的水泥，然后通過水泥和清水共同對泵送管道壁進行潤濕，該種方法可以有效地增加泵送管道的光滑度，降低管道阻塞的發(fā)生幾率。

5.3 做好混凝土離析預防

導致混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象的主要緣由為混凝土中的水量或者減水劑用量過大。在進行實際攪拌前，工作人員應嚴格按照設(shè)計比例進行混凝土攪拌工作，若是發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象則將不能夠直接使用在泵送過程中，要返回攪拌站重新攪拌，在混凝比例合格以后方可進行泵送使用。

6 結(jié)語

本文對機制砂混凝土在長距離泵送技術(shù)上的應用進行了相應的闡述，并根據(jù)工程中出現(xiàn)的諸多問題，提出了相應的解決方法，通過實踐后可以發(fā)現(xiàn)，本文所提出的方法均可以有效改善工程中的問題，因此有著較強的實用意義。

【參考文獻】

【1】李章建，張毅科，曹保，等.機制砂C20遠距離泵送混凝土研究和應用[J].商品混凝土，2010（6）：57-62.

【2】張振升.高強高性能機制砂混凝土配比與超高泵送試驗研究[D].貴陽：貴州大學，2016.

【3】陳衛(wèi)東，柯國炬，李建明，等.機制砂混凝土泵送變異性的模擬試驗分析[J].混凝土，2017（5）：113-116.