土木本科毕业设计泵送混凝土技术及应用

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1、论述与计算结果与批注泵送混凝土技术及应用1泵送混凝土及其特点泵送混凝土是通过泵和管道，靠泵压力将混凝土直接输送到浇注地点，一次完成水平和垂直运输的混凝土。泵送混凝土是预拌混凝土，其广泛应用于工业与民用建筑中。泵送混凝土既要满足混凝土设计规定的强度、耐久性、和易性的要求，也要满足管道输送时对混凝土的要求。泵送混凝土要求摩擦阻力小，不离析、不阻塞、粘聚性好等特点，在实际中常采用掺入外加剂和矿物掺合料的方法来改善混凝土的可泵性。泵送混凝土一般由水泥、水、砂、石子、外加剂和掺合料等六种材料组成。外加剂主要有减水剂和泵送剂，对于后浇带及大体积混凝土结构，为防止产生收缩裂缝，还可以掺入适宜的膨胀剂。特殊要

2、求的混凝土如：防冻混凝土、抗渗混凝土还可相应加入防冻剂、抗渗剂等。常用矿物掺合料有粉煤灰、硅粉、磨细矿渣等，掺入适量矿物掺合料可以节约水泥，改善可泵性，还可以降低水化热，改善混凝土的抗裂性能。随着泵送混凝土在国际、国内的迅速发展及广泛应用，其种类也不断增加。目前常用的泵送混凝土有：泵送一般强度混凝土、泵送高强混凝土、泵送防冻混凝土、泵送大体积混凝土、泵送膨胀混凝土、泵送防水混凝土和泵送水下混凝土等。2泵送混凝土对材料的要求及选择泵送混凝土的材料，除满足普通混凝土的要求外，还应根据其可泵送的特点，满足以下要求：（1）良好的和易性、较大的塌落度，为便于泵送，混凝土塌落度应在1420mm。（2）混凝

3、土拌合物匀质性好，集料与水泥浆不能产生离析、泌水。（3）耐久性及其他物理力学性能必须满足。针对以上特点，对泵送混凝土原材料选择就有如下特殊要求：2.1水泥：水泥是一种水硬性胶凝材料，也是混凝土中最主要的胶结材料。他的选用合理与否直接影响泵送混凝土的性能。泵送混凝土的水泥一般应具有保水性好，泌水性小的特点，以保证泵送混凝土的良好可泵性。可供选择的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。2.2砂:普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006规定：公称粒径小于5.0mm岩石颗粒称为砂。砂分为人工砂和天然砂。砂的粗细程度按细度模数f分为粗、中、细、和特细，其范

4、围应符合下列规定：（JGJ52-2006）粗砂： f=3.73.1中砂： f=3.02.3细砂： f=2.21.6特细砂：f=1.50.7泵送混凝土细骨料砂，以采用中砂为宜，高标号混凝土严禁采用细砂和特细砂。2.3粗骨料石子石子分碎石和卵石两种，JGJ52-2006标准给碎石、卵石如下定义：碎石：由天然岩石或卵石经破碎筛分而得，公称粒径大于5mm的岩石。卵石：由自然条件作用形成的，公称粒径大于5mm的岩石颗粒。石子在混凝土组成的材料中用量最多，起骨架作用，能显著影响混凝土的可泵性和硬化后的物理力学性能。泵送混凝土中石子的选择：a对于泵送混凝土应采用连续粒级，单粒级宜组成满足要求的连续粒级，也可

5、与连续粒级混合使用；b石子的最大粒径不大于混凝土泵输送管径的1/3，对于构件和配筋的要求，混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）中规定：混凝土中用粗骨料其最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不超过钢筋最小净距地3/4，对混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。c骨料吸水率越小越好。在使用吸水率大的骨料时，要采取必要的技术措施d针片状颗粒含量不宜大于5e石子品质：含泥量、泥块含量、坚固性指标要符合JGJ52-2006标准要求。2.4混凝土拌合用水水质对水泥水化影响很大，所以在拌制泵送混凝土时，不能使用含有影响混凝土正常硬化和凝结的有害杂质

6、或油脂类及糖类水。宜采用饮用水。当采用地表水、地下水或工业废水时，应进行检验，符合混凝土拌合用水标准（JGJ63）有关规定时，方可用于拌制混凝土。2.5外加剂在泵送混凝土中掺入外加剂能改善混凝土的工作性能，使混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道，不阻塞、不离析、粘朔性良好的特点。同时还可以满足特殊要求的混凝土施工。外加剂品种多种多样，在混凝土中使用外加剂，应符合混凝土外加剂应用技术规范GBJ119的规定。选用外加剂时，应根据混凝土性能要求、施工工艺及气候条件结合混凝土原材料特点、配合比要求以及水泥的适应性等因素，通过试验确定其品种和掺量，必要时取得厂家的配合调整其性能，来满足使用要求。常用的泵送

