公路工程水泥混凝土泵送剂应用技术

　　摘要:随着公路水泥混凝土结构工程中机械化程度的提高,泵送剂的使用越来越普遍,就此介绍了交通部2006年颁布的《公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南》中泵送剂的应用技术,目的是为用好泵送剂,并防止使用中出现不应有的质量问题。
　　关键词:公路工程技术;水泥混凝土;泵送剂;应用技术
　　目前,水泥混凝土施工的机械化程度越来越高,对于大跨、高耸、管壁、大体积公路工程水泥混凝土结构,水泥混凝土的浇筑一般采用泵送工艺,利用压力泵通过管道将水泥混凝土拌和物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。本文对应用于公路工程的泵送剂有关技术控制指标进行简要介绍。
　　一、常用泵送剂种类
　　(一)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,如酸性聚甲基丙烯酸盐、聚丙烯酸盐;4.纤维素类,如羧甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等;5.蛋白质类,如两性水解蛋白质、明胶等。
　　(二)助泵剂:高细度矿物掺合料,如硅灰、磨细粉煤灰和磨细矿粉等。
　　(三)(高效)减水剂、引气剂、缓凝剂。
　　(四)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。
　　二、泵送剂的工程应用
　　（一）适用范围
　　泵送剂适用于使用水泥混凝土泵输送的下述公路工程水泥混凝土:1.商品水泥混凝土、现场搅拌水泥混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土;2.挡土墙水泥混凝土、桥涵结构水泥混凝土、钢管混凝土、隧道衬砌水泥混凝土;3.公路工程中的特种水泥混凝土,如膨胀水泥混凝土、护筋水泥混凝土、补偿收缩水泥混凝土等。
　　由于泵送水泥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强度等级以下的水泥混凝土。C60以上的高强水泥混凝土泵送,需要超塑化剂及优质掺合料等配合使用。
　　（二）泵送水泥混凝土原材料和配合比
　　泵送水泥混凝土的原材料要求和配合比设计是泵送水泥混凝土的关键技术,水泥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。
　　1.原材料
　　（1）水泥混凝土的凝结时间。水泥混凝土的凝结时间应符合相关国标的规定。泵送水泥混凝土必须是缓凝的水泥混凝土,水泥混凝土绝不可硬化在泵及管道内,所以能够使水泥混凝土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,至少应保证水泥混凝土具有正常的凝结时间。
　　（2）粗集料。粗集料的质量应符合《建筑用卵石、碎石》(GBöT14685-2001)的规定,并应采用连续级配,某些间断级配有堵管的可能。泵送水泥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。针片状颗粒直接影响逆止阀的运动,对可泵性影响很大,故需控制其含量不宜大于10%。
　　（3）细集料。细集料应符合《建筑用砂》(GBöT14684-2001)的规定,并应采用中砂。通过0.30mm筛孔砂含量不宜少于15%,且不大于30%;通过0.15m筛孔砂含量不宜少于5%。泵送水泥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,细集料宜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15%;细集料的级配要好。
　　（4）泵送水泥混凝土宜掺适量粉煤灰。粉煤灰的品质应符合I、II级灰的技术要求,粉煤灰掺量应通过泵送水泥混凝土试拌和试泵试验确定。
　　2.配合比
　　（1）保证泵送水泥混凝土的可泵性。配合比除应满足水泥混凝土设计强度和耐久性要求外,必须满足可泵性要求。泵送水泥混凝土是有压流体,其配合比必须满足水泥混凝土可泵性工艺要求。这是泵送水泥混凝土配合比与其他水泥混凝土的显著区别。保证泵送水泥混凝土的可泵性,就是应保证其在压力输送下不离析、不泌水。压力泌水率必须测量,可泵性的控制应采用压力泌水试验结合泵送经验进行,一般10s时的相对压力泌水率不宜超过40%。
