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从世界上第1台混凝土泵出厂以来,至今已有近90年历史。随着混凝土泵制造技术的不断更新和现代工业的发展,混凝土泵送施工发展迅速,在铁路工程施工中,圬工方量大的如隧道、桥梁等工程较多,特别是近几年来进行西部大开发,西南山区铁路建设投入加大,出现了很多施工条件困难或场地狭窄、混凝土难以用普通方法运输和灌筑的现象,一些工程在设计或施工中明确要求使用混凝土泵灌筑。本文根据铁路工程中的混凝土施工特点,简述一下铁路工程中的泵送混凝土施工应当注意的一些问题。
一、泵送混凝土的原材料选择
铁路工程中混凝土结构的尺寸一般较大,圬工方量大,常用的混凝土强度等级大多在C15~C25(梁部除外),较少采用轻型混凝土。因此,混凝土所需原材料一般为普通材料,影响混凝土拌和物可泵性的主要材料是粗细骨料和外加材料,水泥影响很小,这里不作介绍。
(1)粗骨料 常用的粗骨料有卵石和碎石,粗骨料的粒径、形状和级配对混凝土拌和物的可泵性影响很大。
理想状态的粗骨料应当是连续级配的,我国现行《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10-95)中推荐有粗骨料的最佳级配曲线图。但在实际应用中,购进的粗骨料不可能达到这种理想状态。一般情况下,铁路工程中常用的有1~3cm碎石或2~4cm碎石,每种规模的碎石大粒径者偏多,影响拌合物的泵送性能。为了接近或达到这种理想级配,可以采用2种粗骨料,人为填补它的间断级配。在渝怀线盘龙坡隧道的衬砌施工中,采用配料机配料,就尝试使用2~4cm碎石和1cm左右的瓜米石2种粗骨料进行配制使泵送效果大大改善。
(2)细骨料 细骨料对混凝土拌合物可泵性的影响比粗骨料大得多,这也是常被忽略的一点。泵送混凝土要求细骨料有良好的级配,适宜采用的细骨料是中砂,中粗砂也可以使用。但就对选取用的砂做筛分试验,通过0.315mm筛孔砂数量宜为15%~20%。
(3)外加混合材料 混合材料的掺入目的纯粹为了改善泵送性能,对混凝土本身意义不大。混合材料分外加剂和掺和料两大类。
外加剂常用的有减水剂、引气剂及泵送剂等,这些都是表面活性剂。减水剂的作用是降低水的表面张力,释放出游离水;引气剂能引进一些细微气泡,在骨料周围均匀分布起到润滑的作用;泵送剂的性质两者兼而有之。外加剂的掺入量约为水泥用量的0.2%~0.3%,加入外加剂后,混凝土的和易性明显改善,有利于泵送。掺和料常用的是粉煤灰,粉煤灰表面圆滑,掺入后可改善混凝土拌合物的流动性。外加剂和掺和料可同时使用,对改善混凝土泵送性能十分有利,并且可以节约水泥。
二、泵送混凝土的配合比
在选好混凝土的原材料之后,要进行泵送混凝土的配合比设计,这项工作非常关键。泵送混凝土的配合比设计除了满足设计和国家现行有关规范对混凝土的性能要求之外,还应满足混凝土泵送的要求:混凝土拌合物的和易性好,粘塑性好,泌水性小,不离析,适宜泵送。在进行泵送混凝土的配合比设计时,要满足以下几个方面。
(1)混凝土拌合物的坍落度宜在80~180mm,泵送高度越大,要求坍落度越大。
(2)混凝土的水灰比也应控制。一般来说,水灰比大的混凝土有利于泵送,但水灰比过大会降低混凝土强度,泵送混凝土的水灰比应控制在0.4~0.6,特殊情况下也不宜大于0.7。
(3)泵送混凝土的水泥用量除了满足混凝土强度要求之外,还应满足管道输送的要求。我国铁路现行规范规定最小水泥用量为300kg/m3,就是保证有足够的水泥浆去润滑管壁。
(4)泵送混凝土合理的砂率是使砂浆数量能将石子的空隙填满,并稍有多余,将石子拨开,在保证混凝土强度的可泵性的情况下,追求最小的水泥用量。泵送混凝土的砂率比普通混凝土要高2%~5%,规范规定为35%~45%,以保证混凝土拌合物和易性好,容易变形。