7、混凝土外加剂有：普通减水剂、高效减水剂及泵送剂等。对于特殊要求的混凝土，如早强混凝土，适合用早强减水剂；防水混凝土掺加防水剂；防冻混凝土，适用防冻剂；补偿收缩混凝土，适用膨胀剂；大体积混凝土，适用缓凝剂等。常用泵送混凝土外加剂特点及适用范围：（1）普通减水剂：普通减水剂在混凝土塌落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。其特点：普通减水剂具有缓凝作用。因品种不同缓凝不同。适用范围：a普通减水剂适用于各种浇注及预制（不经蒸养工艺）混凝土，钢筋混凝土及预应力混凝土，普通强度混凝土；b适用于大模板施工，滑模施工及日最低气温5以上混凝土施工；c多用于大体积混凝土，热天施工混凝土，有一般缓凝要求混

8、凝土；d可作为复合剂和其他外加剂的原材料。（2）高效减水剂：在混凝土塌落度基本相同的条件下能大幅度减少拌合水量的外加剂称高效减水剂。其特点：高效减水剂能大大提高水泥拌合物的流动性和混凝土的塌落度，大幅度降低用水量，显著改善混凝土的工作性能。但高效减水剂会加速混凝土塌落度损失，掺量过大则泌水。高效减水剂基本不改变混凝提凝结时间，掺量过大时（超剂量掺入）稍有缓凝作用，但不延缓硬化混凝土早期强度的增长。适用范围：a适用于各类工业与民用建筑、水利、交通、港口、市政等工程中的预制和现浇钢筋混凝土；b适用于高强、超高强和中等强度混凝土，以及要求早强、适度抗冻、大流动混凝土；c适用于蒸养工艺的预制混凝土；d

9、适用于作为各种复合型外加剂中的减水增强组分（即母料）。（3）泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂称为泵送剂。所谓泵送性，就是混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、粘朔性好的性能。其特点：泵送剂几乎都是复配型，能大大提高拌合物流动性，并能较长时间保持拌合物流动性，其剩余塌落度不低于原始初态的55；泵送剂能使混凝土经过压力输送后仍保持良好和易性，不离析、不泌水。适用范围：a以高效减水剂、缓凝高效减水剂为重要组分的泵送剂适用于富混凝土；b以引气减水剂为主要组分的泵送剂适用于中混凝土；c添加增稠剂、保水剂和引气剂的泵送剂适用于贫混凝土；d添加特定专用组分的泵送剂适用于特定场合的泵送

10、混凝土。如防冻组分的泵送剂适用于冬期施工泵送混凝土等。2.6掺合料掺和料是比表面积较大的磨细矿粉微粉，它是高性能混凝土的重要组成材料之一。掺用磨细矿物微粉，不仅改善了常规混凝土的各项性能，更重要的是填充混凝土内部微隙，提高了混凝土的整体密实度，加强混凝土界面结合，使混凝土的强度和耐久性得到提高。有些矿物掺和料还可以替代部分水泥量。实践经验证明，掺入品质较好的粉煤灰可以替代水泥1015，真正意义实现经济环保。常用掺和料品种：a硅粉：硅粉是冶炼硅铁和硅工业产品产出的废尘，含有85以上的直径为0.10.2m的sio2球形粒子，比表面积高达1800m2/kg以上，掺用后对混凝土性能改善和增强效果明显，

11、但价格昂贵，使用时飞扬失散严重，因此其使用受到经济制约；B粉煤灰：粉煤灰是电厂排出的废料，级粉煤灰可以作为高强、高性能混凝土掺和料。但目前直接排出的粉煤灰基本上为级灰，粒径偏粗，烧矢量较大。因此在作为掺和料时应进行磨细后才能使用；c磨细矿渣粉：磨细矿渣粉是由炼铁时排出的水淬矿渣经一定的磨细工艺制成的具有一定细度和颗粒级配的微粉。磨细矿渣粉的细度（比表面积）以400600m2/kg为佳。对于泵送混凝土掺和料选择还应遵循以下原则：a煤灰应符合粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程（JGJ28）、用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB1596）的规定；且粉煤灰细度45m筛余量不大于20，烧失量不大于8。b磨细

