高強泵送粉煤灰混凝土的試驗與質量控制

邱洪林1，姜裕2

(1·浙江工業大學浙西分校，浙江衢州324000；2．浙江省建工集團有限責任公司，浙江衢州324000)

    高強泵送混凝土可以減小結構斷面，增加使用面積，降低結構自重，而且能改善混凝土的耐久性能，所以成了混凝土技術的發展方向。

    粉煤灰是一種具有一定活性的火山灰質材料，被廣泛應用在混凝土中，起到了節代水泥、減少環境污染、變廢為寶及改善混凝土性能的作用。但是，在粉煤灰混凝土泵送和澆筑過程中，如果配料或者操作不當，常常出現坍落度損失大、泌水離析、輸送管卡塞甚至管道爆裂等問題和事故。

1、問題分析

    1.1混凝土坍落度損失

    混凝土坍落度損失的原因很多，主要有氣溫、停放時間、外加劑及其摻加方式等。泵送混凝土一般采用粉煤灰和高效減水劑“雙摻”技術。摻入粉煤灰，可以減少水泥用量，有利于降低水化熱，改善混凝土拌和物的可泵性，因此對于大體積混凝土是必要和經濟的；高效減水劑對防止絮凝及水泥顆粒分散很有效，但是與水泥品種存在相容性問題，某些水泥不能配置低水灰比高流動性的混凝土。試驗表明，摻人高效減水劑的混凝土，其坍落度損失明顯增大。主要原因是高效減水劑促進了水泥顆粒的分散，加速了水泥的初期水化。坍落度損失主要發生在加水攪拌0.5—1h之內，所以要嚴格控制停放時間并合理選用摻加方式，以減少坍落度損失帶來的危害。施工中宜采用后摻法，投料順序為：粗細骨料及部分水(攪拌30s)一水泥及摻和料(攪拌30s)一剩余水一外加劑。

    1.2混凝土的離析與泌水

    泵送混凝土較普通混凝土更易發生離析與泌水。當泵送混凝土發生離析與泌水時，水在混凝土面上先于混凝土流走，造成骨料與砂漿分離，使混凝土質量不均，甚至堵塞管道�；炷�土離析與泌水的主要原因與組成材料及配合比有關，例如用水量過大或者摻加的外加劑過多；另外就是與施工的現場條件有關，如泵送距離長、高空或深井輸送都會引起離析與泌水。所以避免離析與泌水的辦法，一是要選擇合適的材料，嚴格控制配合比；二是確定合適的施工方法，選擇合適的輸送設備�；炷�土泵應具有高低壓轉換的功能，在80 m以下高度輸送時使用低壓，混凝土泵輸出量較大，效率較高；超過80m高度時，轉為高壓，以滿足泵送時壓力的需要，并且采用較小管徑(D125)的高壓管，可以減少壓力損失，防止卡管、爆管事故。

    1.3輸送管卡塞和輸送管道爆裂

    防止卡管、爆管事故主要應從輸送設備的選擇、混凝土配合比設計及施工環境條件等三個方面來考慮。輸送設備主要包括泵機和配管。泵機的選擇應適合混凝土工程特點及要求的最大輸送距離、最大輸出量及混凝土澆筑計劃要求。泵機選擇不當時，壓力達不到要求，過大或過小都有造成卡管的可能。而配管應根據工程和施工場地特點、混凝土澆筑方案進行。輸送管使用中反復受力疲勞，達到一定壽命后，可引起爆管。輸送管使用后，應立即用水及空氣清洗干凈。若輸送管中所余混凝土凝固后，下次使用時必然增大管壁的摩阻力，造成應力集中，這也是導致輸送管卡塞和爆裂的原因之一。此外還應選擇合適的骨粒徑、砂率、水泥和外加劑品種，并合理組織施工。

2、解決措施

    2.1對混凝土配合比的要求

    攪拌站首先應向試驗室提供混凝土設計強度、工作性、凝結時間、耐久性要求以及澆筑時間、使用部位、體積、施工工藝等有關情況。在正式生產施工前，攪拌站應將原材料提前一個半月送到試驗室進行檢測試配。試驗室試配強度應比設計強度提高10％~l5％，砂率一般為32％~40％，高效減水劑的摻量為膠凝材料總用量的0.5％~l.8％。