　　（2）泵送剂品种及掺量的优选。泵送剂品种及掺量的优选应根据试拌试泵确定。泵送水泥混凝土坍落度和可泵性应根据运输距离、泵送机械、输送管径、泵送距离、气温等现场试泵确定。泵送水泥混凝土配合比可泵与否与泵机选择、管道配置关系重大,虽可通过计算确定,但现场试泵是水泥混凝土配合比最终可泵性的评判依据。因此,应通过工程施工现场实地试泵,最终确定满足泵送要求的水泥混凝土配合比。
　　（3）最小胶材总量。泵送水泥混凝土最小胶材总量不宜小于300kgöm3,有抗(盐)冻性要求的水泥混凝土结构不宜小于320kgöm3。
　　（4）水灰(胶)比。实践证明:适宜泵送的水泥混凝土水灰(胶)比经验值在0145～0160之间,小于0145时泵送压力将急剧上升,大于0160时水泥混凝土易离析、可泵性差。有抗(盐)冻性要求时,水灰(胶)比一般不宜大于0150。
　　（5）砂率。砂率宜为36%～46%。公路工程薄壁结构的水泥混凝土宜取保证泵送性能的偏低砂率。泵送水泥混凝土配合比最显著的特征是满足泵送流动性时必须使用高砂率,按泵机和输送管道的工作原理,是靠饱和水泥浆和足够数量的砂浆提供粘聚性和管壁润滑,因此,砂率宜为36%～46%。保持足够高的砂率,特别是砂中粒径小于0130mm颗粒的含量,是保证顺利泵送的重要措施。
　　（6）低温、负温泵送的水泥混凝土。低温、负温泵送的水泥混凝土应选用R型水泥或硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,水泥强度等级不应低于3215级,除使用泵送剂外,宜同时掺引气剂、早强剂、防冻剂,其掺量应根据当时气温下的试泵优选确定。这是尽快满足抗冻临界强度的要求。
　　（三）泵送水泥混凝土施工
　　1.拌和及供应
　　（1）拌和。泵送水泥混凝土可采用预拌商品水泥混凝土,现场自拌和要求及搅拌设备应符合指南相应条款的规定。
　　（2）泵送水泥混凝土的供应。应根据施工进度编制供应计划,并加强通讯联络和生产调度,确保连续均匀供料。低温和负温施工时,应采取有效的保温措施。
　　（3）泵送剂的使用。液体泵送剂可直接掺入水泥混凝土或以稀释溶液加入,水溶性粉状泵送剂宜用水溶解均匀后掺入,溶液中的水量应从拌和水量中扣除,不溶于水的粉状泵送剂可直接掺入水泥混凝土中,但均应将搅拌时间延长20～30s。
　　（4）拌和时间。搅拌楼拌和泵送水泥混凝土的最短纯拌和时间,应根据拌和物的匀质性和可泵性确定。指南里规定的泵送剂干粉应延长搅拌时间30s,最短纯搅拌时间不少于60s。使用各种泵送剂或外加剂时,可按实际配合比和施工气温测定水泥混凝土的初凝时间,运输允许延续时间不宜超过所实测水泥混凝土初凝时间的1／2。
　　2.泵送水泥混凝土运输
　　（1）车型。泵送水泥混凝土应采用罐车运送,不应使用翻斗车运输。
　　（2）运输。高温施工时,泵送水泥混凝土的温度不应高于35℃,并应加缓凝剂或缓凝型减水剂。低温、负温施工时,泵送水泥混凝土的温度不应低于10℃,并应掺早强剂或防冻剂。
　　3.泵送与浇筑
　　（1）泵送要求。开始泵送时,水泥混凝土泵送速度应先慢后快,待运转正常后,方可使用正常速度泵送水泥混凝土。活塞应保持最大行程运转,稳定泵送。
　　（2）防堵泵技术措施。当水泥混凝土泵出现压力升高且不稳定、输送管出现明显振动等现象而泵送困难时,不得强行泵送,应立即查明原因,采取措施排除。
　　（3）浇筑要求。浇筑顺序应先远后近、先竖向后水平、先低后高。分层连续浇筑时,分层厚度宜为300～500mm,浇筑区域之间或上下层之间的浇筑间歇时间,不得超过水泥混凝土的初凝时间。
　　（4）泵送水泥混凝土的振捣。振捣棒移动间距宜为400mm左右,振捣时间应视振捣棒的振动频率大小和水泥混凝土振捣密实状况控制在10～30s之间,隔20～30min应进行第二次复振,以确保钢筋过密部位振捣密实。
　　（5）加强保湿养生。泵送水泥混凝土应加强保湿养生,不同气温条件下的湿养生天数应比指南中第41213条第6款的规定适当延长。
　　三、泵送水泥混凝土的质量控制
　　泵送水泥混凝土的质量控制除了满足普通水泥混凝土的要求外,以下3点需要特别引起注意。
　　（一）严格控制泵送剂的称量精确度及坍落度,泵送剂的称量应准确并及时标定,泵送剂称量允许偏差不应大于±1%。泵送水泥混凝土入泵时的坍落度不应小于100mm，误差不宜大于±20mm。
　　（二）泵送剂可采用现场后加法,采用罐车时,泵送剂可后添加,操作时必须快速旋罐搅拌均匀,且测定坍落度满足泵送要求后,方可使用。
　　（三）及时处理泵送中出现的问题,当出现可泵性差、泌水、离析且难以泵送时,应立即对配合比、泵送剂、水泥混凝土泵、配管、泵送工艺进行检查,并采取有效的改进措施。
　　四、结语
　　泵送水泥混凝土使用泵送剂不仅能改善水泥混凝土的施工性能,而且有利于密筋结构少振捣或免振捣施工,并能减少收缩、防止裂缝、提高抗渗性、改善耐久性。