摘要:隨著公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程中機(jī)械化程度的提高,泵送劑的使用越來越普遍,就此介紹了交通部2006年頒布的《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》中泵送劑的應(yīng)用技術(shù),目的是為用好泵送劑,并防止使用中出現(xiàn)不應(yīng)有的質(zhì)量問題。
　　關(guān)鍵詞:公路工程技術(shù);水泥混凝土;泵送劑;應(yīng)用技術(shù)
　　目前,水泥混凝土施工的機(jī)械化程度越來越高,對(duì)于大跨、高聳、管壁、大體積公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu),水泥混凝土的澆筑一般采用泵送工藝,利用壓力泵通過管道將水泥混凝土拌和物漿體直接輸送到模板中。它不僅能夠加快施工進(jìn)度、縮短工期,而且對(duì)于改善施工條件、保護(hù)環(huán)境、提高施工質(zhì)量勻質(zhì)性都具有非常重要的作用。本文對(duì)應(yīng)用于公路工程的泵送劑有關(guān)技術(shù)控制指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
　　一、常用泵送劑種類
　　(一)保水增稠劑:1.水溶性樹脂類,如聚乙烯醇、纖維素醚、水溶性淀粉等;2.聚合物電解質(zhì)類,如堿性聚乙烯吡啶等;3.丙烯酸類,如酸性聚甲基丙烯酸鹽、聚丙烯酸鹽;4.纖維素類,如羧甲基羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等;5.蛋白質(zhì)類,如兩性水解蛋白質(zhì)、明膠等。
　　(二)助泵劑:高細(xì)度礦物摻合料,如硅灰、磨細(xì)粉煤灰和磨細(xì)礦粉等。
　　(三)(高效)減水劑、引氣劑、緩凝劑。
　　(四)上述保水增稠劑、助泵劑、(高效)減水劑、緩凝劑、引氣劑復(fù)配的泵送劑。
　　二、泵送劑的工程應(yīng)用
　�。ㄒ唬┻m用范圍
　　泵送劑適用于使用水泥混凝土泵輸送的下述公路工程水泥混凝土:1.商品水泥混凝土、現(xiàn)場(chǎng)攪拌水泥混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土;2.擋土墻水泥混凝土、橋涵結(jié)構(gòu)水泥混凝土、鋼管混凝土、隧道襯砌水泥混凝土;3.公路工程中的特種水泥混凝土,如膨脹水泥混凝土、護(hù)筋水泥混凝土、補(bǔ)償收縮水泥混凝土等。
　　由于泵送水泥混凝土流動(dòng)性要求很大,坍落度高,難于壓低水灰比,一般僅適用于C60強(qiáng)度等級(jí)以下的水泥混凝土。C60以上的高強(qiáng)水泥混凝土泵送,需要超塑化劑及優(yōu)質(zhì)摻合料等配合使用。
　�。ǘ�）泵送水泥混凝土原材料和配合��
　　泵送水泥混凝土的原材料要求和配合比設(shè)計(jì)是泵送水泥混凝土的關(guān)鍵技術(shù),水泥混凝土可否順利地被泵送成功,將取決于原材料選擇和配合比設(shè)計(jì)。
　　1.原材料
　　（1）水泥混凝土的凝結(jié)時(shí)間。水泥混凝土的凝結(jié)時(shí)間應(yīng)符合相關(guān)國標(biāo)的規(guī)定。泵送水泥混凝土必須是緩凝的水泥混凝土,水泥混凝土絕不可硬化在泵及管道內(nèi),所以能夠使水泥混凝土促凝和閃凝的硬石膏、半水石膏、脫水石膏、氟石膏、螢石膏、工業(yè)廢渣石膏等不可作為調(diào)凝劑,至少應(yīng)保證水泥混凝土具有正常的凝結(jié)時(shí)間。
　　（2）粗集料。粗集料的質(zhì)量應(yīng)符合《建筑用卵石、碎石》(GBöT14685-2001)的規(guī)定,并應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配,某些間斷級(jí)配有堵管的可能。泵送水泥混凝土管徑必須與粗集料最大粒徑相適應(yīng),特別是在彎管處及逆止閥內(nèi),不能卡管或卡泵。針片狀顆粒直接影響逆止閥的運(yùn)動(dòng),對(duì)可泵性影響很大,故需控制其含量不宜大于10%。
