泵送砼配合比设计及施工

彭群玉

中隧集团一处建筑公司

摘要：泵送混凝土在当前施工中使用相当广泛。泵送混凝土在配合比设计中与普通混凝土区别很大，砂率较大，碎石料径相对较小，坍落度较大等。在施工中密切注意泵送情况，防止堵管。

关键词：泵送混凝土 配合比

1、工程概况

本工程属于武九线扩能提速工程二标段，位于湖北省鄂州市石山镇，设计时速为200公里，起止里程为DK79+600～DK80+600，其中鄂州隧道起止里程为DK79+815～DK80+120，全长305米。明洞总长43.6米，暗洞长261.4米，仰拱、仰拱填充、二衬、水沟及电缆槽混凝土共计8229.8m3，均采用泵送混凝土施工。泵送混凝土是一种运输方便、快捷的混凝土施工方法，在混凝土用量较大时通常使用此施工方法。但泵送混凝土的坍落度较大，故水泥用量比同标号的混凝土用量大。由于采用管道运输，泵送混凝土的粗骨料粒径和砂率都受到较大的。 2、泵送混凝土配合比设计

2.1、泵送混凝土及相关定义

泵送混凝土指用混凝土输送泵施工的混凝土。泵送混凝土一般是指在基准混凝土中加入泵送剂配制而成的混凝土或在混凝土中加入减水剂配制而成的混凝土。基准混凝土指按普通配合比设计配制而成的混凝土。泵送剂指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂，按形态分为液体泵送剂和固体泵送剂，按成份分为引气型泵送剂和普通泵送剂。

这里只讲述加入泵送配制而成的混凝土。 2.2、基准混凝土配合比设计 2.2.1、原材选定

宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰水泥，不宜选用火山灰质硅酸盐水泥。细骨料选用Ⅱ区中砂，细度模数应在2.4～2.8之间，并且通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%。粗骨料宜选用连续级配骨料，针片状颗粒含量不宜大于10%，其粒径根据粗骨料品种和所泵送的高度不同而不同，详见《粗骨料最大粒径与输送管径之比》。本工程混凝土输送管管径为115mm，粗骨料为碎石，输送距离最远处为350m,故采用的5～20mm连续配的碎石。

粗骨料最大粒径与输送管径之比 序号 1 粗骨料品种 碎石 泵送高度(m) ＜50 50～100 ＞100 ＜50 50～100 ＞100 与泵送管内径的比例 ≤1：3.0 ≤1：4.0 ≤1：5.0 ≤1：2.5 ≤1：3.0 ≤1：4.0 2 卵石 2.2.2、坍落度选定 坍落度根据混凝土所处部位钢筋的密集程度和混凝土运送方式有关，详见《坍落度选定表》。本工程虽是泵送混凝土，由于是在普通混凝土配合比的基础上加入泵送剂，泵送剂一般能使混凝土坍落度增加100mm左右，故坍落度的范围应为70mm～90mm。

序号 坍落度范围(mm) 1 10～30 2 30～50 3 50～70 4 70～90 5 110～200 2.2.3、配合比计算及确定 2.2.3.1、计算配制强度fcu,O并求出相应的水灰比 混凝土配制强度应按下式计算：

fcu,O≥fcu,k+1.5σ

σ为混凝土强度标准差，单位为MPa，σ与生产质量水平和混凝土强度有关，详见《混凝土强度标准差选定表》

混凝土强度标准差选定表 生产质量水平 优良 一般 差 混凝土强度等级 低于不低低于不低低于不低生产单位 C20 于C20 C20 于C20 C20 于C20 评定指标 预制混凝土厂和预制混凝土≤3.0 ≤3.5 ≤4.0 ≤5.0 ＞4.0 ＞5.0 混凝土构件厂 强度标准差σ集中搅拌混凝土的施≤3.5 ≤4.0 ≤4.5 ≤5.5 ＞4.5 ＞5.5 (MPa) 工现场 2.2.3.2、选取每立方米混凝土的用水量，并计算出每立方米混凝土的水泥用量 混凝土用水量根据粗骨料类型、粗骨料最大粒径和坍落度选定，用mw表示，详见《塑性混凝土的用水量》。

塑性混凝土的用水量 拌和物稠度 卵石最大粒径（mm） 碎石最大粒径（mm） 项目 指标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40 10～30 190 170 160 150 200 185 175 165 35～50 200 180 170 160 210 195 185 175 坍落度(mm) 55～70 210 190 180 170 220 205 195 185 70～90 215 195 185 175 230 215 205 195 用水量确定后，根据公式计算出水灰比： W/C=A·fce/(fcu,o+A·B·fce) A、B—回归系数，详见《A、B回归系数》； fce—水泥28d抗压强度实测值(MPa)。

