泵送混凝土基本知识Word文档格式.docx

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所以混凝土输送泵（泵车）的使用者必须对混凝土的基本知识有所了解，包括混凝土组成材料的成份、配合比，品质及制备质量要求等。

一、概述

混凝土是由胶结料和骨料组成的混合物。

通过搅拌、浇筑成形和养护硬化而成。

通常胶结料有水泥、

石膏、沥青、聚合物等材料；

骨料有砂、石子等材料。

按照混凝土的密实度可分为重混凝士、普通混凝土和轻混凝土。

按照生产与施工方法混凝土又可分为商品混凝土、泵送混凝土、预应力混凝土、碾压混凝土、喷射混凝土等。

（一）、普通混凝土的组成材料

普通混凝土的基本组成一般是由水泥、砂、石料、水、外加剂等组成。

水泥是一种磨得很细的材料。

按其组成成份可分为硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿碴水泥、火山灰水泥及复合水泥等，通常制造混凝土采用最多的水硬性水泥是波特兰水泥（即硅酸盐水泥）。

骨料是粒状材料，如砂、石料等。

术语“粗骨料”是指骨料粒径大于5mm（4号筛）的材料。

术语“细骨科”是指骨料粒径小于5mm而大于0.075mm（200号筛）的材料。

粗骨料中卵石是人工采集的未经破碎加工、表面相对圆滑，大小适中的材料。

碎石是人1．采集的大块岩石经加工破碎而得的材料。

化铁高炉矿渣是炼铁工业的一种副产品，是在大气条件下固化的高炉矿渣经破碎而得的材料。

细骨科（即砂）分天然砂和人工砂。

人工砂是将碎石继续破碎筛分在5mm～0.075mm范围的材料；

天然砂又可分为河砂、山砂和海砂。

细骨料按细度分可分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。

具体分类标准本章下节将会讲到。

水是混凝土拌台中重要的材料，它参与水泥的水化反应，对混凝土的质量有影响。

外加剂是现代混凝土发展的产物，是根据施工需要或为了改善混凝土某种性能而在混凝土中添加的一种材料，用量很少，但作用很大。

添加剂的开发和利用，大大改善了混凝土的性能井拓宽了混凝土的应用范围，常用的添加剂有减水剂、速凝剂、缓凝剂、泵送剂等。

掺合料是混凝土组成中的另一种附加材料，它的作用是作为填充料使用，有的也能改善混凝土某些方面的性能。

例如粉煤灰能改善混凝土的和易性、防水性、还能减少一部分水泥用量。

在混凝土中一般以砂为细骨料，石子为粗骨料，水泥、水、添加剂、掺合料等按一定的配合比通过拌和设备拌和而成。

（二）、未凝固混凝土（混凝土拌合物）的和易性

混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。

它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量。

和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。

和易性是一项综合的技术指标，包括有流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。

流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。

粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中，其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层离析的现象。

保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。

发生泌水现象的混凝土拌合物，由于水分泌出来会形成容易透水的空隙，而影响混凝土的密实性、降低质量。

由此可见，混凝土拌合物的流动性，粘聚性和保水性有其各自的内容，而它们之间是互相联系的，但常存在矛盾。

因此，所谓和易性就是这三方面性质在某种具体条件下矛盾统一的概念。

目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。

在工地和试验室，通常是用坍落度试验测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。

测定流动性的方法是：

将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落度筒（无底）内，装满，捣实刮平后，垂直向上将筒提起，移到一旁，混凝土拌合物由于自重将会产生坍落现象，然后量出向下坍落的尺寸（mm）就叫坍落度，作为流动性指标。

坍落度愈大表示流动性愈大。

图1—1所示为坍落度试验。

图1-1混凝土拌台物坍落度的测定　　　　　　　圈1－2维勃稠度仪

根据坍落度的大小，可将混凝土拌合物分为：

大流动性泥凝土（坍落度大于或等于160mm）、流动性混凝土（坍落度为100～l50mm）、塑性混凝土（坍落度为50～90mm）、低塑性混凝土（坍落度为10～40mm）。

