淺析高空泵送高性能混凝土施工技術在橋梁工程中的應用

文/蒙軍

1 工程概況

寧夏永寧黃河公路大橋起點樁號為K11+788.700，終點樁號為K15+553.070，橋梁全長3743.3m。主橋全長480m，為雙塔雙索面斜拉橋，按110m+260m+110m 布跨。全橋采用三跨連續半漂浮體系，拉索呈空間扇形分布、雙索面，索塔采用“鉆石型”結構，41#、42#塔高度都是102.15m，上塔柱高84.231m，下塔柱高16.419m。混凝土設計強度等級為C50。

2 高性能混凝土原材料的技術要求

2.1 泵送混凝土宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、和粉煤灰硅酸鹽水泥，結合工程和設計要求，高性能混凝土需外摻粉煤灰。而粉煤灰混凝土宜采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，考慮到當地的生產量和供給情況，本工程決定采用普通硅酸鹽水泥，要對普通硅酸水泥的初凝時間和終凝時間嚴格檢測，因為這項指標將直接影響混凝土坍落度的經時損失。

2.2 粗骨料宜采用連續級配或二、三級級配，其粒徑和級配合理，盡量采用反擊破碎石。由于含泥量影響混凝土的流動性和坍落度的經時損失，針片狀影響混凝土的流動性和強度，所以要嚴格控制含泥量和針片狀顆粒含量。如果設計允許，采用卵石更有利于混凝土泵送。根據輸送管管徑控制碎石的最大公稱粒徑。骨料的最大公稱粒徑與輸送管管徑之比應符合表2.2-1 規定。

表2.2-1 骨料的最大公稱粒徑與輸送管管徑之比

2.3 細骨料宜采用中砂，顆粒級配合理，其通過公稱粒徑315um 篩孔的顆粒含量不宜少于15%，細骨料中含泥量應嚴格控制，因為含泥量過大不但影響高性能混凝土的耐久性，而且對高性能混凝土的坍落度經時損失和混凝土的流動性。

2.4 泵送混凝土宜摻用礦物摻合料，結合工程實際，本工程礦物摻合料采用優質Ⅰ級粉煤灰。因為外摻粉煤灰可以改善混凝土的和易性，而且混凝土不易離析和泌水，更有利于混凝土的泵送。但粉煤灰的摻量應符合設計、規范要求經試驗確定。對于預應力混凝土，當采用普通硅酸鹽水泥，水膠比不大于0.4 時，粉煤灰的摻量宜為25%。

2.5 泵送混凝土應摻用泵送劑或減水劑。本工程采用緩凝型聚羧酸高效減水劑，首先要檢測減水劑和水泥的相容性，然后再對其他性能指標進行檢測。

3 混凝土配合比原材料質量技術指標

水泥為寧夏賽馬普通硅酸鹽水泥P·O42.5水泥。水泥的比表面積為340kg/m3，，初凝時間為180min，終凝時間為240min；28d 抗折強度為8.2Mpa，抗壓強度為51.6Mpa；氯離子含量0.011%；堿含量0.59%。摻合料采用雙摻寧夏天達環保有限責任公司優質Ⅰ級F 類粉煤灰，經檢驗粉煤灰燒失量3.2%；SO ?含量0.52%；（45μm 配篩篩余）7.9%；氯離子含量0.008%；堿含量1.56%。粗細骨料采用青銅峽天皓砂場的中粗砂和銀川套門溝志輝采石場三級配碎石。經檢驗砂的細度模數為2.80；含泥量3.2%；泥塊含量0.4%，通過公稱粒徑315um 篩孔的顆粒含量為18%；氯離子含量0.004%；碎石為5-10mm、10-20mm 兩級配，碎石質地均勻堅固，顆粒形狀良好，吸水率低，空隙率小。5-10mm、10-20mm 摻配比例為40%：60%，含泥量為0.6%；泥塊含量為0.2%；針、片狀含量3.5%；壓碎指標11%；氯離子含量0.003%。在混凝土中摻加聚羧酸復合高效緩凝減水劑，可以改變水泥漿體的流動性能、工作性能和可泵性，延緩混凝土的初凝時間。本工程選用山西山大合盛生產的減水劑，與水泥適應性好，其減水率為28.6%，堿含量為4.33%，氯離子含量為0.034%。

