水工特细砂泵送混凝土压力泌水率的应用

赵玉新 李云鹏

（黑龙江省水利水电勘测设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150080）

1 前言

采用单因素试验设计，进行压力泌水、坍落度以及抗压强度试验，研究原材料包括砂的细度模数、粗骨料级配、粉煤灰掺量、减水剂掺量和配制参数如水灰比、单位用水量、砂率等对混凝土压力泌水率特性的影响。同时结合工程实际，分析研究特细砂泵送混凝土在水库溢洪道工程中的应用。

2 混凝土可泵送性评价方法选择

普通混凝土工作性是用和易性表示的，泵送混凝土施工中，混凝土可泵性能则用可泵性表示。混凝土的可泵性反映的是泵送压力下混凝土拌合物在管道中通过并达到浇筑点的能力，包括混凝土拌合物在泵腔内易于流动，以充满所有空间有良好的粘聚性、保水性、在泵送过程中不分层、不离析、不泌水混凝土拌合物与管壁之间以及混凝土内摩擦阻力较小。混凝土具有良好的可泵性是混凝土泵送施工的前提。国内外对混凝土的可泵性的研究都很重视。各种高性能的混凝土化学外加剂包括缓凝剂、减水剂等的发展和广泛应用，使得人们可以随意地改善混凝土的工艺性能，大大提高了混凝土的可泵性同时，人们也重视使用性能各异的地方材料来配制泵送混凝土。利用外加剂与外掺料的双掺技术，人们已经成功的实现了轻质混凝土、高强混凝土甚至和水下不分散混凝土等特种混凝土以及严寒气候条件下的泵送施工。评价可泵性，目前尚无统一方法。从理论上讲，用同轴回转粘度计测量拌合物的屈服力和粘度系数，可以从根本上揭示拌合物性能，评价可泵性，但这种方法测试困难，不利于工程应用。评价新拌混凝土可泵性的方法主要可归结为:

2.1 坍落度

对中、低强度等级的泵送混凝土，目前常用坍落度试验并辅以目测的方法来评价新拌混凝土的可泵性。该方法简单实用，适用于现场操作，所以得到普遍应用。可泵性好的混凝土拌合物必须具有一定的坍落度，坍落度过小则混凝土与管壁阻力太大，容易产生堵管坍落度过大，虽然流动性增加，泵压降低，但拌合物离析严重。合理的坍落度则要根据泵送距离、泵送高度、气温及对混凝土的其他要求而定。值得注意的是，用坍落度实验来衡量泵送混凝土的可泵性也存在一些不足之处。首先，坍落度试验虽可采用目测的方法来观察拌合物的粘聚性，但并不能真实地反映泵送混凝土在泵送压力作用下混凝土拌合物的粘聚性。其次，坍落度值反映的是拌合物在自重作用下克服剪切应力而坍陷的程度，对中、低强度等级的泵送混凝土，坍落度试验在很大程度上可以评价混凝土的可泵性，但对水胶比低、胶结料用量大的高强泵送混凝土来说，拌合物的粘性很大，对可泵性有很大影响。实验表明，不同配比的高强泵送混凝土，即使最终坍落度相同，其泵送难易往往呈现较大的差异。因此，用单一的坍落度试验不能全面反映高强泵送混凝土的可泵性。

2.2 压力泌水

压力泌水是加压条件下衡量新拌混凝土粘聚性的一项重要指标，混凝土拌合物压力泌水比常规的泌水更符合泵送混凝土实际。近几年来，许多研究者应用压力泌水实验，测量一定压力下拌合物的泌水量、相对泌水率来辅助反映泵送混凝土的可泵性，取得满意的效果。用泌水量来衡量混凝土的粘聚性时，通常测出秒和秒时的泌水量。

2.3 坍落扩展度

在做坍落度试验时，除能测得混凝土拌合物下坍高度坍落度外，还能测出拌合物水平扩展流动圆圈的直径，此即坍落扩展度。当坍落度在以下时，高强混凝土和普通混凝土，坍落度与坍落扩展度的关系大体相似。但当坍落度时，即使两者的坍落度相同，但高强混凝土的坍落扩展度降低了。因此，对粘性大的高强泵送混凝上，除了用坍落度来反映流动性外，还宜用坍落扩展度来评价混凝土的稠度。在一定程度上，坍落扩展度越大，稠度越小、泵送混凝土的压力损失越小，越有利于泵送。