对于干硬性的混凝土拌合物（坍落度值小于10mm），通常采用维勃稠度仪（图1-2）测定其稠度（维勃稠度）。

维勃稠度测试方法是：

开始在坍落度筒中按规定方法装满混凝土拌合物，提起坍落度筒，在拌合物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时用秒表开始记时，到透明圆盘的底面完全为水泥浆布满时，秒表记时停止，关闭振动台一此时可以认为混凝土拌合物已密实。

所读秒数称为维勃稠度。

该法适用于骨料粒径不超过40mm，维勃稠度在5～30S之间的混凝土拌合物稠度测定。

第二节　混凝土的可泵性

一、泵送混凝土的基本要求

由于采用混凝士输送机械进行混凝土浇筑施工与传统的混凝土施工方法不同，泵送混凝土是在混凝土泵的推动下沿输送管进行混凝土拌合物输送和浇筑的。

因而，对混凝土的要求在满足设计规定的强度、耐久性等要求的同时，还要满足管道输送对混凝土拌合物的要求，即要求混凝土拌合物有较好的可泵性。

所谓可泵性是指泥凝土拌合物具有能顺利通过管道，摩擦阻力小、不离析、不堵塞和粘塑性良好的性能。

因此，不是所有混凝土拌合物都能泵送，泵送有其一定的要求。

所以在原材料选择和配合比方面要慎重考虑，以求配制出可泵性良好的混凝土拌合物。

二、泵送混凝土原材料的选择

（一）、粗集料

粗集料的级配、粒径和形状对混凝土拌合物的可泵性影响很大。

级配良好的粗集料。

空隙率小，对节约砂浆和增加混凝土的密实度起很大作用。

因而泵送混凝土应用较多的国家，对粗集料的级配都有规定。

图1—3所示为我国行业标准“混凝土泵送施工技术规程”JGJ/T10--95推荐的最佳级配图。

其中对5～20mm、5～25mm、5～31.5mm和5～40mm的粗集料分别推荐了最佳级配曲线，图中粗实线为最佳级配线，两条虚线之间的区域为适宜泵送区，为此在选择粗集料最佳级配区时宜尽可能接近两条虚线之间范围的中间区域。

该最佳级配曲线是根据著名学者英国悉尼·

明德斯和美国卜弗朗西斯·

扬二位教授的理论：

泵送混凝土粗细集料的颗粒级配应尽可能接近ASTMC33（美国材料试验协会“混凝土集料标准技术规范”）规定级配范围的中间区域，以及北京、上海等地混凝土泵送施工实际采用的粗集料级配曲线，并按国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》中规定的碎石或卵石的颗粒级配范围的中部区域而提出的。

表1-1所示为日本的泵送混凝土施下规程提供的最佳粗集料级配，可供对照参考

　　　　　　　　　　　　　　图1—3　　　粗集料最佳级配曲线

表1一l　　　　粗集料的级配

由于我国目前的粗集料生产，有时未严格符合泵送混凝土施工要求的级配曲线规定的要求。

因而有时影响泵送性能。

在进行混凝土泵送施工时，要严格检查进场的粗集料的级配。

如发现有不符合之处，则测定级配后按规程要求的级配曲线进行配制。

粗集料应采用连续级配。

粗集料除去级配应符合规程的规定之外，对其最大粗径亦有要求，即粗集料的最大粒径与混凝土输送管径之比要控制在一定数值之内。

控制粗集料最大粒径与混凝土输送管径之比，目的主要是防止混凝土拌合物泵送时管道堵塞，保证泵送顺利进行。

表1—2为我国泵送混凝土施工规程中的规定，由表中数据知道，粗集料最大粒径与输送管径之比为1:

3～1:

4。

美国混凝土协会（A.C.1）304委员会，规定碎石最大粒径与输送管径之比为1:

3；

卵石为1:

2.5。

俄罗斯对直径120～150mm的输送管限制石子的最大粒径为40mm亦近似1:

