泵送混凝土在烏市維泰大廈工程中的配合比設(shè)計及應(yīng)用

徐洪蓮    陳明宇

（新疆西部建設(shè)股份有限公司預(yù)拌混凝土分公司  830006  烏魯木齊）

    烏市維泰大廈工程位于喀什西路延伸區(qū)（西北側(cè)），由新疆市政工程有限公司承建。該工程結(jié)構(gòu)體系為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，主樓地下二層，地上十七層；裙樓地下二層，地上四層。采用的混凝土強(qiáng)度等級為C30、C40、C50泵送混凝土。工程計劃開工日期為2009年5月20日，我公司針對該工程實(shí)際情況對該工程泵送混凝土進(jìn)行了配合比設(shè)計和試配，并在實(shí)際施工中得到了成功的使用和驗證。

    泵送混凝土在現(xiàn)代商品混凝土的澆筑中已經(jīng)很普遍，它的特點(diǎn)是要求泵送機(jī)械的性能要能夠滿足泵送高度，混凝土拌合物具有可泵送性能，即具備適應(yīng)于泵送要求的流動性、粘聚性；運(yùn)輸和輸送過程中混凝土拌合物工作性損失小；混凝土拌合物在泵壓輸送的過程中，不分層離析、不泌水；與泵管管壁的摩擦阻力小等特點(diǎn)。因此，泵送混凝土要滿足以上要求，原材料的選擇和配合比的優(yōu)化是最關(guān)鍵的因素，配制出的混凝土不僅要滿足硬化后抗壓強(qiáng)度等性能的要求，還需要滿足拌合物的可泵性能要求。具有施工速度快、周期短、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省人工、提高工效、施工方便等特點(diǎn)。

1.配合比設(shè)計及試配

    1.1 原材料的選擇

    1.1.1 水泥

    選用新疆天山水泥股份有限公司的普通硅酸鹽水泥，水泥出廠日期不超過一個月。水泥實(shí)測強(qiáng)度為（P.O42.5R）R3d=28.1MPa，R28d=48.3MPa。

    1.1.2 骨料

    ① 粗骨料的選擇主要考慮石子的種類、最大粒徑、級配及其強(qiáng)度、表面特征，有害雜質(zhì)和針片狀含量等。由于泵送高度為地面以上50余米，因此粗骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，應(yīng)≤1:3~1:4。（現(xiàn)場泵送管內(nèi)徑為100mm）。

    GB50204中規(guī)定的“骨料最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小凈間距的3/4；對于混凝土實(shí)心板骨料的最大粒徑不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm”。因此我們在混凝土配合比試驗的時候，從一開始粗骨料的最大粒徑就選擇了小粒徑的方案，工程施工中必須嚴(yán)禁使用超規(guī)格的大石子顆粒，并保持到場材料的品質(zhì)穩(wěn)定和連續(xù)性。

    針對該工程實(shí)際情況，我們選用了5～20mm的連續(xù)級配的河卵石，生產(chǎn)廠家為新疆和砼源建材有限公司。壓碎指標(biāo)為4.2%，針片狀顆粒含量為5%，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%，顆粒級配符合JGJ52—2006標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

    ② 細(xì)骨料級配宜采用中粗砂，本地砂子經(jīng)檢測屬于Ⅰ區(qū)粗砂，若選用粗砂配制混凝土，混凝土拌合物容易泌水、易堵塞泵管，但是這種情況可以通過適當(dāng)調(diào)整砂率、增加水泥或者粉煤灰用量來解決這一問題。

    1.1.3 摻合料

    粉煤灰作為一種優(yōu)質(zhì)礦物摻合料在泵送混凝土中應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，作為一種工業(yè)副產(chǎn)品，粉煤灰在混凝土中的使用可以起到二次火山灰效應(yīng)、堆積效應(yīng)、自填充效應(yīng)等作用，可以顯著增加混凝土拌合物的流動性，也就提高了混凝土拌合物的可泵送性能，減少混凝土拌合物的泌水、坍落度損失和干燥收縮，降低水泥的水化熱，延長混凝土的凝結(jié)時間，有利于混凝土的長距離運(yùn)輸及高溫季節(jié)和大體積混凝土的施工。

    選用新疆西建股份預(yù)拌混凝土分公司粉煤灰車間生產(chǎn)的磨細(xì)粉煤灰，比表面積560m2/kg，符合GB/T18736—2002標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級磨細(xì)粉煤灰技術(shù)要求。磨細(xì)粉煤灰的摻量通過試配、強(qiáng)度核算后確定。

    1.1.4 外加劑

    泵送混凝土的外加劑要求有三點(diǎn)：①高減水率；②有一定的緩凝作用，適當(dāng)抑制水泥的早期水化速度以減少坍落度損失；③有一定的引氣組分，引入混凝土拌合物中的微小氣泡起到滾珠作用，增加混凝土拌合物的流動性，利于泵送；

    泵送劑還可以根據(jù)不同的耐久性要求、施工工藝要求和施工環(huán)境復(fù)合使用。但應(yīng)注意多種外加劑復(fù)合使用的效果并不等于各種外加劑單獨(dú)使用效果的疊加，應(yīng)通過試驗證實(shí)符合要求后再應(yīng)用。本工程根據(jù)配合比的要求選用了新疆昊霖工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的三聚氰胺泵送劑，該泵送劑具有早強(qiáng)、緩凝、減水、坍落度損失小等特點(diǎn)，R7強(qiáng)度可達(dá)到R28強(qiáng)度的80%以上。

    1.1.5 配合比設(shè)計指標(biāo)

