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泵送剂在公路工程中的应用(上)

放大字体  缩小字体 发布日期:2006-08-03  来源:《中国公路建设市场》  作者:李 红 张子华 傅 智 张劲泉 赵尚传
核心提示:泵送剂在公路工程中的应用(上)
  目前,混凝土施工机械化程度越来越高,对于大跨、高耸、管壁、大体积混凝土结构,混凝土浇注一般采用泵送工艺,利用压力泵通过管道将混凝土浆体直接输送到模板中。它不仅能够加快施工进度,缩短工期,而且对于改善施工条件、保护环境、提高施工质量匀质性都具有非常重要的作用。尤其对于公路工程中一些特殊结构,混凝土泵送工艺更是不可或缺。如钢管混凝土拱桥,要使钢管内的混凝土充填密实,必须使用混凝土泵送工艺。
 
  由于混凝土在泵送过程中必须保持良好的流动性,不堵塞管路,同时还要具有良好的粘聚性和抗离析性,普通混凝土拌合物很难满足这些要求,因此必须掺入一定的外加剂。混凝土泵送剂就是使混凝土拌合物具有顺利通过输送管道、不堵塞、不离析、保持良好粘聚性的一种外加剂,是为适应快速、文明施工的混凝土泵送工艺而使用的。泵送剂在国外已使用较长时间,泵送剂在国内水利、建筑等行业也已经广泛应用。随着公路工程建设规模的增大和机械化施工程度的提高,泵送剂在公路混凝土工程中也必将得到更广泛的使用。
 
  在公路混凝土结构中使用泵送混凝土,出现的最大问题;一是堵管,或泵送压力过大,泵送不到所需要的结构部位。二是公路混凝土结构与其他行业不同的是绝大多数是薄壁结构,例如箱梁、T梁、薄壁桥墩、薄壁挡土墙、混凝土路面等均为薄壁结构,而泵送混凝土若掌握不好,这些薄壁结构经常会产生开裂现象,影响结构的使用寿命或根本就不能使用。因此,在公路行业普及使用泵送剂和泵送混凝土技术,必须在指南的指导下正确地使用,以防止出现泵送混凝土泵不动或开裂等问题。
 
  在公路工程中,泵送混凝土主要应通过正确使用泵送剂,解决泵不动要求拌合物流动性更大、砂浆总量更多与防止薄壁结构开裂要求砂浆总量更小这一对工艺矛盾。首先是调整水泥用量及砂浆总量,再加上泵送剂,将这一对相互矛盾的技术要求综合协调到既能顺畅地泵送、又不导致薄壁结构开裂的适宜水平。
 
  为便于广大公路工程技术人员掌握泵送剂的技术内容和使用要求, 规范泵送剂在公路工程中的合理应用, 提高工程质量,本文结合即将发布的《公路工程混凝土外加剂与掺合料应用技术指南》(SHC F90-02 2004)(以下简称指南)中有关泵送剂的内容,对应用于公路工程的泵送剂的有关技术控制指标进行简要介绍。
 
             常用泵送剂种类、性能
 
  泵送剂首要的是应具备良好的可泵性。所谓可泵性,就是混凝土拌合物具有顺利通过输送管道、不堵塞、不离析、粘塑性良好的性能。泵送剂必须在较长的时间内保持拌合物具有较高的坍落度,具备足够的缓凝时间以利于泵送。
 
1.泵送剂类型
 
  (1) 保水增稠剂;
 
  1)水溶性树脂类,如聚乙烯醇、纤维素醚、水溶性淀粉等
  2)聚合物电解质类 如碱性聚乙烯吡啶等
  3)丙烯酸类,酸性聚甲基丙烯酸盐、聚丙
  4)纤维素类,羧甲基羟乙基纤维素、羧甲
  5)蛋白质类,两性水解蛋白质、明胶等。
 
  (2)助泵剂,高细度矿物掺合料, 如硅灰煤灰、(超)磨细矿粉等。
  (3)(高效)减水剂、缓凝剂、引气剂。
  (4)上述保水增稠剂、助泵剂、(高效)减水剂、缓凝剂、引气剂复配的泵送剂。
 
2、泵送剂性能要求
 
  (1)掺泵送剂混凝土的技术指标应符合表1的规定。泵送剂检验项目及所需数量应符合表2的规定。在《混凝土泵送剂》(JC473)中,泵送剂质量有一等品和合格品之分,指南规定公路工程只能使用一等品 这与《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100一1 999规定相同。
 
  (2) 泵送剂产品的匀质性检验项目及技术指标应满足表3的要求。
 
    
 
    
 
          泵送剂的工程应用
1.适用范围
 
  泵送剂适用于使用混凝土泵输送的下述公路工程混凝土
  ——商品混凝土、现场搅拌混凝土 钢筋混凝土和预应力混凝土。
  ——挡土墙、桥涵结构混凝土、钢管混凝土、隧道衬砌混凝土。
    ——公路工程中的特种混凝土 如膨胀混凝土、护筋混凝土、补偿收缩混凝土等。
 