3。

上海、北京、南京等地泵送混凝土工的情况亦类似。

从理论上研究，输送管阻塞最易发生在三个大石子在同一截面相遇卡紧。

此时输送管截面积的大部分为石子占据，可流通的面积很小。

一般说来粗集料粒径愈大愈容易堵塞，所以在确定粗集料最大粒径与输送管径之比时，尚应考虑泵送《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定及我国一些城市的施工经验，我国混凝土泵送施工技术规程建议粗集料最大粒径与输送管径之比为：

泵送高度在50m以下时，对碎石不宜大于l：

对卵石不宜大于1：

2.5：

泵送高度在50～100m时，宜为l:

3～l:

4；

泵送高度在100m以上时，宜为l:

4～1:

5。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1-2

输送管最小直径（mm）

粗骨料最大直径（mm）

卵石

碎石

125

40

30

150

50

粗集料的形状对混凝土拌合物的泵送性能亦产生影响，一般表面光滑的圆形或近似圆形的粗集料比尖锐扁平的要好，因为后者单位体积的表面积比前者大。

也就需要更多的砂浆包裹其表面。

为此，针片状颗粒含量多和石子级配不好时，输送管道转弯处的管壁往往易磨损，且针片状颗粒一旦横在输送管中，易造成输送管堵塞。

我国上海、北京等地都有工程实践证明，当针片状颗粒含量超过10％时，混凝土拌合物泵送时易产生管道堵塞，为此，我国的混凝土泵送施工技术规程还规定，粗集料应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》，粗集料中针片状颗粒含量不宜大于10％。