12、矿渣应符合用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉（GB/18046）的规定，且磨细矿渣比表面积大于400m2/kg，烧失量宜不大于3。c硅粉比表面积应大于1500m2/kg，sio2含量不小于85。d选用掺和料应以改善混凝土预定性能或在满足混凝土设计性能要求的前提下取代水泥量，其掺量应通过试验确定，且均不得对混凝土性能产生危害。3泵送混凝土配合比设计及应用泵送混凝土是通过混凝土泵和管道，靠泵压力将混凝土直接输送到浇注地点，一次完成水平和垂直运输的混凝土。3.1泵送混凝土配合比设计应满足以下要求：a泵送混凝土配合比，除必须满足混凝土设计强度和耐久性要求外，尚使混凝土满足可泵性要求；b泵送混凝土配合比

13、设计，应符合国家现行标准普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204等规定。并根据混凝土原材料、混凝土运输距离、混凝土泵与混凝土输送管径、泵送距离、高度、气温具体条件配制，必要时应通过试泵送确定混凝土配合比；c泵送混凝土的塌落度，可按国家现行规范混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204有关规定选用，对不同泵送高度、入泵时混凝土的塌落度，可按下表选用： 对不同泵送高度、入泵时混凝土的塌落度泵送高度（m）30以下306060100100以上塌落度（mm）100140140160160180180200 d泵送混凝土水灰比不宜高于0.6e泵送混凝土砂

14、率宜为3545f泵送混凝土的最小水泥用量宜为300kg/m33.2泵送混凝土配合比实例用32.5矿渣水泥（fce=36.3）;1031.5mm级配碎石；水洗砂（细度模数3.6）和交城文水砂（细度模数2.8）；太原某电厂粉煤灰；陕西恒升外加剂厂泵送剂HSP-BS-1型；（减水率18），施工部位为某9层框架商住楼基础，厚度1.5m，塌落度要求110140mm，设计强度C30本例采用假定容重法设计配合比计算混凝土配制强度（fcu.0）fcu.0=fcu.k+1.645式中：fcu.0混凝土施工配置强度N/mm2 fcu.k设计的混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa） 混凝土强度标准差（Mpa）如不具有

15、近期同一品种混凝土强度资料时，则低于C20时，=4.0；C20C35时，=5 ；高于C35时，=6故 fcu.0=fcu.k+1.645 =30+1.6455=38.2 Mpa 根据试配强度fcu.0按下式计算水灰比 当采用碎石时，=0.46 =0.07故 =0.4636.3/(38.2+0.460.0736.3) =0.42式中：-水灰比 、-回归系数，当采用碎石时，=0.46、=0.07；当采用卵石时，=0.48、=0.33fcu.0-试配强度fce-水泥28天强度实测值 根据骨料最大粒径，混凝土塌落度要求及施工经验选择用水量，本例选Mwo=215 按下式确定掺泵送剂用水量及水泥用量 mw

16、ao=mwo（1-）；mco=mwa/故 mwao=215（1-0.18） =176kg mco=176/0.42 =420kg式中：mwao-掺泵送剂后用水量（kg） mco-基准混凝土水泥用量（kg） -泵送剂减水率（本例选用泵送剂实际减水18）按下式确定泵送剂用量mb=mco3(技术说明书泵送剂掺量2.53.5，根据经验，本例选3)故 mb=4200.03 =12.6kg式中：mb-泵送剂掺量（kg） mco-基准混凝土水泥用量（kg）确定粉煤灰用量及水泥最终用量按粉煤灰掺量f及超量系数k确定粉煤灰取代水泥量mfo以及粉煤灰总用量mf，以及水泥最终用量mcmfo= mcof mf=kmf

17、omc= mco- mf式中：f-粉煤灰掺量（查阅资料及经验本例取10） k-超量系数（查阅资料及经验本例取1.2） mfo-粉煤灰取代水泥量 mf-粉煤灰总量 mc-掺粉煤灰后水泥用量故 mfo= mcof=42010=42kgmf=kmfo=1.24250 kgmc= mco- mf=420-50=370kg计算砂、石总重量本例按假定容重法，根据经验C30混凝土拌合物单位体积重量约2430kg/m3。则 ma=2430-mc- mwao- mf- mb ma=2430-370-176-50-12.6=1821kg根据施工要求及经验，选择合理砂率，本例选SP=42按下式计算砂用量：ms=ma

18、SP 则 ms=18210.42=764.82765若采用两种砂配制，则按试验室确定的最佳比例，本例为水洗砂3/4，文水砂1/4，按下式计算水洗砂、文水砂各自重量：水洗砂S水= ms3/4=7653/4=573.75574 kg文水砂S文= ms1/4=7651/4=143.25143 kg按下式计算石子用量 Mg= ma- ms=1821-765=1056 kg配合比如下：材料配比水泥水洗砂文水砂石子粉灰水泵送剂重量比kg37057414310565017612.6单位比11.550.392.850.140.483.4 试拌：试拌若符合施工要求，则按以上计算方法使水灰比分别增加、减少0.05

