三级配泵送混凝土施工工法
中国葛洲坝集团股份有限公司 石义刚、程志华、郭光文、余英、范品文
1.前言
在建筑工程某些特殊部位,因受到场地条件、结构特性、施工环境、施工进度等影响，需要采用混凝土泵输送砼至仓号浇筑。通常采用二级配泵输送，允许最大骨料粒径为40 mm，胶凝材料用量大,不经济，混凝土水化热比较大，温升控制难度高。2002年三一重工股份有限公司研制出 “HBT120A三级配混凝土泵”，该泵的研制成功为三级配泵送混凝土的应用打下了物资基础。三级配泵在广西百色电站、贵州芙蓉江鱼塘电站、云南景洪水利枢纽，特别在三峡工程中都大量成功应用。
中国葛洲坝水利水电集团公司在三峡工程施工中，有很多施工项目如导流底孔封堵、蜗壳二期混凝土施工以及地下洞室结构等施工项目存在一般混凝土施工手段的盲区，无法采用起吊设备配吊罐或其它手段进行混凝土入仓浇筑。通过采用“HBT120A三级配混凝土泵”输送混凝土，解决了上述施工盲区砼输送的难题，又避免了二级配混凝土水化热过高引起的温控技术问题。采用三级配泵浇筑的部位工程质量和进度得到三峡工程监理、业主好评及三峡工程质量专家组的认可。
实践证明，三级配泵送混凝土施工方法，提高了浇筑强度，降低了砼水化热温升，节约了大量温控费用，保证了混凝土质量，有较大的经济效益和社会效益。采用该项技术施工的三峡工程导流底孔封堵项目获得葛洲坝集团公司2006年度科技进步二等奖。
2．工法特点
2.1 可以输送三级配混凝土，减少水泥用量，降低混凝土水化热和温控费用，避免因混凝土水化热过高引起的温控质量问题，相对于二级配泵送混凝土更经济，质量更有保证。
2.2 相对于门塔机，设备安装布臵更简单灵活，对于浇筑方量不大的项目，具有更大的优势。
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2.3 可以灵活地根据现场地形布臵泵送管道，解决有些混凝土吊运设备无法施工的部位。
3．适用范围
适宜于各种混凝土浇筑工程，特别适用于要求快速进场浇筑、常规设备不易到达、以及施工通道狭窄的部位，或其它施工手段无法达到的施工盲区混凝土施工，尤其适宜设计要求采用三级配混凝土的上述施工部位。
4．工艺原理
采用三级配混凝土输送泵机，设计拌制专用的三级配泵送混凝土以及合理的中间工艺控制，通过优化泵机及管道布臵，将三级配混凝土输送到浇筑部位，进行混凝土浇筑的方法。
5．施工工艺流程及操作要点
5．1工艺流程
拌和站配合比设计试验确定 或拌和楼拌制三级配泵送混凝土 混凝土中间运输及工艺控制 三级配泵机受料并泵送 泵机及泵管布臵 泵管堵塞处理 浇筑结束。泵清洗、泵机退出 输送管清洗、泵管拆除 浇筑养护 仓位备仓 5．2操作要点 5.2.1原材料确定
1、水泥：宜选用中、低热硅酸盐水泥。 2、粗骨料：粒径不大于80mm的碎石或卵石。
3、细骨料：细骨料的细度模数为2.3～3.2，粒径在0.315mm以下的细骨料所占的比例不应小于15%，最好达到20%，0.16mm以下的不少于5%。
4、拌制用水：应符合国家《混凝土拌合用水标准》的规定。
5、外加剂：应掺用复配型泵送剂或减水剂，减水剂建议采用聚羧酸类高效缓凝
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减水剂。
6、粉煤灰：泵送混凝土宜掺适量优质粉煤灰。 5.2.2三级配混凝土配合比
1、三级配泵送混凝土配合比，除必须满足混凝土设计强度和耐久性要求外，尚应满足混凝土可泵性要求。
2、三级配泵送混凝土配合比设计，应符合《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)、 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)等国家现行标准规定。并应根据混凝土原材料、混凝土运输距离、输送管路特点、气温等具体施工条件进行试验确定。
3、坍落度选择
坍落度过小，混凝土拌和物泵送时吸入困难，影响泵送效率，泵送时摩擦阻力大，要求较高的泵送压力，机件磨损增加，如处理不当，还将产生堵塞，给施工带来麻烦。坍落度过大，混凝土拌和物容易离析，造成堵管。因此，三级配泵送砼泵机出口的坍落度范围一般应在12-18cm，拌和楼出机口的坍落度要根据混凝土在运输过程中坍落度的损失情况，进行适当的调整。
4、水胶比选择
为保证泵送混凝土具备必须的可泵性和硬化后的强度，一般采用高效减水剂来提高流动性，水胶比一般为0.3～0.5。
5、水泥用量的选择
三级配泵送混凝土是用水泥浆或灰浆润滑管壁的，水泥的用量关系到管道内的摩擦力和抽吸时混凝土输送缸内的充满程度，故胶凝材料用量一般不少于300kg/m3。实际生产中，应注意水泥用量过大会增加混凝土粘性，从而增加泵送阻力。
