浅析高性能混凝土泵送施工技术
发布时间：2013-06-15
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混凝土泵
导读：
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在采用常规材料和工艺制造的水泥基混凝土中掺入一定量的矿物掺合料和专用复合外加剂，取用较低的水胶比和较少的水泥用量，并在施工时采取严格质量控制措施制备、满足力学性...
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在采用常规材料和工艺制造的水泥基混凝土中掺入一定量的矿物掺合料和专用复合外加剂，取用较低的水胶比和较少的水泥用量，并在施工时采取严格质量控制措施制备、满足力学性能要求、具有较高耐久性和良好工作性的混凝土；它的高性能主要体现在良好的耐久性上，是以耐久性为主要设计指标。目前在我国大型工程中已经广泛使用了高性能混凝土技术，如：东海大桥、杭州湾大桥等跨海大桥都使用了高性能混凝土技术；随着铁路客运专线的开工建设，高性能混凝土已经大量应用于客运专线铁路施工中，以确保客运专线100年的使用寿命。
混凝土泵送施工由于具有输送效率高等优点而在客运专线建设中被广泛采用，如：预制梁、现浇梁、桥墩等都采用泵送施工。作为客运专线建设的重要一环节，高性能混凝土泵送施工技术在国内却没有相关文献作详细阐述。本文拟立足于高性能混凝土泵送特性，以客运专线预制箱梁制造为对象，从泵送设备选型、管道布置、泵送作业等方面详细阐述客运专线高性能混凝土泵送施工技术。
1、高性能混凝土泵送性能
由于高性能混凝土水胶比低、胶凝材料用量大、粗骨料用量较少、粉体含量多、且掺加了各种类型外加剂等特点，其可泵送特性与普通混凝土有所不同；其对混凝土泵送设备的要求有以下几点：
(1)需要泵送压力高。高性能混凝土组分多、粘性大，泵送的施工阻力大，泵送压力要求高。一般高性能混凝土的泵送阻力在普通混凝土的两倍以上。要求混凝土泵送设备的出口压力大；
(2)高性能混凝土坍落度对水灰比非常敏感，少量水的波动将导致坍落度很大的变化。高性能混凝土坍落度对泵送阻力影响巨大，现场试验表明高性能混凝土泵送时，最好控制在21cm左右，最低不应低于18cm；
(3)高性能混凝土稠度大，S管摆动阻力大，换向时间长，要求混凝土泵送设备摆动油缸推力大。泵送时主油缸与S管动作时序要求高；
(4)由于高性能混凝土组分多、粘性大，对眼镜板、切割环、管道等易损件的磨损较普通混凝土大。据不完全统计，对于高性能混凝土而言，易损件使用寿命只有在普通混凝土的1/2～1/3；
(5)由于高性能混凝土流动性差，所选择的混凝土设备的吸入能力好，吸人混凝土能力差，易吸入空气、造成泵送效率低、甚至堵管；
(6)由于客运专线等重点都使用工程高性能混凝土，其对设备的可靠性要求很高；像中联重科等一线品牌企业在泵送设备设计和制造方面有着雄厚的实力，其设备的可靠性方面是其他企业所无法比拟的，在客运专线中泵送设备60%的市场占有率也证明了其设备的优越性。
2、泵送设备选型
混凝土泵选型一般是根据实际泵送距离，估算管道的阻力，根据所计算压力值初选混凝土泵型号，最后根据由厂家提供的泵送性能曲线查找对应的输送量，看看是否满足压力(决定了泵送距离)、理论方量(决定了泵送时间)是否满足要求，如果满足要求，型号确定，如果不满足要求重新选型号，如此反复，直至所选型号满足要求为止，其流程图如图1所示。
下面以武广客运专线某预制梁场为例来阐述泵送设备的选型。该梁场长600m，搅拌站防置梁场中段，采用混凝土泵+布料机施工方案，即将混凝土泵放置搅拌站下进行泵送施工，该方案对于泵送设备要求很高，具有代表性。
2.1泵送压力估算
根据武广等客运专线泵送经验值：一个R275的90度弯管，其阻力可到达27～30m直管阻力；根据梁场泵送实测，一台19m布料机对混凝土的阻力相当于178m水平直管阻力。对于普通混凝土每1MPa出口压力约可泵送水平距离为70m，高性能混凝土约34m。所选混凝土泵出口压力P至少应达到：P>(L+n×30+178)/34。
由于搅拌站放置中段，实际需要泵送的最远距离为300m，假设管路布置只需要4个R275的90度弯管，那么需要泵出口压力为：P>(300+4×30+178)/34=17.59MPa。
2.2设备型号初选
根据上述计算，考虑到坍落度损失、布管、系统空载压力、混凝土波动等因素，预留5%的系数。泵出口压力至少为18.5MPa；即要选择18.5MPa以上的混凝土泵。初步确定选择中联HBT105.21.264S高铁专用泵，如图2所示；
2.3设备型号确定
对于大多数工程来讲，都有施工速度的要求，因此在选择泵送设备时，要考虑其混凝土实际输出方量能力。以客运专线32m双线梁来讲，每片箱梁混凝土方量为328m³，必须6h内浇注完毕。考虑到现场施工设备维护、不完全连续输送、意外停电等因素，所选择的泵送设备须每小时输送方量至少要保证60m³/h左右，如果使用两台设备，则每台应达到30m³/h即可。
查看中联HBTl05.21.264S高铁专用泵泵送性能曲线(如3)可知，在出口压力18.5MPa，理论输送方量40方/小时左右，大于30方/小时，满足要求。因此，该工况可以采用两台HBTl05.21.264S来施工；为以防万一，可以在附近停放一台作为备用泵，以备急需之用。
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