    2.2現場施工

    泵送混凝土的施工是一項綜合技術，自原材料進廠至泵送人模的全部過程涉及許多工種、工序，涉及多種技術和設備，其中任何一個環節不協調，都可能引起質量問題。因此，泵送混凝土的施工應嚴密組織，現場要有統一的指揮和調度�；炷�土泵與輸送管道連通后，應按使用說明書的規定全面檢查，符合要求后再進行空轉試驗。一般還應先泵水檢查，確認泵和輸送管中無異物后，再泵送l：2的水泥砂漿，以潤滑管道�；炷�土泵送時，如出現壓力升高且不穩定時，不得強行泵送，應立即查明原因，采取相應措施進行處理。

    當泵送卡塞時，可采取下述排除方法：反復進行正泵和反泵，逐步吸出混凝土，重新攪拌后再行泵送；用木槌敲擊查明卡塞部位，將卡塞混凝土擊松，混凝土泵卸壓后，拆除卡塞部位的輸送管，排除卡塞物。施工中應同時檢查坍落度、泌水率等指標，不符合要求時應予及時調整。

    泵送高度較高或距離較遠時，為了改善混凝土的可泵性，必須采用“雙摻”技術。然而摻加粉煤灰后存在早期強度低、徐變大，以及護筋性不良等問題，必須設法解決。我國早期的粉煤灰品質波動較大且不分等級，確實影響混凝土的物理力學性能，阻礙了粉煤灰的推廣應用。但隨著電廠燃煤技術的提高和篩選工藝的改進，己可生產出品質指標滿足預應力混凝土要求的優質粉煤灰。采用“雙摻”技術，有利于推廣應用粉煤灰和提高混凝土的質量。必要時可通過以下的技術措施來提高混凝土的早期強度并改善它的護筋性。一般來說，新拌混凝土的pH值大約為l2.5，對粉煤灰的溶解度很低；pH值超過13后，粉煤灰的活性才被激發出來。活性的大小除與水泥的礦物組成、堿度、細度、水灰比、養護溫度等因素有關外，還與外加劑的品種及摻量有關。水泥的細度越大，c3s含量越高，水化速度越快，可以彌補粉煤灰取代部分水泥造成的早期強度損失；粉煤灰中活性氧化硅、活性氧化鋁以及其中玻璃體微珠的含量較高時，有利于加快粉煤灰反應；此外，煤灰的需水量對混凝土的影響也很重要，它主要是對提高混凝土工作性起主導作用。原狀粉煤灰活性較差，采取強化處理工藝如磨細等手段可提高其活性；當粉煤灰的細度比水泥還小時，能充分填充物料之間的空隙(微集料效應)，可提高顆粒密集程度，提高混凝土的強度。一般說來，粉煤灰混凝土的3d強度較低，而預應力混凝土對3d強度要求較高。但是通過試驗，摻加高效減水劑后，配制滿足3d強度要求的粉煤灰混凝土在技術上也是可行的。

    采用“雙摻”技術是改善混凝土性能的最好辦法，但在橋梁結構，尤其是預應力結構中一直不敢大膽采用，除擔心混凝土的早期強度以外，另外的擔心就是它對混凝土耐久性的影響，即由此引起的碳化和鋼筋銹蝕問題。采用高標號的硅酸鹽水泥有利于提高混凝土的抗碳化能力，粉煤灰的摻量不超過20％時，其密度效應可彌補抗碳化、鋼筋銹蝕能力的降低。不同外加劑對混凝土的鋼筋銹蝕也有不同的影響，在選用外加劑時也應一并考慮，以保證混凝土的耐久性能。

3、結束語

    優質粉煤灰配合高效減水劑后摻是配制高強泵送混凝土的有效途徑，干凈和良好級配的粗細骨料，對提高混凝土強度及改善和易性、可泵性起了不可忽視的作用。在實際應用中，應結合結構物的具體情況和所用原材料進行試驗分析，確定合適的配合比，并根據不同工藝及時調整。

參考文獻：

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[3]現行建筑材料規范大全[M]．北京：中國建筑工業出版社， 1995

（本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核）