泵送砼的配合比设计

　　摘要根据泵送砼在港口工程施工中的使用经验，论述了泵送砼的原材料选择、技术要求及配合比中主要参数的确定原则。
　　关键词泵送砼，骨料，水泥，外加剂，掺合料，砼配合比
　　
　　泵送砼在港口工程施工中，由于它一次能连续完成砼的水平或垂直输送，具有施工速度快、劳力省、质量好、效益高的优越性，适用于远离岸边、场地狭小和运输不便的水上、水下砼工程，因而日益受到人们的青睐，而被广泛应用。泵送砼要求有良好的可泵性，即砼对管道壁产生较小的摩阻力，在压送砼过程中不发生离析及引起砼特性的变化。泵送砼的原材料和配合比都有一定的要求，本文仅对泵送砼的原材料选择、技术要求及配合比中主要参数的确定原则，根据使用经验作一分析介绍。
　　一、对骨料的要求
　　1、对粗骨料的要求
　　应具有良好的级配，碎石的针片状含量以≤10％为宜，否则易发生堵管现象，推荐的粗骨料级配见表1：
　　粗骨料的级配范围（累积筛余按重量％计）表1

　　碎石的最大粒径要满足以下三个条件：
　　①不大于管道内径的1/3；
　　②不大于结构断面最小尺度的1/4；
　　③不大于钢筋最小净距的3/4。
　　但是选取太小的粗骨料会增大空隙率，使单位体积的粗骨料总表面积增大，从而增加了水泥砂浆用量。同时粗骨料的表面形状亦对砼的可泵性产生影响，卵石的可泵性好，但卵石砼粘结力差。
　　2、对细骨料的要求
　　细骨料的级配要求比粗骨料更为严格，推荐采用的细骨料级配见表2。细骨料的细度模数要求Mx在2.3～3.0范围内。同时对细骨料通过0.315mm筛孔的量在10～30％之间，一般应在15％以上，如含量少会使拌合物性能不良，输送管道易于阻塞。
　　细骨料的级配范围（累计筛余按重量％计）表2

　　细骨料的级配好、空隙率低、总表面积小，可以节约水泥浆用量。拌合物能在输送管道中顺利流动，主要是由于砂浆的润滑作用并使粗骨料悬浮在砂浆中的缘故，因此细骨料级配对砼拌合物可泵性的影响要比粗骨料重要得多。
　　二、水泥品种的选择
　　水泥品种对泵送砼有一定影响。矿渣水泥由于保水性差、泌水性大，使用时适当降低坍落度，以防砼离析。如在矿渣水泥中加入适量粉煤灰，可以提高其保水性，适当提高砂率也可解决泌水性大的问题。
　　对于一般结构或构件的砼，以选用普通水泥为宜。普通水泥较其它水泥具有需水量小，保水性能好等优点。
　　三、外加剂及掺合料的选用
　　1、外加剂
　　我们在泵送砼施工中使用的减水剂有普通型减水剂木钙和高效型减水剂SN-Ⅱ，常用的木钙效果较好。木钙掺入后能显著地改善砼的工作性能，降低水灰比，硬化后砼的强度及耐久性等亦得到提高。其使用效果如下：
　　①在保持砼拌合物流动性和水泥用量不变时，可减少用水量10％以上，抗压强度提高10％以上。
　　②在保持水灰比和用水量不变时，坍落度可增大7～13cm。
　　③在保持强度和坍落度不变时，可减少水泥用量7～10％。
　　④有缓凝作用。缓凝时间为1～3h，有利于大体积砼施工。
　　木钙的常规掺量为水泥重量的0.2～0.3％。夏季掺0.3％，冬季5～10℃时掺0.2％，一般掺0.25％。
　　2、掺合料
　　掺加粉煤灰可以减少砼拌合物的泌水性，提高砼的流动性和减少砼硬化后的收缩。当细骨料0.315mm粒径以下较少时，可掺加粉煤灰代替。对于大体积砼如掺加粉煤灰则可以降低水泥水化热，有利于控制砼的温度裂缝。粉煤灰掺量一般为水泥用量的10～15％。
　　四、泵送砼配合比主要参数的确定
　　1、水灰比
　　泵送砼的水灰比宜在0.46～0.60之间，此时砼在管道中的流动阻力较小。当水灰比小于0.46时，砼流动阻力较大，易在管道中堵塞；当水灰比大于0.60时，砼的工作性变差，在输送压力下易产生离析，使摩阻力增大导致堵管。
　　2、水泥用量
　　泵送砼的水泥用量在300～450kg/m3时较为合适。我们在常熟电厂码头工程中，采用泵送砼浇筑码头下横梁（砼标号为C30，配合比为：水泥:砂:石子=1:1.6:2.4）时，水泥用量为435kg/m3。
　　3、砂率
　　砼沿管道输送必须要有合适的砂率，以便使砼通过管道时具有适应变形的能力，泵送砼的砂率要比普通砼的大。泵送砼的最佳砂率是在保证强度、耐久性和可泵性的前提下使水泥用量最小的砂率。影响砂率大小的因素很多，如粗骨料种类、粒径、级配等。常熟电厂码头工程泵送砼采用5～20mm连续级配碎石，坍落度18cm，采用了较低的40％砂率，致使水泥用量高达435kg/m3。根据我们施工经验，当采用5～40mm连续级配碎石，掺0.25％木钙减水剂，砂率（中砂）取42％较好，这样可减少水泥用量。
　　砂率一般选择范围在40～45％。
　　4、坍落度
　　坍落度的选择应根据结构特点、强度和耐久性要求、砼泵的性能及砼的捣实方式确定，坍落度过大会使砼在泵送压力作用下骨料间的润滑膜破坏产生离析而堵塞管道。坍落度过小会使砼泵在吸入砼时有困难，进入缸内砼数量少，影响泵送效率，甚至还会产生阻塞。
　　施工坍落度的选择，还要考虑运输过程和经过压送后的坍落度损失值。损失值受气温、运输时间、输送管道长度等影响。砼经过泵送后比泵送前的坍落度一般损失1～2cm。泵送连续进行时，坍落度损失较小。为减小损失值，可在砼中掺加木钙减水剂以增加缓凝作用，同时要使坍落度满足施工工艺的要求。
　　笔者认为，一般情况下，泵送砼的坍落度控制在10～18cm较为合理，它既具有良好的可泵性，又具有较高的经济效益。