37 泵送混凝土如何應用外加劑？

作者：馬清浩

泵送混凝土是通過專用的混凝土泵和管道，靠泵壓力將混凝土直接輸送到灌筑地點，一次完成水平和垂直運輸。目前，我國泵送混凝土的輸送能力，水平距離可達1000ｍ，垂直高度可達385ｍ，單臺最大輸送量可達90ｍ^３/ｈ，一晝夜可澆筑幾千立方米混凝土。泵送混凝土具有無噪聲、無粉塵、速度快、勞力省、工效高、占地少、費用低等優點。它一不用手推車和翻斗車，二不用滿堂腳手架和棧橋，徹底改變過去澆灌大面積大體積混凝土時的人海戰術、日夜加班的傳統作業方式，適用于大體積混凝土、高層建筑、作業面小、現場地形復雜的隧洞、地下工程及市區建設。

一、外加劑選擇

應用外加劑的目的在于：

（１）提高可泵性：混凝土的坍落度在5～23cm都屬可泵送范圍，其中以8～18cm為宜。坍落度過小時，吸入混凝土較困難，充盈系數小，泵送效率低，無潤滑層，摩擦阻力大，容易堵管。坍落度過大時，在高壓力下彎頭和閘閥處容易產生離析而堵管。泵送混凝土的坍落度根據建筑物高度、泵的性能、振搗方式、運輸時間及氣候條件而定?？梢赃x用減水劑、泵送劑等外加劑，使混凝土在不大的水灰比下達到較高的坍落度。

（２）改善硬化混凝土的性能：泵送防水混凝土中應用外加劑的另一目的是提高抗滲性；泵送高強混凝土中應用外加劑的目的是在經濟的水泥用量下達到設計強度；不少工程還希望用泵送劑提高早期強度，冬期施工時還希望防止凍害。

隨著預拌混凝土在國際、國內的迅速發展，泵送混凝土的種類也不斷增加。目前常用的泵送一般強度混凝土、泵送高強混凝土、泵送防凍混凝土、泵送大體積混凝土、泵送膨脹混凝土、泵送防水混凝土和泵送水下混凝土等，此時，外加劑的選擇就應根據該泵送混凝土的特性選擇相應的外加劑。如普通泵送混凝土可以選用普通減水劑（木鈣等）、高效減水劑（萘系、三聚氰胺等）、泵送劑，泵送防凍混凝土就應選擇泵送劑再加防凍劑或含有泵送劑組分的多功能防凍劑，泵送膨脹混凝土應選擇泵送劑加膨脹劑等外加劑。

（一）木質素磺酸鈣

該產品具有塑化、緩凝、引氣等功能，混凝土的坍落度可提高8～10cm，坍落度損失小，保水性改善，能降低水泥初期水化熱，提高混凝土抗滲性。由于木質素磺酸鈣價廉、多功能，因此是目前中低強度泵送混凝土中應用較多的產品。

木質素磺酸鈣減水劑的缺點是：減水率小，早期強度增長慢，對水泥適用性差，所以不宜在要求早強、強度等級大于Ｃ30、氣溫低于5℃、高層建筑及以硬石膏為調凝劑的水泥中應用。

（二）緩凝高效減水劑

緩凝高效減水劑具有超塑化、大減水率、早強、高強、緩凝、坍落度損失小、保水性顯著改善的特點，適用于高層建筑、泵送早強混凝土（齡期３ｄ強度可達設計強度的70％，７ｄ強度可達設計強度等級）、泵送高強混凝土（Ｃ50～60）和泵送防水混凝土（Ｐ6～Ｐ15）。