(5)混凝土中加入外加剂及掺和料可有效改善泵送性能,但是在施工中应注意控制掺入量。一般情况下,外加材料掺入量的比例很小,个别外加材料会影响混凝土质量,例如引气剂数量大时,混凝土中细微气泡过多,会影响混凝土强度,而且外加材料大多价格昂贵。因此,使用中要根据产品说明通过实验最终确定。
三、泵送混凝土施工工艺
选用混凝土泵进行混凝土的灌筑,应当做好泵送混凝土的施工组织设计。根据工程特点、工期要求和现有的机械设备、劳力和材料供应等施工条件,正确选择混凝土泵的类型、输送管的类型和长度。如果已有混凝土泵则应计划配备相应的劳力、材料、机械,使混凝土泵送工作能连续、均衡地进行,以期获得最大的经济效益和质量效果。
(1)泵送前的准备工作 混凝土泵送前应将材料、机械、劳力全部准备到位。混凝土的搅拌应采用机拌,最好是配料机拌制,用配料机可保证准确计量,拌制速度快,并且节省劳力。混凝土的搅拌工作应在搅拌站进行。
混凝土泵应安装调试好,输送管接到灌筑部位,输送管架空的地方应加固好,管节之间的密封胶圈要正确安装,管卡安装牢固,并有专人检查,以免出现意外。管道走向要合理布置,使管道长度最短,尽量减少弯管和软管的使用,以减少压力损失。
(2)混凝土泵送 混凝土泵运转后,应先用水将混凝土泵与混凝土接触的部件湿润。在泵送混凝土前,要先打些水泥浆或1:2水泥砂浆或与泵送混凝土同样的配合比但粗骨料减少一半的混凝土润滑管道,但应分散浇筑,不得集中在一处。混凝土一旦搅拌好,不能在料斗中加水。
四、泵送混凝土的质量控制及效益分析
泵送混凝土从原材料开始就要对它进行控制,除了满足普通混凝土对原材料的要求之外,影响混凝土可泵性的指标必须要符合规定。泵送混凝土是一种新型施工工艺,它的质量控制牵涉面广,需要工程、实验、材料、机械和混凝土泵操作手的通力协作,它的质量控制体系必须有一个领导核心进行统筹与协调。如果出现泵送过程不顺利,一定要分析原因,不要凭主观臆断盲目性地改动配合比,以免影响混凝土质量或造成浪费。
混凝土泵的施工速度快、节省劳力、降低了劳动强度,混凝土质量能够保证,更重要的是能够降低施工难度,这是对传统施工方法的一次革命。混凝土泵发展到今天,已走向普及,混凝土空前发展,混凝土泵会有更好的发展前景。混凝土泵的价格昂贵,因此,在施工组织时,要提高混凝土泵的利用率,以期获得良好的经济效益。
一、泵送混凝土的原材料选择
铁路工程中混凝土结构的尺寸一般较大,圬工方量大,常用的混凝土强度等级大多在C15~C25(梁部除外),较少采用轻型混凝土。因此,混凝土所需原材料一般为普通材料,影响混凝土拌和物可泵性的主要材料是粗细骨料和外加材料,水泥影响很小,这里不作介绍。
(1)粗骨料 常用的粗骨料有卵石和碎石,粗骨料的粒径、形状和级配对混凝土拌和物的可泵性影响很大。
理想状态的粗骨料应当是连续级配的,我国现行《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10-95)中推荐有粗骨料的最佳级配曲线图。但在实际应用中,购进的粗骨料不可能达到这种理想状态。一般情况下,铁路工程中常用的有1~3cm碎石或2~4cm碎石,每种规模的碎石大粒径者偏多,影响拌合物的泵送性能。为了接近或达到这种理想级配,可以采用2种粗骨料,人为填补它的间断级配。在渝怀线盘龙坡隧道的衬砌施工中,采用配料机配料,就尝试使用2~4cm碎石和1cm左右的瓜米石2种粗骨料进行配制使泵送效果大大改善。
(2)细骨料 细骨料对混凝土拌合物可泵性的影响比粗骨料大得多,这也是常被忽略的一点。泵送混凝土要求细骨料有良好的级配,适宜采用的细骨料是中砂,中粗砂也可以使用。但就对选取用的砂做筛分试验,通过0.315mm筛孔砂数量宜为15%~20%。
(3)外加混合材料 混合材料的掺入目的纯粹为了改善泵送性能,对混凝土本身意义不大。混合材料分外加剂和掺和料两大类。
