泵送性能测试与配制泵送混凝土的经验方法 岩土工程知识.docVIP

泵送性能测试与配制泵送混凝土的经验方法 岩土工程知识 1、 可泵性的试验测试与评价 在长期的混凝土泵送施工中，堵泵堵管是最常遇到的问题。混凝土拌和物之所以可以泵送，是依靠水泥砂浆包裹粗骨料、水泥净浆包裹细骨料传递泵压力和润滑拌和物而流动。在管道中如果拌和物发生泌水或泌浆离析，粗细骨料失去浆体的包裹润滑（2所示），骨料与管壁的摩擦阻力会骤然增大，就可能发生堵管。同样，如果拌和物入泵时就发生离析，很可能导致堵泵。因此，可泵的首要条件是拌和物不离析，至少不产生过度离析。最早避免拌和物离析的方法，主要根据经验和依靠良好的骨料级配、砂浆含量、粉料（细砂和水泥）含量等保证。 英国R.D. Browne和P.B. Bamforth经过长达8年的泵送试验研究，试图建立检验新拌混凝土泵送性能特征值的测试方法，包括： （1）用压力泌水试验测试混凝土脱水的内部阻力； （2）测定总体骨料的空隙率，辅助泵送混凝土配制； （3）在泵送管线上测试压力，评价泵的效率和性能，以及混凝土泵送性能。他们认为，在压力作用下混凝土拌和物快速脱水是导致堵管的重要原因（参考图2），因此研制了图3所示压力泌水试验装置。 压力泌水试验方法：将混凝土拌和物分两层装入125mm缸中（不捣实），加压到35kgf/cm2（约3.5MPa），然后打开泌水阀，记录10秒和140秒泌水体积V10和V140。试验显示，各种坍落度的混凝土拌和物，在140秒以后压力泌水量很小，因此试验到140秒就可以终止。 典型的压力泌水试验结果4a所示，其中V10高、V140低， 不能泵送；V10低、V140高，可泵送。Browne等认为，压力作用下快速排出的水量V10，代表了混凝土拌和物中多余的水分；压力作用140秒后，拌和物中的水处于被压缩颗粒的空隙中，不易被挤压出。新拌混凝土脱水 快（泌水多），V10较大，（V14 0－V10）则相对小；反之，（V140－V10）较大，则表明混凝土具有较好的可泵性，因为（V140－V10）代表了颗粒之间起润滑作用的有效水量。用最大骨料粒径（Dmax）20mm的混凝土进行试验，得到可泵送（V140－V10）最小值定量结果4b所示。 这样， 测试混凝土拌和物的坍落度、V10和V14 0，计算（V14 0－V10），然后在图4b确定是否达到最小允许值，就能够判断混凝土是否可以泵送。需要指出，压力泌水试验是用来判断混凝土拌和物发生堵泵堵管的危险性，也可以判断拌和物多余水量的高低，作为改善配合比设计的参考，但不能用于判断混凝土泵送阻力或易泵性。此外，图4b中可泵与不可泵界限的划分，是有限试验（Dmax=20mm的混凝土）得到的结果，并不一定普遍适用。 张晏清等试验研究用坍落度（S）和140秒压力泌水总水量（V140）两个指标表征混凝土可泵性，结合实际工程泵送施工的验证，将可泵性分为良好、中等和不可泵三个等级：S16cm，压力泌水量（V140）在70ml~110ml之间，混凝土可泵性良好；S8cm，或V14 0 130ml，或V14040ml，不可泵；介于以上范围，可泵性中等。此外，认为混凝土拌和物稳定性由加水量和小于0.3mm的细粉体积决定；砂浆体积与砂浆流动性共同作用决定混凝土流动性；减水剂和粉煤灰可提高可泵性。 法国D. Kaplan等建立和使用一个148m长的真实泵送试验管线系统，进行了68次不同混凝土拌和物泵送测试（包括许多发生堵管情况），研究堵管产生的过程和机理，以及避免的方法。其试验研究发现，混凝土拌和物组成、泵管系统设计或泵送过程操作不当，均可能诱发堵管，并可能发生在泵送的任何阶段包括润滑管道（润管）、泵送、中断重新启动和清洗管道阶段。 堵管产生原因和防止方法简述如下： 润管阶段堵管： 活塞式泵的每次推进，会使混凝土的粗骨料在润管水泥浆中前移，在水平管段跑到润管浆体前面并聚集，达到一定量就会发生堵管。堵塞容易发生在弯管处和安装安全阀、流量计等部位。避免的方法包括，在泵料斗混凝土不要与润管水泥浆混和，应待润管浆液全部出了泵的料斗，再加入混凝土，或润管浆与混凝土之间用砂浆隔离；润管阶段，泵宜以低速运行；使用润管水泥浆的量应与管道长度相适应，每20m 长管用约50kg水泥（润管水泥浆水灰比0.5~0.8）。 泵送过程堵管： 骨料最大粒径（Dmax）超过管直径1/4可能导致稳定泵送状态的堵管；快速提高泵送速 率，有时可引起锥形管道（直径减小）部位堵塞；局部的干扰如相连管节磨损程度不同、安装流量计或有橡胶管段等，可能诱发堵塞产生；混凝土拌和物在泵料斗中发生离析，可能大幅度增大进入管道的拌和物粗/细骨料比（C/F比），并因而发生堵塞；混凝土拌和物本身粗/细骨料比大，可能在泵料斗形