水工特細砂泵送混凝土壓力泌水率的應用

趙玉新 李云鵬

（黑龍江省水利水電勘測設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

1 前言

采用單因素試驗設計，進行壓力泌水、坍落度以及抗壓強度試驗，研究原材料包括砂的細度模數、粗骨料級配、粉煤灰摻量、減水劑摻量和配制參數如水灰比、單位用水量、砂率等對混凝土壓力泌水率特性的影響。同時結合工程實際，分析研究特細砂泵送混凝土在水庫溢洪道工程中的應用。

2 混凝土可泵送性評價方法選擇

普通混凝土工作性是用和易性表示的，泵送混凝土施工中，混凝土可泵性能則用可泵性表示。混凝土的可泵性反映的是泵送壓力下混凝土拌合物在管道中通過并達到澆筑點的能力，包括混凝土拌合物在泵腔內易于流動，以充滿所有空間有良好的粘聚性、保水性、在泵送過程中不分層、不離析、不泌水混凝土拌合物與管壁之間以及混凝土內摩擦阻力較小。混凝土具有良好的可泵性是混凝土泵送施工的前提。國內外對混凝土的可泵性的研究都很重視。各種高性能的混凝土化學外加劑包括緩凝劑、減水劑等的發展和廣泛應用，使得人們可以隨意地改善混凝土的工藝性能，大大提高了混凝土的可泵性同時，人們也重視使用性能各異的地方材料來配制泵送混凝土。利用外加劑與外摻料的雙摻技術，人們已經成功的實現了輕質混凝土、高強混凝土甚至和水下不分散混凝土等特種混凝土以及嚴寒氣候條件下的泵送施工。評價可泵性，目前尚無統一方法。從理論上講，用同軸回轉粘度計測量拌合物的屈服力和粘度系數，可以從根本上揭示拌合物性能，評價可泵性，但這種方法測試困難，不利于工程應用。評價新拌混凝土可泵性的方法主要可歸結為:

2.1 坍落度

對中、低強度等級的泵送混凝土，目前常用坍落度試驗并輔以目測的方法來評價新拌混凝土的可泵性。該方法簡單實用，適用于現場操作，所以得到普遍應用。可泵性好的混凝土拌合物必須具有一定的坍落度，坍落度過小則混凝土與管壁阻力太大，容易產生堵管坍落度過大，雖然流動性增加，泵壓降低，但拌合物離析嚴重。合理的坍落度則要根據泵送距離、泵送高度、氣溫及對混凝土的其他要求而定。值得注意的是，用坍落度實驗來衡量泵送混凝土的可泵性也存在一些不足之處。首先，坍落度試驗雖可采用目測的方法來觀察拌合物的粘聚性，但并不能真實地反映泵送混凝土在泵送壓力作用下混凝土拌合物的粘聚性。其次，坍落度值反映的是拌合物在自重作用下克服剪切應力而坍陷的程度，對中、低強度等級的泵送混凝土，坍落度試驗在很大程度上可以評價混凝土的可泵性，但對水膠比低、膠結料用量大的高強泵送混凝土來說，拌合物的粘性很大，對可泵性有很大影響。實驗表明，不同配比的高強泵送混凝土，即使最終坍落度相同，其泵送難易往往呈現較大的差異。因此，用單一的坍落度試驗不能全面反映高強泵送混凝土的可泵性。

2.2 壓力泌水

壓力泌水是加壓條件下衡量新拌混凝土粘聚性的一項重要指標，混凝土拌合物壓力泌水比常規的泌水更符合泵送混凝土實際。近幾年來，許多研究者應用壓力泌水實驗，測量一定壓力下拌合物的泌水量、相對泌水率來輔助反映泵送混凝土的可泵性，取得滿意的效果。用泌水量來衡量混凝土的粘聚性時，通常測出秒和秒時的泌水量。

2.3 坍落擴展度

在做坍落度試驗時，除能測得混凝土拌合物下坍高度坍落度外，還能測出拌合物水平擴展流動圓圈的直徑，此即坍落擴展度。當坍落度在以下時，高強混凝土和普通混凝土，坍落度與坍落擴展度的關系大體相似。但當坍落度時，即使兩者的坍落度相同，但高強混凝土的坍落擴展度降低了。因此，對粘性大的高強泵送混凝上，除了用坍落度來反映流動性外，還宜用坍落擴展度來評價混凝土的稠度。在一定程度上，坍落擴展度越大，稠度越小、泵送混凝土的壓力損失越小，越有利于泵送。

2.4 倒坍落筒的流下時間

坍落度速度實際上可以反映高強泵送混凝土的粘性大小，但由于流速的逐漸減慢，流動停止時間測量的人為誤差大，無法真實反映其粘性大小。實際工程中，可用“倒坍落筒”方法，通過流下時間來測量拌合物的流動速度，進而反映其粘性。流下時間越長，拌合物的流速越慢，拌合物的粘性越大。該方法便于準確計時，精確度高，復演性強、設備簡單、便于推廣。

