泵送混凝土的材料要求和配合比设计

我国20世纪50年代引进泵送混凝土技术，但一直发展缓慢。到了20世纪90年代，上海等大城市开始大力推广应用泵送混凝土技术，特别是进入21世纪10年来，泵送混凝土技术在国内各大、中城市混凝土工程施工生中得以迅速发展。泵送混凝土具有效率高、浇筑快、质量好、费用低等优点，应该得到更广泛的推广和普及。本文对泵送混凝土的材料要求和配合比的设计做一些探讨。

1 泵送混凝土主要组成材料特点分析

与传统混凝土不同，泵送混凝土不但要满足设计强度、耐久性等方面的要求，而且要满足混凝土拌合物的可泵性。所谓可泵性，即混凝土拌合物具有顺利通过管道、摩擦阻力小、不离析、不堵塞和黏结性良好的性能。满足以上技术性能的关键在于原材料的选择和配合比的设计。

1.1 泵送混凝土粗骨料的特点

粗骨料的级配、粒径和形状对混凝土拌合物的可泵性影响很大。级配良好的粗骨料，对节约砂浆和增加混凝土密实度起很大作用。我国在《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T-95中推荐了5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm粗骨料级配，供施工中选用。

粗骨料的最大粒径与混凝土输送管径之比，是保证可泵性的关键参数。许多国家的施工经验证明，限制石子的最大粒径为40mm。根据我国混凝土泵送施工技术规程，粗骨料最大粒径与输送管径之比为：泵送高度在50m以下时，宜为1∶2.5～1∶3；泵送高度在50～100m时，宜为1∶3～1∶4；泵送高度在100m以上时，宜为1∶4～1∶5。表面光滑的圆形或近似圆形且最大粒径为40mm的粗骨料其可泵性较好，针片状颗粒易造成输送管封塞。因此，我国《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》中规定，粗骨料中针片状颗粒含量不宜大于10 %。

1.2 泵送混凝土细骨料的特点

细骨料对混凝土拌合物可泵性的影响比粗骨料大的多。混凝土拌合物之所以能在输送管中顺利流动，是由于砂浆具有润滑管壁和使用粗骨料悬浮在砂浆中的缘故。根据我国现行标准《混凝土泵送剂》的规定，采用JGJ-79标准规定的二区级配泵。

工程实践证明，骨料采用中砂适宜泵送，砂中通过0.315mm筛孔的数量对混凝土可泵性影响很大，此值过低输送管容易堵塞，我国规程规定，其数量不得少于砂总量的15%。

1.3 泵送混凝土对水泥的基本要求

水泥品种也是混凝土可泵性的重要影响因素。矿渣水泥由于保水性差，泌水性大，国外一般不用，一般多用普通硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。但我国工程实践证明，采取适当提高砂率，提高坍落度、掺和粉煤灰等技术措施，粉煤灰硅酸盐水泥不仅可以用于大体积混凝土泵送施工，而且对于降低水化热，防止温度裂缝是有利的。

1.4 泵送混凝土对混合材料的基本要求

泵送混凝土的混合材料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。减水剂是表面活性剂，国内应用较多的是木质素黄酸钙，其掺量一般为水泥重量的0.2%～0.3%，它对于增加混凝土的流动性，减少泌水性，延缓凝结硬化，降低水灰比等具有十分显著的作用。引气剂也是一种表面活性剂，掺入后能在混凝土中引进直径约0.05mm的微小气泡，起到“滚珠”的作用。使混凝土的流动性显著增大，但其强度有所下降，掺入量应严格控制。泵送混凝土中掺入外加剂，应符合国家现行标准《混凝土外加剂》中的有关规定。掺合料常用粉煤灰，它是一种具有活性的水硬性材料，当细骨料含量少于15%时，掺加粉煤灰效果更好。掺入混凝土拌合物后，不仅能使流动性显著增加，而且能减少混凝土拌合物的泌水和干缩，降低水泥的水化热，有利于裂缝的控制。但粉煤灰的质量一定要符合国家标准。

2 配合比设计

泵送混凝土配合比设计的目的，是根据工程对混凝土性能的要求和混凝土泵送的要求，设计出经济指标好、混凝土质量优、可泵性较强的混凝土。泵送混凝土配合比设计，应符合国家现行标准中的有关规定，并通过泵送现场试验，最后确定施工泵送混凝土的配合比。泵送混凝土主要技术参数有：

2.1 混凝土的可泵性

混凝土的可泵性，可用压力泌水仪试验结合施工经验进行控制。一般10S时的相对泌水率（即S10=V10/V140，代表混凝土拌合物加压至10S～140S时的泌水量）来判断，代表混凝土拌合物的保水性能，S10指值标越小，表明混凝土拌合物的可泵性越好。

2.2 混凝土的塌落度

混凝土的坍落度，是非常重要的技术参数，坍落度小，不仅影响泵送效率，而且增大泵送摩阻力，易产生堵塞；坍落度过大，混凝土拌合物在管中停留时间长，容易产生离析而产生堵塞，泵送混凝土的坍落度与泵送高度有密切关系。我国《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95规定：入泵时的混凝土坍落度，当泵送高度在30m以下时，坍落度为100～140mm；30～60m时，为140～160mm；60～100m时，为160～180mm；100m以上时，为180～200mm。在一般情况下，可选用80～180mm为宜。

2.3 混凝土的水灰比

泵送混凝土的水灰比选择，与混凝土硬化后的强度、混凝土的可泵性要求有关。当水灰比小于0.45时，混凝土拌合物的流动阻力随着水灰比的减小而增大；当水灰比大于0.60时，流动阻力虽然迅速减小，但混凝土拌合物容易离析。根据泵送混凝土的施工经验，水灰比一般以0.45～0.60为宜。

2.4 最大、最小水泥用量

泵送混凝土的水泥用量，除满足混凝土的力学性能外，还要满足泵送润滑管壁的要求，所以对泵送混凝土有最大、最小水泥用量的限制。最小水泥用量与输送管道直径、泵送距离、骨料特征、水泥品种等有关，我国规程规定泵送混凝土的最小用量宜为300kg/m3。当水泥用量超过一定数值，由于混凝土拌合物的黏度急剧增大，泵送十分困难，我国规程规定泵送混凝土的最大水泥用量为550kg / m3。

2.5 混凝土砂率的确定

混凝土的砂率确定，即在保证混凝土强度和可泵性的情况下，选择水泥用量最少时的最佳砂率。影响砂率的主要因素有：骨料粒径、粗骨料种类、细骨料粗细程度、水泥用量等。根据我国的实际，对于一般泵送混凝土的砂率以38%～45%为宜，对于高强度泵送混凝土的砂率以33%～36%为宜，但要采取其他的技术措施。

3 结束语

原材料的选择和配合比设计是泵送混凝土施工的关键和基础，这需要有关技术设计人员认真对待。但混凝土泵的选型与布置、混凝土的拌制和运输、混凝土的浇筑和质量控制等技术问题都不可忽视，施工前要制定科学严密、合理可行的施工方案，以确保混凝土工程的施工质量。