（二）、细集料　　　　　　　　　　　　　　

细集料对混凝土拌合物可泵性的影响比粗集料大得多。

混凝土拌合物所以能在输送管中顺利流动，是由于砂浆润滑管壁和粗集料悬浮在砂浆中的缘故。

因而要求细集料有良好的级配。

表1-3为日本泵送混凝土施工规程中的规定。

我国现行“混凝土泵送施工技术规程”提供的细集料最佳级配如图1-6所示。

确定该最佳级配曲线的依据是：

英、美学者提出的理论，认为细集料最佳级配曲线应尽可能接近砂的级配范围的中部区域：

根据国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的有关规定；

根据国家现行标准《混凝土泵送剂》中的规定，采用JGJ52-79标准规定的二区级配，以及上海、北京等地的施工经验，亦多采用现行砂标准中的二区级配。

美国混凝土协会（A.C.I）推荐的细集料级配曲线如图1-5所示。

我国多数工程实践证明，采用中砂适宜泵送，个别工程亦有采用中、粗砂的，故规程亦规定泵送混凝土宜采用中砂。

　　　　　　　　　　　　　　　　细　集　料　的　级　配　　　　　　　表1-3

工程实践还证明，砂中通过0.315mm筛孔的数量对混凝土可泵性的影响很大。

日本泵送混凝土规程规定为l0％～30％；

美国混凝土协会（A.C.J）推荐的细集料级配曲线建议为20％；

国内工程实践亦证明，此值过低输送管易堵塞，上海、北京、广州等地泵送混凝土施工经验表明，此值都在15％以上。

为此，我国的规程亦规定，通过0.315mm筛孔的砂，其数量不应少于15％。

细骨料根据来源可分为河砂、海砂、山砂、人工碎砂。

河砂作为细骨料可泵性最好，人工砂表面粗糙，砂形不好，可泵性较差，但其保水性较好。

图1-5　　　（A.C.I）推荐的细集料级配曲线

1．细骨料的粒度要求

细骨料可分为粗砂、中砂、细砂和特细砂四类，其中中砂可泵性最好；

使用细砂，需要增加混凝土中水泥和水用量，加速泵机磨损；

使用粗砂容易产生离析。

导致管道堵塞。

所谓中砂是指细度模数为2.3～3.0范围内的砂子。

图1-6　　细集料最佳级配

在混凝土中一般以沙子为细骨料（粒径在0.16～5mm之间），石子为粗骨料（粒径大于5mm）。

粗细骨料的总含量约占混凝土总体积的70～80％。

2．细骨料的用量

在泵送混凝土中，细骨料的用量同粗骨料的空隙率有很大关系，水泥砂浆必须充满粗骨料的间隙，这样不容易离析。

如果含砂率偏低，空隙要由水泥来填充，这样必须增大水泥的用量，且混凝土易泌水和离析；

如果含砂率过大，则水泥砂浆的流动性大大降低，泵送阻力显著增加。

故在一定条件下都有个最佳含砂率。

在含砂率高的情况下，泵送阻力显著增加，但对混凝土的可泵性无显著影响。

如果粗骨料级配合理，则骨料虽大粒径越大，最佳含砂率就越低。

（三）轻集料

从世界范围来看，目前轻集料的应用日趋扩大，尤其在高层建筑中应用更有其优越性。

但轻集料混凝土拌合物的泵送，确比普通集料的混凝土困难得多。

因为轻集料的空隙率较大，约为50％左右，尤其是人工轻集料，其孔隙类似独立球状气泡，吸水速度慢，一天的吸水率大多小于10％。

但它又具有压力吸水的特性，即在泵送压力作用下要增加吸水量，使拌合水渗入集料的空隙内，引起混凝土的坍落度明显下降。

随之使混凝土拌合物的泵送性能明显变坏，易产生阻塞。

而在压力消失后，这些水又会再放出来，影响混凝土凝结后的质量。

因此尽管混凝土拌合物在泵送前后没有吸水差，但在通过输送管时，却发生相当数量的吸水和放水。

过去在相当长的一段时期内，感到轻集料混凝土拌合物难以泵送，原因就在于未完全掌握其压力吸水的特性。

为此，对泵送的轻集料混凝土的轻集料，要进行预湿，预湿水量一般不小于15—20％，否则易引起输送管阻塞。

日本建筑学会规定，预湿水量为轻集科24h吸水量的1.5倍。

轻集料预湿的方法，国外有减压罐真空吸水法、压力容器事先吸水法和热态瞬间吸水法等。

真空吸水法30～45min就能完成预湿，轻集料预湿后就可如普通集料一样用于泵送混凝土。

热态瞬间吸水法的吸水量可达17～18％，再在堆放场继续喷水，吸水量可达25％。

我国轻集料混凝土泵送施工尚不多，但过去泵送过炉渣混凝土，由于对炉渣进行预湿，使其充分吸水，泵送效果大为改善。

（四）、水泥

1．水泥品种对混凝土的可泵性的影响水泥品种对混凝土的可泵性也有一定影响。

根据我国北京、上海、广州等地的大量工程的实践经验，一般以采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥为宜，但均应符合相应标准的规定。

矿渣水泥由于保水性差，泌水性大，国外一般不用。

但我国大量工程实践尤其是宝钢大体积混凝土泵送施工证明：

对矿渣硅酸盐水泥，采取适当措施提高砂率，降低坍落度，掺加粉煤灰，提高保水性等技术措施，可以顺利地用于泵送混凝土。

对于大体积混凝土，采用矿渣硅酸盐水泥，对降低水泥水化热、防止过大温差引起温度裂缝是有利的，故我国在大体积混凝土泵送施工中，多数采用矿渣硅酸盐水泥。

2．水泥用量对混凝土的可泵性的影响

水泥用量一般也存在一个最佳值。

若水泥用量不足，将严重影响泵的吸入性能，同时使泵送阻力明显增加，并且混凝土保水性很差，容易泌水、离析和发生堵管；

若水泥用量过大，则会使混凝土粘性过大，增大泵送阻力。

但原则上讲，水泥用量过大时不会影响泵的吸入性能。

水泥用量与骨料品种的关系：

同样粒径级配的卵石和碎石相比较，后者的水泥用量较大；

人工破碎砂与天然沙相比较，前者的水泥用量较大。

对于轻骨料或多孔性骨料。

由于具有高压下吸水，低压下放水的特性，在泵送时容易使混凝土出现贫浆、干硬和泌水，因此应适当增加水泥用量。

骨料粒径越小，相应的水泥用量应增加，因为骨料粒径小，其表面积增大，需要包裹的水泥浆增加，但当骨料粒径大于40mm时，超轻骨料会破坏混凝土的连续性，水泥浆也难以将这些骨料充分包容，故水泥用量不能太少。