　�。�3）細(xì)集料。細(xì)集料應(yīng)符合《建筑用砂》(GBöT14684-2001)的規(guī)定,并應(yīng)采用中砂。通過0.30mm篩孔砂含量不宜少于15%,且不大于30%;通過0.15m篩孔砂含量不宜少于5%。泵送水泥混凝土要保證在泵管內(nèi)流動(dòng)起來,必須提供可潤滑管內(nèi)壁的砂漿,細(xì)集料宜采用最適宜泵送的中砂,通過0.30mm篩孔的粉細(xì)砂份量不可缺少,故規(guī)定不應(yīng)少于15%;細(xì)集料的級(jí)配要好。
　　（4）泵送水泥混凝土宜摻適量粉煤灰。粉煤灰的品質(zhì)應(yīng)符合I、II級(jí)灰的技術(shù)要求,粉煤灰摻量應(yīng)通過泵送水泥混凝土試拌和試泵試驗(yàn)確定。
　　2.配合比
　　（1）保證泵送水泥混凝土的可泵性。配合比除應(yīng)滿足水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性要求外,必須滿足可泵性要求。泵送水泥混凝土是有壓流體,其配合比必須滿足水泥混凝土可泵性工藝要求。這是泵送水泥混凝土配合比與其他水泥混凝土的顯著區(qū)別。保證泵送水泥混凝土的可泵性,就是應(yīng)保證其在壓力輸送下不離析、不泌水。壓力泌水率必須測(cè)量,可泵性的控制應(yīng)采用壓力泌水試驗(yàn)結(jié)合泵送經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行,一般10s時(shí)的相對(duì)壓力泌水率不宜超過40%。
　　（2）泵送劑品種及摻量的優(yōu)選。泵送劑品種及摻量的優(yōu)選應(yīng)根據(jù)試拌試泵確定。泵送水泥混凝土坍落度和可泵性應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸距離、泵送機(jī)械、輸送管徑、泵送距離、氣溫等現(xiàn)場(chǎng)試泵確定。泵送水泥混凝土配合比可泵與否與泵機(jī)選擇、管道配置關(guān)系重大,雖可通過計(jì)算確定,但現(xiàn)場(chǎng)試泵是水泥混凝土配合比最終可泵性的評(píng)判依據(jù)。因此,應(yīng)通過工程施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地試泵,最終確定滿足泵送要求的水泥混凝土配合比。
　　（3）最小膠材總量。泵送水泥混凝土最小膠材總量不宜小于300kgöm3,有抗(鹽)凍性要求的水泥混凝土結(jié)構(gòu)不宜小于320kgöm3。
　　（4）水灰(膠)比。實(shí)踐證明:適宜泵送的水泥混凝土水灰(膠)比經(jīng)驗(yàn)值在0145～0160之間,小于0145時(shí)泵送壓力將急劇上升,大于0160時(shí)水泥混凝土易離析、可泵性差。有抗(鹽)凍性要求時(shí),水灰(膠)比一般不宜大于0150。
　　（5）砂率。砂率宜為36%～46%。公路工程薄壁結(jié)構(gòu)的水泥混凝土宜取保證泵送性能的偏低砂率。泵送水泥混凝土配合比最顯著的特征是滿足泵送流動(dòng)性時(shí)必須使用高砂率,按泵機(jī)和輸送管道的工作原理,是靠飽和水泥漿和足夠數(shù)量的砂漿提供粘聚性和管壁潤滑,因此,砂率宜為36%～46%。保持足夠高的砂率,特別是砂中粒徑小于0130mm顆粒的含量,是保證順利泵送的重要措施。
　　（6）低溫、負(fù)溫泵送的水泥混凝土。低溫、負(fù)溫泵送的水泥混凝土應(yīng)選用R型水泥或硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥,水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于3215級(jí),除使用泵送劑外,宜同時(shí)摻引氣劑、早強(qiáng)劑、防凍劑,其摻量應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)氣溫下的試泵優(yōu)選確定。這是盡快滿足抗凍臨界強(qiáng)度的要求。
　�。ㄈ�）泵送水泥混凝土施��
　　1.拌和及供應(yīng)
　�。�1）拌和。泵送水泥混凝土可采用預(yù)拌商品水泥混凝土,現(xiàn)場(chǎng)自拌和要求及攪拌設(shè)備應(yīng)符合指南相應(yīng)條款的規(guī)定。