（三）高效減水劑

這類產品具有超塑化、大減水率、早強、高強、保水性和抗滲改善的特點，適用現場拌制的泵送混凝土、氣溫較低時的高層建筑、泵送早強混凝土和泵送高強混凝土。

（四）泵送劑

這一類產品由高效減水劑、木質素磺酸鈣或引氣劑等多種組分復合而成，具有塑化、緩凝、引氣、早強、增強、抗滲等多種功能。

（五）防凍劑

高效防凍劑、復合早強防凍劑等，由高效減水劑、防凍劑、早強劑等成分組成，既可提高混凝土的可泵性，又能使混凝土在負溫下水化硬化，達到預期的強度。

（六）膨脹劑

泵送混凝土由于坍落度大，粗集料粒徑小，在大體積混凝土中容易產生裂縫，故可復合使用膨脹劑。

二、施工技術

坍落度是衡量和易性好壞的常用指標，關系到混凝土的可泵性。按國家現行標準《混凝土結構工程質量驗收規范》的規定，對不同泵送高度，入泵時混凝土的坍落度，可按表１選用?；A、地下工程及標高較低的建筑，坍落度一般10～16cm為宜；超高層建筑18～22cm；泵送防水混凝土的坍落度宜小于13cm?；炷两洉r坍落度損失值見表２。坍落度經時損失與水泥、外加劑、氣候條件、外加劑的摻法等多種因素有關，可根據施工經驗并驗證確定，無施工經驗時，應通過試驗確定。混凝土的可泵性還可用混凝土的壓力泌水試驗來檢驗。

表１　不同泵送高度入泵時混凝土坍落度選用值

表２　混凝土經時坍落度損失值

（一）混凝土泵送設備的選擇與布置

混凝土泵的選型應根據混凝土工程特點、要求的最大輸送距離、最大輸出量及混凝土澆筑計劃確定。

混凝土輸送管應根據工程和施工場地特點、混凝土澆筑方案進行配管，宜縮短管線長度，少用彎管和軟管。在同一條管線中，應采用相同管徑的混凝土輸送管；同時采用新、舊管段時，應將新管布置在泵送壓力較大處?；炷凛斔凸軕鶕旨献畲罅?、混凝土泵型號、混凝土輸出量和輸送距離，以及輸送難易程度等進行選擇。

炎熱季節施工，宜用濕罩布、濕罩袋等遮蓋混凝土輸送管，避免陽光照射。嚴寒季節施工，宜用保溫材料包裹混凝土輸送管，防止管內混凝土受凍，并保證混凝土的入模溫度。

當水平輸送距離超過200ｍ或垂直輸送距離超過40ｍ，輸送管垂直向下或斜管前面布置水平管，或混凝土拌合物單位水泥用量低于300kg/ｍ^３時，必須合理選擇配管方法和泵送工藝，宜用直徑大的混凝土輸送管和長的錐形管，少用彎管和軟管。

（二）混凝土的泵送

混凝土泵與輸送管連通后，應按所用混凝土泵使用說明書的規定進行全面檢查，符合要求后方能開機進行空運轉?；炷帘脝雍?，應先泵送適量水以濕潤混凝土泵的料斗、活塞及輸送管的內壁等直接與混凝土接觸部位。經泵送水檢查，確認混凝土泵和輸送管中無異物后，應采用水泥漿或1∶2水泥砂漿潤滑混凝土泵和輸送管內壁。潤滑用的水泥漿或水泥砂漿應分散布料，不得集中澆筑在同一處。開始泵送時，混凝土泵應處于慢速、勻速并可反泵的狀態。泵送混凝土時，如輸送管內吸入了空氣，應立即反泵，吸出混凝土至料斗中重新攪拌，排出空氣后再泵送。

當輸送管被堵塞時，應采取下列方法排除：（１）重復進行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新攪拌后泵送；（２）用木槌敲擊等方法，查明堵塞部位，將混凝土擊松后，重復進行反泵和正泵，排除堵塞；（３）當上述兩種方法無效時，應在混凝土卸壓后，拆除堵塞部位的輸送管，排出混凝土堵塞物后，方可接管。重新泵送前，應先排除管內空氣后，方可擰緊接頭。

向下泵送混凝土時，應先把輸送管上氣閥打開，待輸送管下段混凝土有了一定壓力時方可關閉氣閥。

（三）混凝土的澆筑順序

當有采用輸送管輸送混凝土時，應由遠而近澆筑；同一區域的混凝土，應按先豎向結構后水平結構的順序，分層連續澆筑；當不允許留施工縫時，區域之間、上下層之間的混凝土澆筑間歇時間不得超過混凝土初凝時間；當下層混凝土初凝后，澆筑上層混凝土時，應選按留施工縫的規定處理。

振搗泵送混凝土時，振動棒移動間距宜為400ｍｍ左右，振搗時間宜為15～30ｓ，間隔20～30min后，進行第二次復振。

三、質量控制

泵送混凝土的施工幾乎已不能缺少外加劑，應用外加劑生產泵送混凝土的質量控制應從以下幾點著手：

（一）原材料

（１）水泥：可以使用除火山灰質水泥以外的各大品種水泥，即硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥。一般以普通水泥為宜，如果用于大體積混凝土可摻礦粉或粉煤灰，水泥用量大于或等于300ｇ/ｍ^３。