水泥用量与输送管口径、输送距离的关系：

输送距离越长，输送管口径越小，则要求混凝土的流动性、润滑性、保水性越高，故应增大水泥用量。

一般实际应用中，水泥用量最低限度为每m3混凝土不少于300～320kg为宜。

（五）、混合材料

所谓混凝土的混合材料，是除去水、水泥、粗细集料四种主要材料之外，在搅拌时所加入的其他材料。

混合材一般分为外加剂和掺合料两大类。

用于泵送混凝土的外加剂，主要有减水剂和引气剂两类。

个别情况下，如对于大体积混凝土，为防止产生收缩裂缝有时掺入适量的膨胀剂。

减水剂是指掺入混凝土拌合物以后，能够在保持混凝土工作性能相同的情况下，显著地降低混凝土水灰比的外加剂。

由于水灰比的降低，混凝土硬化后的各种性能（强度、耐久性、抗渗）等，亦能得到改善。

减水剂都是表面活性剂，其主要作用在于降低水的表面张力以及水和其他液体与固体之间的界面张力。

结果使水泥水化产物形成的絮凝结构分散开来，使包裹着的游离水释出，使混凝土拌台物的流动性显著改善。

国内在泵送混凝土施工中，应用较多的减水剂为木质素磺酸钙。

如上海施工的大体积混凝土的大型设备基础和在高层建筑施工中，在其泵送混凝土中多数掺加木质素磺酸钙以改善可泵性，掺量约为水泥量的0.25％，取得较好效果。

木质素磺酸钙的化学成分为：

木质素磺酸钙59.5％、还原物l0.8％、灰分14.11％、氧化钙8.31％、硫酸盐1.98％、水分6.68％。

其减水机理也是由于木质素磺酸钙分子的定向吸附而使絮凝结构分散并释出游离水。

掺入后一般可达到下列技术经济效果：

1．在保持坍落度不变的情况下，可使混凝土的单位用水量减少10～15％，抗压强度提高10～20％；

2．在保持用水量和水灰比不变的情况下，坍落度可增大10～20cm；

3．在保持混凝土的抗压强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥10％。

此外，掺入木质素磺酸钙后，混凝土的泌水性较不掺的下降2/3右，这对泵送混凝土很重要。

此外，还能延缓水泥的凝结，使水泥水化热的释放速度明显延缓，这对泵送的大体积混凝土亦十分重要。

木质素磺酸钙的掺量，一般为水泥重量的0.2～0.3％。

引气剂是一种表面活性剂，掺入后能在混凝土中引进直径约0.05mm的微细气泡，这些气泡均匀地分布，在砂粒周围附着时，起到“滚珠”的作用，使混凝土拌合物的流动性显著增加。