　�。�2）泵送水泥混凝土的供應(yīng)。應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度編制供應(yīng)計(jì)劃,并加強(qiáng)通訊聯(lián)絡(luò)和生產(chǎn)調(diào)度,確保連續(xù)均勻供料。低溫和負(fù)溫施工時(shí),應(yīng)采取有效的保溫措施。
　�。�3）泵送劑的使用。液體泵送劑可直接摻入水泥混凝土或以稀釋溶液加入,水溶性粉狀泵送劑宜用水溶解均勻后摻入,溶液中的水量應(yīng)從拌和水量中扣除,不溶于水的粉狀泵送劑可直接摻入水泥混凝土中,但均應(yīng)將攪拌時(shí)間延長20～30s。
　�。�4）拌和時(shí)間。攪拌樓拌和泵送水泥混凝土的最短純拌和時(shí)間,應(yīng)根據(jù)拌和物的勻質(zhì)性和可泵性確定。指南里規(guī)定的泵送劑干粉應(yīng)延長攪拌時(shí)間30s,最短純攪拌時(shí)間不少于60s。使用各種泵送劑或外加劑時(shí),可按實(shí)際配合比和施工氣溫測(cè)定水泥混凝土的初凝時(shí)間,運(yùn)輸允許延續(xù)時(shí)間不宜超過所實(shí)測(cè)水泥混凝土初凝時(shí)間的1／2。
　　2.泵送水泥混凝土運(yùn)輸
　�。�1）車型。泵送水泥混凝土應(yīng)采用罐車運(yùn)送,不應(yīng)使用翻斗車運(yùn)輸。
　�。�2）運(yùn)輸。高溫施工時(shí),泵送水泥混凝土的溫度不應(yīng)高于35℃,并應(yīng)加緩凝劑或緩凝型減水劑。低溫、負(fù)溫施工時(shí),泵送水泥混凝土的溫度不應(yīng)低于10℃,并應(yīng)摻早強(qiáng)劑或防凍劑。
　　3.泵送與澆筑
　�。�1）泵送要求。開始泵送時(shí),水泥混凝土泵送速度應(yīng)先慢后快,待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,方可使用正常速度泵送水泥混凝土。活塞應(yīng)保持最大行程運(yùn)轉(zhuǎn),穩(wěn)定泵送。
　�。�2）防堵泵技術(shù)措施。當(dāng)水泥混凝土泵出現(xiàn)壓力升高且不穩(wěn)定、輸送管出現(xiàn)明顯振動(dòng)等現(xiàn)象而泵送困難時(shí),不得強(qiáng)行泵送,應(yīng)立即查明原因,采取措施排除。
　�。�3）澆筑要求。澆筑順序應(yīng)先遠(yuǎn)后近、先豎向后水平、先低后高。分層連續(xù)澆筑時(shí),分層厚度宜為300～500mm,澆筑區(qū)域之間或上下層之間的澆筑間歇時(shí)間,不得超過水泥混凝土的初凝時(shí)間。
　　（4）泵送水泥混凝土的振搗。振搗棒移動(dòng)間距宜為400mm左右,振搗時(shí)間應(yīng)視振搗棒的振動(dòng)頻率大小和水泥混凝土振搗密實(shí)狀況控制在10～30s之間,隔20～30min應(yīng)進(jìn)行第二次復(fù)振,以確保鋼筋過密部位振搗密實(shí)。
　�。�5）加強(qiáng)保濕養(yǎng)生。泵送水泥混凝土應(yīng)加強(qiáng)保濕養(yǎng)生,不同氣溫條件下的濕養(yǎng)生天數(shù)應(yīng)比指南中第41213條第6款的規(guī)定適當(dāng)延長。
　　三、泵送水泥混凝土的質(zhì)量控制
　　泵送水泥混凝土的質(zhì)量控制除了滿足普通水泥混凝土的要求外,以下3點(diǎn)需要特別引起注意。
　　（一）嚴(yán)格控制泵送劑的稱量精確度及坍落度,泵送劑的稱量應(yīng)準(zhǔn)確并及時(shí)標(biāo)定,泵送劑稱量允許偏差不應(yīng)大于±1%。泵送水泥混凝土入泵時(shí)的坍落度不應(yīng)小于100mm，誤差不宜大于±20mm。
　　（二）泵送劑可采用現(xiàn)場(chǎng)后加法,采用罐車時(shí),泵送劑可后添加,操作時(shí)必須快速旋罐攪拌均勻,且測(cè)定坍落度滿足泵送要求后,方可使用。
　�。ㄈ�）及時(shí)處理泵送中出現(xiàn)的問題,當(dāng)出現(xiàn)可泵性差、泌水、離析且難以泵送時(shí),應(yīng)立即對(duì)配合比、泵送劑、水泥混凝土泵、配管、泵送工藝進(jìn)行檢查,并采取有效的改進(jìn)措施。
　　四、結(jié)語
　　泵送水泥混凝土使用泵送劑不僅能改善水泥混凝土的施工性能,而且有利于密筋結(jié)構(gòu)少振搗或免振搗施工,并能減少收縮、防止裂縫、提高抗?jié)B性、改善耐久性。