A、B回归系数 序号 碎石 卵石 A 0.48（0.46） 0.50(0.48) B 0.52(0.07) 0.61(0.33) 最后根据水用量和水灰比确定水泥用量： mc0=mw0/(w/c)

坍落度选定表 钢筋或运输情况 无筋或少筋 普通配筋 配筋较密 配筋特密 泵送混凝土 mc0—水泥用量； mw0—水用量；

计算出水灰比和水泥用量必须满足《混凝土的最大水灰比和最小水泥用量》。

混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 最大水灰比 最小水泥用量(kg) 环境 结构物类别 素混 钢筋混 预应力 素混 钢筋混预应力条件 凝土 凝土 混凝土 凝土 凝土 混凝土 不作1.干燥正常的居住或办公用规则0.65 0.60 200 260 300 环境 房内部件 定 高湿度的室内部件 无室外部件 冻0.70 0.60 0.60 225 280 300 在非侵蚀性土和水中2.害 的部件 潮湿经受冻害的室外部件 环有在非侵蚀性土和水中境 冻且经受冻害的部件 0.55 0.55 0.55 250 280 300 害 高湿度且经受冻害的室内部件 3.有冻害和除经受冻害和除冰剂作冰剂的0.50 0.50 0.50 300 300 300 用的室内和室外部件 潮湿环境 2.2.3.3、选取砂率，计算粗骨料和细骨料的用量，并提出供试配用的计算配合比 根据水灰比、粗骨料类型、粗骨料最大粒径选定砂率。由于采用泵送混凝土，此处的砂率选择砂率范围内的大值，砂率该控制在42%左右，最小值不小于35%。砂率选择详见《混凝土砂率选用表》。

混凝土砂率选用表 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 水灰比 (W/C) 10 20 40 16 20 40 0.40 0.50 0.60 0.70 26～32 30～35 33～38 36～41 25～31 29～34 32～37 35～40 24～30 28～33 31～36 34～39 30～35 33～38 36～41 39～44 29～34 32～37 35～40 38～43 27～32 30～35 33～38 36～41 粗骨料和细骨料按重量法计算，计算公式： mc0+mg0+ms0+mw0=mcp mg0—每立方米混凝土的粗骨料用量（kg） ms0—每立方米混凝土的细骨料用量（kg） mcp—每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg），其值可取2350～2450 kg，一般取大值。

在计算粗骨料和细骨料的用量时，还可以用体积法计算，但当前体积法用的不多，这里就不对体积法进行阐述了。

2.2.4、混凝土配合比的试配、调整与确定

2.2.4.1、混凝土配合比的试配 2.2.4.1.1、按计算的配合比进行试配时，首先应进行试拌，以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落度不满足要求、粘聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应地增加或减少水泥浆用量，直到符合要求为止。对于普通混凝土每增减10mm坍落度，约需增加或减少2%～5%的水泥浆。然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。

2.2.4.1.2、混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比。当采用三个不同的配合比时，其中一个为上面确定的基准配合比，另外两个配合比的水灰比宜较基准配合比分别增加和减少0.05；用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加或减少1%。

2.2.4.1.3、进行混凝土强度试验时，每种配合比至少应制作一组（三块）试件，标养到28d试压。

2.2.4.2、混凝土配合比的调整与确定

根据试验得出的混凝土强度与其相对应的灰水比关系，用作图法求出混凝土配制强度相对应的灰水比，并应按下列原则确定每立方米混凝土的材料用量：

2.2.4.2.1、用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强度试件时测得的坍落度进行调整确定；

2.2.4.2.2、水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；

2.2.4.2.3、粗骨料和细骨料用量应在基准配合比的粗骨料和细骨料用量的基础上，按选定的灰水比进行调整后确定。 2.3、泵送混凝土加处入泵送剂试配

2.3.1、泵送剂取样

每50t泵送剂为一批，不足50t也作为一批。每批从至少10个不同容器中抽取等量试样，混合均匀，质量不少于0.5t水泥所需用的泵送剂量。每一批取得的试样分为两等份，一份按标准进行试验；另外一份封存半年，以备有疑问时交国家指定的检验机构进行复验或仲裁检验。