外加剂常用的有减水剂、引气剂及泵送剂等,这些都是表面活性剂。减水剂的作用是降低水的表面张力,释放出游离水;引气剂能引进一些细微气泡,在骨料周围均匀分布起到润滑的作用;泵送剂的性质两者兼而有之。外加剂的掺入量约为水泥用量的0.2%~0.3%,加入外加剂后,混凝土的和易性明显改善,有利于泵送。掺和料常用的是粉煤灰,粉煤灰表面圆滑,掺入后可改善混凝土拌合物的流动性。外加剂和掺和料可同时使用,对改善混凝土泵送性能十分有利,并且可以节约水泥。
二、泵送混凝土的配合比
在选好混凝土的原材料之后,要进行泵送混凝土的配合比设计,这项工作非常关键。泵送混凝土的配合比设计除了满足设计和国家现行有关规范对混凝土的性能要求之外,还应满足混凝土泵送的要求:混凝土拌合物的和易性好,粘塑性好,泌水性小,不离析,适宜泵送。在进行泵送混凝土的配合比设计时,要满足以下几个方面。
(1)混凝土拌合物的坍落度宜在80~180mm,泵送高度越大,要求坍落度越大。
(2)混凝土的水灰比也应控制。一般来说,水灰比大的混凝土有利于泵送,但水灰比过大会降低混凝土强度,泵送混凝土的水灰比应控制在0.4~0.6,特殊情况下也不宜大于0.7。
(3)泵送混凝土的水泥用量除了满足混凝土强度要求之外,还应满足管道输送的要求。我国铁路现行规范规定最小水泥用量为300kg/m3,就是保证有足够的水泥浆去润滑管壁。
(4)泵送混凝土合理的砂率是使砂浆数量能将石子的空隙填满,并稍有多余,将石子拨开,在保证混凝土强度的可泵性的情况下,追求最小的水泥用量。泵送混凝土的砂率比普通混凝土要高2%~5%,规范规定为35%~45%,以保证混凝土拌合物和易性好,容易变形。
(5)混凝土中加入外加剂及掺和料可有效改善泵送性能,但是在施工中应注意控制掺入量。一般情况下,外加材料掺入量的比例很小,个别外加材料会影响混凝土质量,例如引气剂数量大时,混凝土中细微气泡过多,会影响混凝土强度,而且外加材料大多价格昂贵。因此,使用中要根据产品说明通过实验最终确定。
三、泵送混凝土施工工艺
选用混凝土泵进行混凝土的灌筑,应当做好泵送混凝土的施工组织设计。根据工程特点、工期要求和现有的机械设备、劳力和材料供应等施工条件,正确选择混凝土泵的类型、输送管的类型和长度。如果已有混凝土泵则应计划配备相应的劳力、材料、机械,使混凝土泵送工作能连续、均衡地进行,以期获得最大的经济效益和质量效果。
(1)泵送前的准备工作 混凝土泵送前应将材料、机械、劳力全部准备到位。混凝土的搅拌应采用机拌,最好是配料机拌制,用配料机可保证准确计量,拌制速度快,并且节省劳力。混凝土的搅拌工作应在搅拌站进行。
混凝土泵应安装调试好,输送管接到灌筑部位,输送管架空的地方应加固好,管节之间的密封胶圈要正确安装,管卡安装牢固,并有专人检查,以免出现意外。管道走向要合理布置,使管道长度最短,尽量减少弯管和软管的使用,以减少压力损失。
(2)混凝土泵送 混凝土泵运转后,应先用水将混凝土泵与混凝土接触的部件湿润。在泵送混凝土前,要先打些水泥浆或1:2水泥砂浆或与泵送混凝土同样的配合比但粗骨料减少一半的混凝土润滑管道,但应分散浇筑,不得集中在一处。混凝土一旦搅拌好,不能在料斗中加水。
四、泵送混凝土的质量控制及效益分析
泵送混凝土从原材料开始就要对它进行控制,除了满足普通混凝土对原材料的要求之外,影响混凝土可泵性的指标必须要符合规定。泵送混凝土是一种新型施工工艺,它的质量控制牵涉面广,需要工程、实验、材料、机械和混凝土泵操作手的通力协作,它的质量控制体系必须有一个领导核心进行统筹与协调。如果出现泵送过程不顺利,一定要分析原因,不要凭主观臆断盲目性地改动配合比,以免影响混凝土质量或造成浪费。
混凝土泵的施工速度快、节省劳力、降低了劳动强度,混凝土质量能够保证,更重要的是能够降低施工难度,这是对传统施工方法的一次革命。混凝土泵发展到今天,已走向普及,混凝土空前发展,混凝土泵会有更好的发展前景。混凝土泵的价格昂贵,因此,在施工组织时,要提高混凝土泵的利用率,以期获得良好的经济效益。