19、，然后按3个水灰比成型试件，经标养28天后，再根据fcu28选定适宜的水灰比。4泵送混凝土施工4.1泵送混凝土的拌制a混凝土拌制时其投料次序，除应符合有关规定外，粉煤灰宜与水泥同步，外加剂的添加应符合配合比设计要求，且宜滞后于水和水泥加入。b泵送混凝土拌制的最短时间，应按国家现行标准预拌混凝土的有关规定执行。当采用搅拌运输车运送混凝土时，其搅拌最短时间（从全部材料投完算起）不得低于30s，在制备C50以上强度等级的混凝土或掺引气剂、膨胀剂、防水剂时，应相应增加搅拌时间，当采用翻斗车运送混凝土时，应适当延长搅拌时间。4.2泵送混凝土的运输a泵送混凝土宜采用搅拌运输车运输b混凝土泵的实际平均输出量

20、，可根据混凝土泵的最大输出量、配管情况和作业效率按下式计算：Q1=Qmax式中：Q1-每台混凝土泵的实际平均输出量（m3/h） Qmax-每台混凝土泵的最大输出量（m3/h） -配管条件系数，可取0.80.9-作业效率。根据混凝土搅拌运输车向混凝土泵供料的间断时间，拆装混凝土输送管和布料停歇等情况，可取0.50.7 c、当混凝土泵连续作业时，每台混凝土泵所需配备的混凝土搅拌运输车台数可按下式计算：N1= Q1/60V1(60L1/S0+T1)式中：N1-混凝土搅拌运输车台数（台）Q1-每台混凝土泵的实际平均输出量（m3/h）V1-每台混凝土搅拌运输车容量（m3）S0-每台混凝土搅拌运输车平均行

21、车速度（km/h）L1-混凝土搅拌运输车往返距离（km）T1-每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间（min）d、混凝土搅拌运输车在运输途中，搅拌筒应保持在36r/ mine、搅拌运输车运送混凝土宜在1.5h内卸料；采用翻斗车运输的混凝土宜在1.0h内卸料；当最高气温低于25时运送时间可延长0.5h。如需延长运输时间，则应采取相应的技术措施，并通过试验验证，合同有规定的应满足合同规定。f、在不同预测情况下造成预拌混凝土塌落度损失过大时，可采取后添加泵送剂地方法掺入混凝土搅拌运输车中，必须快速运转，搅拌均匀后，测定塌落度符合要求后方可使用。后添泵送剂应预先试验确定，不能预先试验时，添加量可按初始时掺量

22、的2/3计量。4.3泵送混凝土的养护泵送混凝土由于塌落度大，且绝大多数混凝土掺加外加剂等因素，再加上对混凝土的养护不到位，往往使泵送混凝土产生早期裂缝，早期裂缝产生主要原因是塑性收缩裂缝，是由于失水过快或混凝土凝结过快使塑性收缩和凝结两者速度不协调导致的裂缝。所以对泵送混凝土的早期养护防止裂缝很重要。养护措施主要有以下几点：a混凝土浇筑完毕，在混凝土凝结后即须进行妥善保温、保湿养护，尽量避免急剧干燥，湿度急剧变化、震动及外力干扰。b浇筑后应采取覆盖、洒水、喷雾或用薄膜保湿等养护措施；保温、保湿养活时间，对硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于7天，对掺用缓凝剂或有抗渗

23、要求的混凝土不少于14天。c底板和楼板等平面结构构件，混凝土浇筑收浆和摸压后，用朔料薄膜覆盖，防止表面水分蒸发，混凝土硬化至可上人时，揭去朔料薄膜，铺麻袋或草帘，用水浇透，尽量蓄水养护。d截面较大的柱子，宜用湿麻袋围裹喷水养护或用朔料薄膜围裹自生养护，也可涂刷养护液。e墙体浇筑混凝土待达到一定强度后（13天），必要时应及时松动两侧模板，离缝约35mm，在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护。拆模后应在两侧挂麻袋或草帘等，避免阳光直照墙面，连续喷淋养护，地下室外墙要尽早回填。f冬期施工不能向裸露部分的混凝土直接浇水养护，应是用朔料薄膜和保温材料进行保湿、保温养护。g当混凝土外加剂对养护有特殊要求时，应严格按其要求养护。5小结目前泵送混凝土技术已趋于成熟，随着新型材料的研制、开发和应用，以及科学的不断发展、创新，新型泵送混凝土及泵送设备也将得到更大提高，所以泵送混凝土技术是一个不断创新、不断提高的领域。这就要求我们不断地学习、积累更多的知识和经验，来推动泵送混凝土技术再上一个新台阶。17