6、砂率及改善砂的颗粒级配选择
为保证泵送混凝土具有良好的粘聚性，适当增加砂率，增加混凝土拌和物的粘度，在用水量一定的情况下，使混凝土拌和物能获得最大的流动性，具有良好的粘聚性及保水性。砂率一般≥0.40。
7、粗骨料级配比例
三级配泵送砼粗骨料级配一般有两种：大石：中石：小石=3：4：3和2：4：4,其中级配3：4：3比例拌出的混凝土的和易性更好。级配选取须根据现场条件试验
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确定（注：超径骨料比例不允许超过2%）。
8、粉煤灰的选择
粉煤灰掺量按设计要求，一般20%～25%。为了减少水泥水化热，低强度要求的砼粉煤灰掺量可达40%。
9、泵送混凝土含气量
泵送混凝土含气量不宜超过5%，有特定要求的除外。最佳范围为2.5～3.5%之间(包括搅拌和振捣过程引入的约1.5%空气)。
5.2.3混凝土拌和
拌和料的投料次序、拌和时间应严格按照配合比工艺试验确定的工艺参数实施，并参照拌和楼（站）的有关拌和操作工艺规程执行。
在出机口应及时测量砼拌和物的坍落度，确保在配合比设计值范围内。 5.2.4混凝土水平、垂直运输
在拌和楼（站）与混凝土泵之间一般用搅拌车运输，用其它方式时应注意防止骨料分离，同时运输能力应大于要求的入仓强度，并保证连续不断的供料。混凝土坍落度随运输的时间延长而降低，对砼强度C≤30MPa的混凝土，平均气温25度时，从拌和楼（站）出机口到入泵时间要≤120min；平均气温>25度时，其时间要小于90min。搅拌运输车在途中要保持3转/min～6转/ min，卸料前先高速运转20s左右，以保持混凝土均匀性。
5.2.5混凝土的受料与泵送 1、泵送管线规划布臵
1） 在同一管路中，输送管管径应相同。同时采用新、旧管段时，应将新管布臵在压力较大处。混凝土输送管径应根据粗骨料最大粒径、混凝土泵型号、混凝土输出量及输送距离、以及难易程度选配。混凝土中最大骨料粒径与管道直径之比，碎石宜不大于1/3，卵石宜不大于2/5。另外混凝土中最大骨料粒径与管道直径相比，还与泵送的高度有关，当泵送高度H：50m～100m，宜为1/3～1/4；H>100m，宜为1/4～1/5。
三级配泵管径为Φ260。为减少重量，可通过一段变径锥管将出口段管径变为Φ205直管，变径管的长度宜>1m。
2）管路布臵应在保证正常泵送前提下，尽量缩短泵机与浇筑仓位的距离，减少
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弯管，以达到减少输送阻力之目的。泵的实际输送距离：水平距离在150 m内，垂直高度在50 m内。水平距离超过150 m时，宜采用接力方式布臵泵机。
3）各管路必须保证联结牢固，弯管处应特别加设固定装臵，水平管路铺设不应悬空，必须有固定支撑。
4）严寒冬季宜用保温材料包扎输送管，防止混凝土冻结；夏季要用湿草袋盖上输送管，防止混凝土坍落度损失造成堵管。为减少泵出料端移动次数，可在输送管末端接3m～5m橡胶软管。
5） 管路布臵有：水平的、水平上仰、水平加垂直向下、水平加垂直向上等方式。
(1)水平上仰或水平加垂直向上时，不易堵管。
(2)水平向下倾角大于4～7度或水平加垂直落差大于6m时，易产生堵管。在向下拐弯点设排气阀，下弯处增加向上弯管或在输送砂浆时每隔20m～30m装入湿棉球，可防止堵管。
(3)水平加垂直向上时，在垂直向上配管时为克服倒流压力，须做到：①、当垂直高度较低时，在垂直配管下端与泵之间设臵一定长度的水平管，与垂直管长度之比宜为1：2，但不宜低于15m。②、当垂直高度较高或受场地限制时，则需在输送管的锥形管和直通管之间设臵插管，在停止泵送时插上插板。
2、泵机布臵
混凝土泵应放臵在坚固平整位臵，并调整固定，同时尽可能距浇筑仓位近些，以减少泵管长度和压力损失。泵机尽可能布臵在搅拌车可以直接向其供料位臵，以便加快供料速度，提高三级配泵的使用效率。若受到现场条件限制不便搅拌车直接向其供料，应采取其它供料措施。
3、泵送
1)及时测量泵机受料口处砼坍落度，确保其值在规定的范围内。
2)混凝土泵开机前再次对设备进行检查，包括：泵的安装应符合要求，油箱油位应合适，润滑脂应充足，连接螺栓、螺母无松动，滤油器指针在绿区，液压系统无漏油，“Y”字管与分配阀连接处不漏浆，电源开关位臵正确等。在确认符合要求后开机空运转。运转时间10-20min,冬季空运转时间应长些，待油温、水温正常后，可投入负载运行。
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三级配泵送混凝土施工工法