2.3.2、泵送剂试验

泵送剂应做含固量或含水量、密度、氯离子含量、细度、水泥净浆流动度试验，试验方法见GB8077规定进行试验。检测标准见《泵送剂性能表》。

泵送剂性能表 项目 指标 A、液体泵送剂，应在生产厂控制值的相对量的3%之内 含固量或含水量 B、固体泵送剂，应在生产厂控制值的相对量的5%之内 密 度 液体泵送剂，应在生产厂控制值的±0.02内 氯离子含量 应在生产厂控制值的相对量的5%之内 细 度 应在生产厂控制值的±2%之内 水泥净浆流动度 应不小于生产厂控制值的95% 2.3.3、泵送剂掺量及搅拌 泵送剂掺量按泵送剂生产单位推荐掺量的下限值。混凝土搅拌采用60L自落式混凝土搅拌机，全部材料及外加剂一次投入，拌合量应不少于15L，不大于45L，搅拌3min，出料后在铁板上用人工翻拌2～3次再行试验。

2.3.4、混凝土拌合物性能检测

项 目 试验类别 试样取样数量表 混凝土拌 每批取样数合批数 目 受检混凝土总取样数 基准混凝土总取样数 坍落度增加值 新拌混凝土 凝结时间差 新拌混凝土 1次 3次 3次 凝结时间差 新拌混凝土 3 坍落度保留值 新拌混凝土 抗压强度比 硬化混凝土 12块 36块 36块 2.3.4.1、坍落度增加值 坍落度按普通混凝土坍落度试验方法进行试验。结果以三次试验平均值表示，精确到0.1cm。坍落度增加值以水灰比相同时受检混凝土与基准混凝土坍落度之差表示，精确至0.1cm。

2.3.4.2、坍落度保留值

出盘的混凝土拌合物按普通混凝土坍落度试验得到的坍落度值为H0；立即将全部物料装入铁桶密封。存放30min后测坍落度值为H30；存放60min测坍落度值为H60，H30和H60即为坍落度保留值。

2.3.4.3、凝结时间差

凝结时间差按一般混凝土凝结时间试验方法进行试验。 2.3.4.4、抗压强度试验

抗压强度按《试样取样数量表》规定的进行取样，然后进行标养28d，进行抗压强度试验。

3、泵送混凝土施工

3.1、泵送混凝土的管道布置

混凝土输送管有钢管、橡胶管和塑料软管。常用的直径为100～150mm，每段长度约3m，配有45度和90度的弯管、锥形管。输送管宜直线布置，转弯宜缓，接头严密。垂直泵送混凝土时，在立管底部要增设逆流阀，阻止混凝土倒流。在出料口至少需安装一节软管，以方便出料口移动。泵送混凝土的管道布置应注意以下几点：

3.1.1、地面平面布置的位置要求泵车进出方便，有一定的场地供混凝土运输车的停车、调头。

3.1.2、地面泵管的水平距离需满足设备的技术要求，不影响其他工作的正常进行。 3.1.3、混凝土泵要布置在靠近水源和排水系统附近。

3.1.4、不准将输送管放在钢筋上，必须搭设临时排架或马凳，防止钢筋的变形。 3.1.5、尽可能设置在设计的预留洞内，且不影响设备安装。 3.1.6、竖向泵管必须牢固设置于竖向结构上。

3.1.6、采用接泵时必须上下或前后泵输出能力大致相等；当采用上下接泵时需采取可靠的加固措施，要有相应的起重设备。

3.2、泵送混凝土施工

3.2.1、泵送前用水、水泥浆或水泥砂浆润滑泵和输送管内壁。

3.2.2、混凝土搅拌车卸出的混凝土粗骨料过于集中，应重新搅拌后再卸料。 3.2.3、混凝土泵送应连续进行，受料斗内必须一直有足够的混凝土，防止空气进入输送管造成阻塞。

3.2.4、混凝土泵停车时，应每隔3分钟开泵一次。

3.2.5、如果预计间歇时间超过45min或混凝土出现离析现象时，应立即用压力水或其他方法冲洗管道内残留的混凝土。

3.2.6、混凝土泵堵塞，使泵反转2～3冲程，再使泵正转2～3个冲程，反复几次，一般能将堵塞排除。在此方法无效的情况，应拆除堵塞部位除掉堵塞混凝土。

3.2.7、混凝土泵作业完成后，应立即清洗干净。

参考文献：

1、《铁路工程材料试验方法标准汇编》 2000年 北京 2、《建筑施工技术》 1995年 北京 中国建筑工业出版社 3、《建筑材料质量检测》 2000年 北京 中国计划出版社 4、《土木工程材料》 2002年 北京 中国建筑工业出版社 5、《工程材料》

年 北京 中国铁道出版社 1995