  泵送剂是为适应快速、文明施工的混凝土泵输送工艺而使用的一种专用外加剂类型。由于混凝土泵输送工艺应用得越来越普遍。所以泵送剂的使用量也越来越大。只要应用混凝土泵工艺施工的公路工程桥梁、路面、隧道、交通工程设施混凝土.钢管混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构及构件,水下灌注桩混凝土等都适用。
 
  公路钢管拱桥的压力泵送是一种特殊情况 钢管既是泵送管又是永久结构,要使大型拱桥钢管内混凝土灌满灌实,除使用泵送剂外,还需同时掺用减水剂、(超)缓凝剂、膨胀剂或粉煤灰等。所以,钢管的泵送除了满足本节规定外,一般还需要通过专门的试验论证。
 
  泵送轻骨料混凝土时,由于轻骨料的上浮离析,较难泵送。因此,指南所规定的泵送剂条款,原本并不包括轻骨料混凝土。但桥梁泵送轻骨料混凝土实践证明, 只要不是超轻骨料,一般泵送轻骨料混凝土本文所列泵送混凝土施工要求也适用,其轻骨料与普通砂的组合级配也相同,只是轻骨料密度与强度要求不同而已。
 
  由于泵送混凝土流动性要求很大,坍落度高,难于压低水灰比,一般仅适用于C60以下的混凝土等级,C60以上的高强混凝土泵送,需要超塑化剂及优质掺合料等配合使用。
 
2.原材料和配合比
 
  泵送混凝土的原材料要求和配合比设计是泵送混凝土关键技术,混凝土可否顺利地被泵送成功,将取决于原材料选择和配合比设计。混凝土能够被成功顺畅地泵送其核心问题是对拌合物在泵内工作原理及管道内输送机理的正确理解和认识,混凝土泵是靠间歇式往复压力推进工作的。逆止阀开启时压送混凝土,关闭时,阻止混凝土回流。逆止阀在泵送混凝土时,在不断开闭往复运动当中。其关键问题是逆止阀的开启、闭合运动不能被混凝土骨料所卡住。混凝土拌合物在泵管中被压力输送时,是中心无相对运动的混凝土核心,周壁被水泥浆或砂浆润滑层包裹着的柱塞流动体。
 
  (1) 原材料
 
  1)水泥凝结时间
  水泥的凝结时间必须符合GB/T 1346规定。泵送混凝土必须是缓凝的混凝土。水泥绝不可硬化在泵及管道内,所以能够使水泥促凝和闪凝的硬石膏 半水石膏 脱水石膏、氟石膏、萤石膏 工业废渣石膏等不可作为调凝剂,至少应保证混凝土具有正常的凝结时间。在较高施工气温时,一般应在泵送混凝土中掺用缓凝剂。
 
  2)粗集料
  粗集料的质量应符合GB/T 14685的规定,并应采用连续级配。泵送混凝土管径必须与粗集料最大粒径相适应,特别是在弯管处及逆止阀内,不能卡管或卡泵。即应严格控制泵送混凝土最大粒径与管径之比,防止泵送混凝土时管道被堵塞。针片状颗粒直接影响逆止阀的运动,对可泵性影响很大,故控制其不宜大于10% 。
 
  ①   泵送高度 粗集料最大粒径及其与输送管径之比应符合表4的规定。
  ②   不同最大粒径的最佳级配可按图1-4选用。
  ③  泵送混凝土输送管管径与粗集料最大粒径的关系见附录表5。
 
    
 
    
 
    
 
  3)细集料
  细集料应符合GB/T 14684的规定.并应采用中砂,通过0.30mm筛孔砂含量不宜少于1 5% , 且不大于30%。通过0.1 6mm筛孔砂含量不宜少于5% 。泵送混凝土要保证在泵管内流动起来,必须提供可润滑管内壁的砂浆,细集料应采用最适宜泵送的中砂,通过0.30mm筛孔的粉细砂份量不可缺少,故规定不应少于1 5% ;细集料的级配要好。
 
  泵送混凝土所用的粗 细集料组合最佳级配曲线应符合图5的要求。
 
    
 
  4)掺适量粉煤灰
  粉煤灰品质应符合Ⅰ、Ⅱ级灰技术要求,粉煤灰掺量应通过泵送混凝土试拌和泵送试验确定。泵送混凝土流动起来,需要足够数量的水泥浆提供润滑性,人们又不希望因泵送混凝土工艺而使用过大的水泥用量,一种便捷而有效的解决办法是掺适量的粉煤灰,Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰具有较多的微珠玻璃球,应按规定使用。Ⅲ级灰含碳量过高,吸水量大,坍落度损失快,不利于泵送,一般不应使用。泵送混凝土使用 双掺 技术,不仅有利于泵送。而且能通过掺粉煤灰节省水泥。粉煤灰掺量应通过泵送混凝土试拌和泵送试验确定。
                            (未完待序)
 
 
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