而且也能降低混凝土拌合物的泌水性及水泥浆的离析现象，这对泵送混凝土是有利的。

一般普通混凝土引进的空气量为3～6％，空气量每增加1％，坍落度能增加2.5cm，但混凝土抗压强度下降5％。

常用的引气剂有松香热聚物、松香酸钠等。

掺合料最常用者为粉煤灰，它是一种具有活性的水硬性材料。

其本身虽不能自行硬化，但能够与水泥水化析出的氢氧化钙相互作用，形成较强且较稳定的胶结物质。

粉煤灰是一种表面圆滑的微细颗粒，掺入混凝土拌合物后，使流动性显著增加，且能减少混凝土拌合物的泌水和干缩程度，是很好的掺合料。

当泵送混凝土中水泥用量较少或细集料中粒径小于0.315mm者含量少时，掺加粉煤灰是很适宜的。

对于大体积混凝土结构，掺加一定量的粉煤灰，还可以降低水泥的水化热，有利于裂缝的控制。

根据我国大量工程实践证明，在泵送混凝土中同时掺加外加剂和粉煤灰（简称“双掺”），对提高混凝土拌合物的可泵性十分有利，同时还可节约水泥，已经在一定程度上推广。

泵送混凝土中掺用的外加剂，应符合国家现行标准《混凝土外加剂》、《混凝土外加剂应用技术规范》、《混凝土泵送剂》和《预拌混凝土》中有关规定。

第二章　　混凝土泵送安全规程

本章节概括了最重要的安全规范，因此本章节特别适用于新操作人员作最初的基本指导。

新操作人员必须经过专业培训，取得“上岗证”方可上岗操作。

操作人员必须按产品使用说明书进行操作、保养。

第一节　　　开机注意事项

如果使用不当会出现下列伤害：

1、混凝土飞溅，硅酸钠或其它化学物质引起的眼伤。

2、由于液压系统没有卸载就打开液压管接头引起的伤害。

3、由于管卡、管路爆裂或堵塞冲开造成的伤害。

4、接触电气线路造成的伤害。

5、电气元件工作不正常或者输入电缆受损坏导致泵机与电源接通引起触电造成的伤亡。

6、由于支撑方式不当造成泵机倾覆而引起的事故。

7、输送管路内有压力时打开管路所造成的伤害。

8、泵机工作时手伸入料斗内所引起的伤害。

9、在活塞运动时，由于手伸入洗涤室内而造成的伤害。

10、在摆动油缸动作时，对润滑系统进行检修造成的伤害。

11、电缆线的内外保护层破损漏电造成的伤害。

12、试图阻止搅拌器或其它旋转部件运动而造成的伤害。

13、电控箱内空气开关接通后，主电机接线盒内端头带电，不得带电检修，确需检修时，务必先断开空气开关。

否则会造成触电事故！

14、输送管路未固定使管路滑动或滑落而造成的伤害。

15、使用机动车辆牵引拖行混凝土泵不得运载任何货物，拖行速度不得超过8km/h，以免翻车。

17、泵车展臂、收臂时不能触碰高压电线，以免触电。

18、泵车或车载泵支腿未伸展到位时或支撑地基凹陷严禁作业，以免倾翻或胶轮爆裂。

第二节　　　　安全操作规程

1、混凝土泵送机械的使用应遵循使用说明书的各项规定及安全规则。

2、操作人员应按要求记录混凝土泵送机械的工作情况。

3、所有安全和预防事故装置如：

指示及警告标志、栅栏、金属档板等必须使用，不得更改或取消。

4、在混凝土泵送机械周围设置必须的工作区域，非操作人员未经许可不得入内。

5、每次操作设备前，必须认真检查泵机的工作情况及部件的可靠性。

6、定期检查设备上混凝土输送管壁厚、管卡、密封胶圈。

7、设备电源电路上必须接必要的电源保护装置。

8、输送软管弯曲半径过小时，严禁泵送混凝土，以免堵塞管路造成危险事故。

9、设备在工作时严禁将手靠近其运动的零件。

10、泵送停止后应先关闭动力，然后释放蓄能器中的压力。

11、电气控制系统的安装、维修、接线只能由电工专业人员进行。

12、为避免由于吸入空气，料斗中的混凝土料位必须高于搅拌轴。

13、机动车辆拖行混凝土泵机前及泵车、车载泵行走前，必须收回支腿及臂架，并与机架牢固联接。

14、每次泵送混凝土结束后或因异常情况造成停机时，都必须将S管、混凝土缸和料斗清洗干净，严禁S管、混凝土缸和料斗内残存混凝土料。

15、各油路的压力在泵机出厂前已由厂方调定好，未经厂方允许不得擅自调整。

16、泵机所有受力部件的改动、焊接、维修只能由厂家推荐的人员完成。

17、进行维修保养