4 泵送高性能混凝土配合比的配制要求與調整

4.1 泵送高性能混凝土試配時應考慮坍落度的大小、坍落度經時損失、可泵性、和易性、壓力泌水率、混凝土運輸距離以及泵管長度和彎管的多少等指標。

4.2 混凝土的可泵性可用壓力泌水率試驗控制，一般10s 時相對壓力泌水率S10 不宜超過40%。

4.3 泵送混凝土的砂率宜為35%～45%。

4.4 泵送混凝土的膠凝材料用量不宜少于300kg/m3，如果膠凝材料少，漿體量就少，漿體量不能充分填充砂石之間的空隙，混凝土包裹性就差，粘聚性也差，流動不好，不利于混凝土泵送。

4.5 泵送混凝土的坍落度和坍落度損失值一定要控制好，現在高性能混凝土摻加高性能減水劑，坍落度一般都控制在160mm～220mm，而且混凝土不離淅不泌水，坍落度損失小，根據泵送高度來選擇混凝土的坍落度，不同入泵坍落度的混凝土，其泵送高度可參考表4.5-1：

表4.5-1

混凝土經時坍落度損失值可以參考下表4.5-2：

表4.5-2

4.6 泵送混凝土的水膠比一般控制在0.3～0.5，水膠比大，稠度減小，粘聚性差，流動性好，泵送阻力小，但可泵性并不一定好，因混凝土過稀，混凝土保水性不好，漿體和粗骨料容易分離，在泵送壓力下易發生離析而堵管。如果水膠比較小，由于膠凝材料量大，混凝土粘聚性大，混凝土流動慢，泵送時阻力大，也不利于混凝土泵送。

4.7 根據以上技術要求，經過試配調整最終確定C50 配合比如下表：

表4.7-1

4.8 經測定混凝土拌合物性能指標如下表：

表4.8-1

4.9 調整后的高性能混凝土配合比和易性好，泌水率為0%，壓力泌水率滿足技術要求，混凝土流動性好。

5 混凝土的攪拌

混凝土攪拌采用精計量HZS180 和HZS120 雙臥軸攪拌機集中攪拌，落料順序為砂、石、水泥、粉煤灰，砂、石、水泥和粉煤灰充分攪拌均勻后，再投入水和外加劑攪拌，HZS180 攪拌機攪拌180s，HZS120 攪拌機攪拌120s。

6 混凝土泵的選配

混凝土泵采用長沙中聯重工科技發展股份有限公司生產的HBT8014174RSK，其理論輸送量85/55，主機功率為174KW，最大泵送壓力為14/8MPa。

7 現場輸送管的鋪設

首先根據混凝土泵的位置選擇輸送管的走向，輸送管的線路要求在現場施工條件允許的條件下線路最短。輸送管布置宜平直，盡量減少管道彎頭用量。施工面上的水平管關節越短越好，便于拆卸和布料均勻。垂直方向的管道用錨環固定，視高度和泵送壓力的大小選擇固定錨環距離。用于水平輸送的管道應采用支架固定，支架要離地面一定的高度。安裝接口時要加密封圈，管道接頭嚴禁漏漿。

8 混凝土的泵送

8.1 混凝土泵送前應對混凝土泵進行全面的檢查，進行空載試運轉，以保證混凝土泵運轉正常。

8.2 在混凝土泵送前加入適量清水進行試泵，用清水不僅可以對料斗和管道進行濕潤，也可檢查輸送管中有無異物，還可檢查輸送管接口的密封性。然后用一定量的水泥砂漿對管道進行潤滑。

8.3 混凝土泵送前檢測混凝土的塌落度、擴展度及和易性，如果混凝土塌落度過小，或者和易性不好，有離析和泌水現象不得入泵。如果混凝土塌落度滿足要求，和易性良好，無離析和泌水，應先讓混凝土運輸車快速攪拌2min，使混凝土在罐內充分攪拌均勻再入泵。

8.4 開始泵送時，混凝土泵應處于勻速緩慢運行并隨時處于可反泵的狀態，泵送速度先慢后快。泵機運轉正常后，按正常壓力和速度進行泵送。

9 結語

在永寧黃河公路大橋41#墩和42#塔柱合龍時，混凝土泵送過程中未發生過堵管現象。針對高性能混凝土配合比和高空泵送施工應注意以下幾點：

嚴格控制混凝土中原材料的技術指標，外加粉煤灰和高性能減水劑；控制好混凝土的塌落度、擴展度、和易性，混凝土無離析和泌水；泵管的布置、安裝、固定以及泵送前的準備工作和泵送過程中的技術要熟練掌握。