（２）粗集料最大粒徑與輸送管徑之比：泵送高度在50ｍ以下時，對碎石不宜大于1:3，對卵石不宜大于１:2.5；泵送高度在50～100ｍ時，宜在1:3～1:4；泵送高度在100ｍ以上時，宜在1:4～1∶5。粗集料應采用連續級配，針片狀顆粒含量不宜大于10％。

（３）細集料：宜采用中砂，通過0.315ｍｍ篩孔的砂含量不應少于15％，通過0.160mm篩孔的砂含量不應小于5％。

（４）水：拌制泵送混凝土所用的水應符合國家現行標準《混凝土拌合用水標準》的規定。

（５）外加劑：泵送混凝土應摻用泵送劑或減水劑，泵送混凝土宜摻適量粉煤灰，并應符合國家現行標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、《粉煤灰在混凝土和砂漿中應用技術規程》和《預拌混凝土》的有關規定。

（二）配合比

泵送混凝土配合比除必須滿足混凝土設計強度和耐久性的要求外，尚應使混凝土滿足可泵性要求。泵送混凝土配合比設計應符合國家現行標準《普通混凝土配合比設計規程》、《混凝土結構工程施工及驗收規范》、《混凝土強度檢驗評定標準》和《預拌混凝土》的有關規定，并應根據混凝土原材料、混凝土運輸距離、混凝土泵與混凝土輸送管徑、泵送距離、氣溫等具體施工條件試配。必要時，應通過試泵送確定泵送混凝土配合比?；炷恋目杀眯钥捎脡毫γ谒囼灲Y合施工經驗進行控制。一般10ｓ時的相對壓力泌水率Ｓ10，不宜超過40％。泵送混凝土應有較好的和易性，泌水小、粘聚性好、常壓泌水率應符合泵送劑標準的規定。泵送混凝土配合比設計的重點有以下幾點：

（１）水泥品種、用量及水灰比：泵送混凝土中，水泥以用普通硅酸鹽水泥為宜（礦渣硅酸鹽水泥的保水性差、泌水率大，會使混凝土的可泵性下降）。大體積泵送混凝土中宜用普通硅酸鹽水泥摻礦物外加劑，有利于降低水化熱。泵送混凝土最小膠凝材料用量宜為300kg/ｍ³，泵送輕集料混凝土最小膠凝材料為310～360kg/ｍ^３。日本泵送混凝土施工規程規定的最小膠凝材料用量見表３。

表３　普通泵送混凝土最小水泥用量kg/ｍ^３

在滿足最小膠凝材料用量的同時應控制水泥用量不可過多，水灰（膠）比不宜小于0.6；否則，保水性和粘聚性較差，容易因離析而引起堵泵。

（２）砂率：泵送混凝土的砂率比非泵送混凝土高４％～６％，一般為40％～50％；泵送高強混凝土中因水泥用量多，砂率可降至32％～36％。寶鋼工程的砂率推薦值見表４。

表４　砂率推薦值％

（３）含氣量：適當的引氣對泵送有利，但也不能太高，含氣量不宜超過５％。上海的一些超高泵送工程實踐（南浦大橋、東方明珠、金茂大廈）證明，泵送劑中加入優質引氣劑，保持一定含氣量是增強可泵性的有效手段。

（４）外加劑：泵送混凝土應摻加適量外加劑，并應符合國家現行標準《混凝土泵送劑》的規定和具體品種的使用說明書的要求，并經試驗確定。過量摻加泵送劑或任意復合使用往往產生不良后果。

（三）外加劑的檢驗

泵送劑的混凝土性能試驗與其他外加劑有所不同，以下幾點應在檢驗泵送劑性能時引起注意：（１）試驗混凝土用干砂，稍細，為中砂；（２）水泥用量分別為卵石（380±５）kg/ｍ³，碎石（390±5）kg/ｍ³；（３）砂率為42％；（４）用水量分別以達到空白混凝土坍落度（10±1）ｃｍ，被檢混凝土（21±１）ｃｍ為準，因此水灰比不一定是一致的。被檢混凝土水灰比有可能小于或大于基準混凝土。只有一項試驗例外，即檢測坍落度增加值時，水灰比是相同的；（５）常壓泌水率、壓力（3.0MPa）泌水率和坍落度保留值均為泵送劑的特征試驗，是必測項目；（６）標準中未規定凝結時間差，除特殊要求外，一般工程不希望凝結時間超過24ｈ。