2.4 倒坍落筒的流下时间

坍落度速度实际上可以反映高强泵送混凝土的粘性大小，但由于流速的逐渐减慢，流动停止时间测量的人为误差大，无法真实反映其粘性大小。实际工程中，可用“倒坍落筒”方法，通过流下时间来测量拌合物的流动速度，进而反映其粘性。流下时间越长，拌合物的流速越慢，拌合物的粘性越大。该方法便于准确计时，精确度高，复演性强、设备简单、便于推广。

3 原材料性能对压力泌水率的影响

3.1 砂的细度模数对压力泌水率的影响

砂是混凝土中重要组成部分之一，砂的粗细程度对混凝土的拌制具有很大的技术经济意义。研究砂的细度模数对压力泌水率的影响对了解特细砂混凝土的工作性能来说也是十分必要的，现将试验结果及分析汇总如下。

(1)各水平试验配合比;拟定配合比参数为水灰比，砂率，粗骨料二级配，中石小石，坍落度控制在一以内，要求强度达到，分别测量各细度模数水平下特细砂混凝土的压力泌水率。

(2)试脸结果及分析；当砂率不变，特细砂的细度模数增大压力泌水率增大。

3.2 粗骨料级百山时压力泌水率的影响

粗骨料对混凝土的可泵性影响很大，卵石骨料的可泵性最好。良好的骨料级配使混凝土骨料间的空隙率减小，从而可以以较小的水泥用量及砂率获得最好的可泵性，这对特细砂混凝土压力泌水率的研究具有重要意义。

3.3 粉煤灰渗量对压力泌水率的影响

粉煤灰比重小，体积相对较大，掺加粉煤灰能够增加灰浆体积，而且粉煤灰的圆形球体结构在混凝土中相当于滚珠作用，这些均对改善特细砂混凝土的和可泵送性是非常有利的。随着粉煤灰掺量的增大，特细砂混凝土的压力泌水率逐渐减小，泌水量总体上也减少。这可以理解为由于粉煤灰的平均粒径比水泥颗粒小，其微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙，改善了混凝土的孔结构，增大了混凝土的密实度，进而使混凝土泌水速度明显减慢，而且泌水量减少，体现出良好可泵性。

3.4 减水剂接量对压力泌水率的影响

减水剂减水剂能使水泥浆的凝聚结构变化成分散性结构，从而提高了流动性。若保持新拌混凝土的流动性不变，使用减水剂可以大大减少拌和用水量，从而改善混凝土的稳定性，提高强度及密实性。若保持混凝土的强度不变，则可以节省水泥用量。减水剂掺量变化时，除坍落度不满足要求外，其他各因素水平的混凝土拌合物均满足坍落度的要求。减水剂掺量在间逐渐增大时，混凝土的压力泌水率先减小后增大。当减水剂掺量时，压力泌水率最小，此为减水剂的最优掺量。

4 配置参数对压力泌水率的影响

4.1 水灰比对压力泌水率的影响

随着水灰比的增加，10秒的相对泌水率是增大的.水灰比决定水泥浆的稠度，在用水量不变的情况下，增大水灰比会使拌和物的流动性增大。当水灰比超过0.35时，10秒相对泌水率增加的趋势平缓。

4.2 单位用水量对压力泌水率的影响

固定水灰比在0.32，粗集料为连续碎石，外加剂为水泥质量的，单位用水量在160～190范围内变化，塌落度控制在180左右，可以看出，随单位用水量的增加而增加。因为水泥浆赋予混凝土拌和物一定的流动性，在水灰比不变的情况下，用水量大，单位体积内水泥浆愈多，混凝土拌和物的流动性愈大。砂石和水泥所能吸附水分有一个限度，增大用水量，必使其泌水率增大。

4.3 砂率对压力泌水率的影响

压力泌水率随砂率增大而增大。当砂率过大时，集料的孔隙率和比总面积增大，在水泥浆用量一定的条件下，拌合物就显得干稠，流动性小。

5 结语

当砂率不变，特细砂的细度模数增大压力泌水率增大。这可能因为细度模数增大，砂的粒径随着增大，总表面积则相应减小，砂粒表面所需用来包裹的水泥浆量就减少，则水泥浆除去包裹骨料和填充空隙的富余量就增多的缘故。采用单因素试验设计，进行压力泌水、坍落度以及抗压强度试验，研究原材料包括砂的细度模数、粗骨料级配、粉煤灰掺量、减水剂掺量和配制参数如水灰比、单位用水量、砂率等对混凝土压力泌水率特性的影响。同时结合工程实际，分析研究特细砂泵送混凝土在水库溢洪道工程中的应用。

[1]张蔺.特细砂的应用问题浅析，西部探矿工程.2008

[2]李光伟.水工特细砂混凝土性能试验，水利水电科技进展2006

[3]何育文.特细砂混凝十配合比设计及应用，人民珠江2006