3 原材料性能對壓力泌水率的影響

3.1 砂的細度模數對壓力泌水率的影響

砂是混凝土中重要組成部分之一，砂的粗細程度對混凝土的拌制具有很大的技術經濟意義。研究砂的細度模數對壓力泌水率的影響對了解特細砂混凝土的工作性能來說也是十分必要的，現將試驗結果及分析匯總如下。

(1)各水平試驗配合比;擬定配合比參數為水灰比，砂率，粗骨料二級配，中石小石，坍落度控制在一以內，要求強度達到，分別測量各細度模數水平下特細砂混凝土的壓力泌水率。

(2)試臉結果及分析；當砂率不變，特細砂的細度模數增大壓力泌水率增大。

3.2 粗骨料級百山時壓力泌水率的影響

粗骨料對混凝土的可泵性影響很大，卵石骨料的可泵性最好。良好的骨料級配使混凝土骨料間的空隙率減小，從而可以以較小的水泥用量及砂率獲得最好的可泵性，這對特細砂混凝土壓力泌水率的研究具有重要意義。

3.3 粉煤灰滲量對壓力泌水率的影響

粉煤灰比重小，體積相對較大，摻加粉煤灰能夠增加灰漿體積，而且粉煤灰的圓形球體結構在混凝土中相當于滾珠作用，這些均對改善特細砂混凝土的和可泵送性是非常有利的。隨著粉煤灰摻量的增大，特細砂混凝土的壓力泌水率逐漸減小，泌水量總體上也減少。這可以理解為由于粉煤灰的平均粒徑比水泥顆粒小，其微細顆粒均勻分布在水泥漿內，填充孔隙，改善了混凝土的孔結構，增大了混凝土的密實度，進而使混凝土泌水速度明顯減慢，而且泌水量減少，體現出良好可泵性。

3.4 減水劑接量對壓力泌水率的影響

減水劑減水劑能使水泥漿的凝聚結構變化成分散性結構，從而提高了流動性。若保持新拌混凝土的流動性不變，使用減水劑可以大大減少拌和用水量，從而改善混凝土的穩定性，提高強度及密實性。若保持混凝土的強度不變，則可以節省水泥用量。減水劑摻量變化時，除坍落度不滿足要求外，其他各因素水平的混凝土拌合物均滿足坍落度的要求。減水劑摻量在間逐漸增大時，混凝土的壓力泌水率先減小后增大。當減水劑摻量時，壓力泌水率最小，此為減水劑的最優摻量。

4 配置參數對壓力泌水率的影響

4.1 水灰比對壓力泌水率的影響

隨著水灰比的增加，10秒的相對泌水率是增大的.水灰比決定水泥漿的稠度，在用水量不變的情況下，增大水灰比會使拌和物的流動性增大。當水灰比超過0.35時，10秒相對泌水率增加的趨勢平緩。

4.2 單位用水量對壓力泌水率的影響

固定水灰比在0.32，粗集料為連續碎石，外加劑為水泥質量的，單位用水量在160～190范圍內變化，塌落度控制在180左右，可以看出，隨單位用水量的增加而增加。因為水泥漿賦予混凝土拌和物一定的流動性，在水灰比不變的情況下，用水量大，單位體積內水泥漿愈多，混凝土拌和物的流動性愈大。砂石和水泥所能吸附水分有一個限度，增大用水量，必使其泌水率增大。

4.3 砂率對壓力泌水率的影響

壓力泌水率隨砂率增大而增大。當砂率過大時，集料的孔隙率和比總面積增大，在水泥漿用量一定的條件下，拌合物就顯得干稠，流動性小。

5 結語

當砂率不變，特細砂的細度模數增大壓力泌水率增大。這可能因為細度模數增大，砂的粒徑隨著增大，總表面積則相應減小，砂粒表面所需用來包裹的水泥漿量就減少，則水泥漿除去包裹骨料和填充空隙的富余量就增多的緣故。采用單因素試驗設計，進行壓力泌水、坍落度以及抗壓強度試驗，研究原材料包括砂的細度模數、粗骨料級配、粉煤灰摻量、減水劑摻量和配制參數如水灰比、單位用水量、砂率等對混凝土壓力泌水率特性的影響。同時結合工程實際，分析研究特細砂泵送混凝土在水庫溢洪道工程中的應用。

[1]張藺.特細砂的應用問題淺析，西部探礦工程.2008

[2]李光偉.水工特細砂混凝土性能試驗，水利水電科技進展2006

[3]何育文.特細砂混凝十配合比設計及應用，人民珠江2006