    ① 粗骨料：5~20mm河卵石；

    ② 細(xì)骨料：Ⅰ區(qū)粗砂（河砂）；

    ③ 坍落度：180±30mm；

    ④ 抗壓強(qiáng)度：C40要求R7d≥75%；

    ⑤ 泵送劑，固含量30%，減水率19.5%；

    ⑥ 新疆天山牌P.O42.5R水泥。

    1.2 設(shè)計配合比

    (1) 按照普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程，泵送混凝土配合比設(shè)計首先按照JGJ55—2000要求計算各參數(shù)值，其次在滿足運(yùn)輸和泵送高度等要求下進(jìn)行配合比調(diào)整，按照生產(chǎn)水平一般來確定混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ=5.0~6.0MPa。

    (2) 進(jìn)行泵送混凝土配合比設(shè)計除了應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計所需要的強(qiáng)度、耐久性及施工工藝所要求的工作性以外，進(jìn)行了混凝土的配合比調(diào)整和驗證來滿足現(xiàn)場施工條件差異、變化和對早期強(qiáng)度的要求。

    (3) 配合比設(shè)計考慮了滿足混凝土的運(yùn)輸時間、運(yùn)輸時的氣候、施工條件以及可泵性要求，又能滿足早拆模以及預(yù)應(yīng)力張拉對混凝土早期強(qiáng)度的要求。該工程的預(yù)應(yīng)力混凝土張拉時要求C40的7d強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%以上，經(jīng)過配合比試驗驗證三聚氰胺泵送劑可以滿足此要求。

    (4) 礦物摻合料的摻量以達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能為準(zhǔn)，不應(yīng)影響施工進(jìn)度所要求的混凝土早期強(qiáng)度。

    1.3 配合比試驗

    在以上配合比設(shè)計思路的指導(dǎo)下，經(jīng)過多次反復(fù)配合比試驗調(diào)整及驗證，配制出了摻合料摻量大、和易性良好、無分層離析現(xiàn)象且具有較大的流動性和良好的粘聚性的泵送混凝土，配合比見表1，通過現(xiàn)場實(shí)際泵送效果良好，混凝土拌合物經(jīng)泵送至大于50m高度時，粘聚性良好，骨料、漿體均勻分布，未發(fā)生分層離析現(xiàn)象。

表1                     泵送混凝土配合比（1m3材料用量）

    注：泵送劑含固量30%，摻加比例是按照總膠凝材料用量百分比例；

2.該泵送混凝土28d齡期立方體抗壓強(qiáng)度值

    (1) C30：標(biāo)養(yǎng)R28d=37.5MPa；同條件10組，mfcu=35.2MPa，fcumin=31.1MPa，評定合格。

    (2) C40：標(biāo)養(yǎng)R7d=42.9MPa；同條件R7d=41.6MPa。【28d】標(biāo)養(yǎng)10組，mfcu=55.8MPa，Sfcu=2.63MPa，fcumin=52.0MPa，評定合格。【28d】同條件63組，mfcu=51.4MPa，Sfcu=6.12MPa，fcumin=41.4MPa，評定合格。

   (3) C50：28d同條件11組，mfcu=60.0MPa，Sfcu=4.58MPa，fcumin=52.1MPa，評定合格。

    該泵送混凝土各齡期的立方體抗壓強(qiáng)度值證明，設(shè)計的配合比滿足了工程實(shí)際特點(diǎn)，及對早期、后期強(qiáng)度的設(shè)計要求。

3.泵送混凝土施工中的注意事項

    (1) 配合比設(shè)計后，應(yīng)對所用原材料的波動、混凝土拌合物運(yùn)輸至工地后的坍落度損失、壓力泌水率、混凝土凝結(jié)時間等參數(shù)詳細(xì)了解，在以上情況發(fā)生變化時能及時進(jìn)行混凝土配合比調(diào)整。

    (2) 禁止工地任意加水，是保證泵送混凝土澆筑質(zhì)量、保證混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求極其重要的一點(diǎn)。

    (3) 在現(xiàn)場，混凝土泵應(yīng)設(shè)在盡可能靠近澆筑點(diǎn)。泵管應(yīng)盡量少設(shè)彎頭，支撐要牢固，應(yīng)用可移動的靈活管道或者軟管，使其能在大面積范圍內(nèi)可直接澆入模板而無須再次倒運(yùn)。

    (4) 泵送前先用清水(飲用水)潤濕料斗、活塞、輸送管道等直接與混凝土接觸部位，再用水泥砂漿潤滑泵機(jī)及管道。之后再開始泵送混凝土。

    (5) 開始泵送混凝土?xí)r，速度要慢，待泵壓和各部分工作正常后，才可開始正常速度泵送。

    (6) 混凝土應(yīng)在90min內(nèi)，且在初凝時間的1/2時間前入泵，在初凝前澆筑完畢。

    (7) 混凝土向下泵送時應(yīng)使泵管傾斜，防止因混凝土自重下落形成空段而引起阻塞和混凝土拌合物分層。

    (8) 混凝土應(yīng)保證連續(xù)供應(yīng)，以保證連續(xù)泵送。暫時中斷泵送時，應(yīng)采取倒泵措施，使管中混凝土形成前后往復(fù)運(yùn)動。把拌合物從管道內(nèi)抽回重新攪拌，再泵入管道，也可以降低泵送速度，以保證良好的可泵性。

    (9) 根據(jù)不同的季節(jié)，施工時應(yīng)對泵送管道進(jìn)行相應(yīng)的降溫或防凍措施。以防止混凝土拌合物坍落度損失過大或入模溫度下降。

    (10) 泵送混凝土施工過程中，供料和施工點(diǎn)的工作人員應(yīng)有良好的通訊聯(lián)絡(luò)，使之能夠合理組織施工、澆筑準(zhǔn)確、確保混凝土的連續(xù)泵送和澆筑。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)